Ficheros De Datos Base De Datos 3a1zt

SISTEMAS DE FICHEROS DE DATOS (SISTEMA DE PROCESAMIENTO DE ARCHIVOS) FRENTE A LOS SISTEMAS DE BASES DE DATOS

INTRODUCCIÓN: SI: Sistema de información. SG: Sistema gestor o de gestión. BD: Base de datos, en ingles veremos DB. SGBD: Sistema gestor de base de datos. Sistema de información “SI”: Es un conjunto de aplicaciones o programas, junto con un sistema gestor (que gestionara la información) y unos s (que interactuaran con ella). Sistema gestor “SG”: Es un conjunto de programas, aplicaciones, utilidades (software) que permite la implantación y mantenimiento de la base de datos. SI = SG + BD/FI + S Es decir, un SI (sistema de información) es igual al SG (sistema gestor), más el soporte BD/FI base de datos o ficheros, y más los s que interactuaran con la información. IMPORTANCIA DE LOS DATOS EN EL SISTEMA DE INFORMACIÓN: Para almacenar la información dentro del sistema informático de una empresa, se deben definir dos características: 1. Diseño lógico: Consiste en el diseño a nivel de , resultante para los s, aquel sistema que los s ven y manejan para gestionar los datos. 2. Diseño físico: Consiste en el diseño a nivel del programador, define como van a ir almacenados los datos en los discos. En el diseño físico podemos distinguir dos tipos de sistemas:  Un sistema de fichero de datos o Sistema de Procesamiento de Archivos.  Un sistema DB (base de datos). La diferencia entre uno u otro sistema versa en que: - Los sistemas basados en ficheros de datos almacenan dichos datos de forma independiente y sin ningún tipo de relación entre ellos, ni de unidad física. - Los sistemas gestores de DB, almacenan todos sus datos con relaciones entre sí de forma lógica y en algunos casos física. El uso de uno u otro sistema depende de la fecha en la que el sistema informático fue implantado en la empresa. Es mejor una base de datos a un sistema de ficheros, pero antes esta tecnología no existía y los bancos fueron de las primeras empresas en informatizarse. Algunos bancos pues siguen usando el método de datos por ficheros. En los años 60/70 se usaban ficheros de datos a los que se accedía a través de lenguajes de

programación como cobol, C, Basic. A mediados de los años 70 se crean las primeras DB’s que evolucionan hasta las actuales SQL Server, ORACLE, PosgreSQL, MySQL, Informix, DB2, SyBASE. En microinformática (Access, DBASE, PARADOX, FOXPRO). El diseño lógico de una base de datos consiste en un conjunto de información referente a personas, animales o cosas, que constituye interés para una empresa y que están organizados de forma coherente y sin redundancias. Ahora bien, según en donde este almacenada esa información podemos distinguir entre: - Sistemas de ficheros: La información se encuentra almacenada en ficheros. - Sistemas de bases de datos: La información se encuentra almacenada en una base de datos. Tanto uno como otro sistema constan de 3 partes. PARTES S. de ficheros S. de base de datos s Los s del sistema (s, Los s del sistema (s, opers, s) opers, s) Programas Programa/s para interactuar con los Gestores de bases de datos (Oracle, ficheros SqlServer, MySQL) Datos Ficheros (registros, campos) “datos” Base de datos (DB) “datos” s: Conjunto de s del sistema gestor. - El del sistema: istra el sistema, crea cuentas de operadores, mantiene los ficheros, etc. - Los operadores del sistema: son aquellos que tienen autorización para interactuar con la información del sistema, añadir más información, quitar la ya existente, etc. - Resto de s: Simplemente pueden ver la información. Programas: Es el software capaz de interactuar con los datos. Estos programas funcionaran como interfaz entre el que mete los datos a través de él y los soportes de almacenamiento, ya sea un fichero o una base de datos. Cuanto más crecen las necesidades de la empresa, mejoran al mismo tiempo dichos programas. Datos: Es el soporte lógico donde se encuentran almacenada la información que le pasan los programas. Si trabajamos con un sistema gestor de bases de datos será una base de datos, si se trata de un sistema de ficheros serán ficheros. DESVENTAJAS DE UN SISTEMA DE FICHEROS DE DATOS O UN SISTEMA DE PROCESAMIENTO DE ARCHIVOS: Una manera de mantener información en un computador es hacerlo mediante un sistema de procesamiento de archivos típico o tradicional, que permitirá tener a los archivos estructurados y organizados, y poder realizar operaciones con ellos. Este sistema de archivos se mantiene mediante un sistema operativo convencional. Antes de la llegada de

los sistemas de gestión de bases de datos (SGBD), las organizaciones normalmente han almacenado la información usando estos sistemas, pero mantener la información en estos sistemas de archivos tiene una serie de inconvenientes importantes: - Redundancia e inconsistencia de datos: Existen datos que pueden repetirse en diferentes lugares o archivos, esto provoca que, teniendo esa duplicidad de datos, el almacenamiento y el costo (en recursos del sistema) de sean más altos. Inconsistencia de datos se presentará porque las copias de los mismos datos en diferentes archivos pueden no coincidir, pues si en un archivo se hicieron cambios de los datos, en los otros archivos donde estaban los mismos datos no son modificados automáticamente. - Dificultad en el a los datos. Cuando se requiere de ciertos datos diferentes de archivos diferentes, la obtención, consulta y modificación de los datos no puede hacerse directamente de forma práctica y eficiente. Tendrían que desarrollarse sistemas de recuperación de datos para realizar esa operación específica, o desarrollar un sistema de recuperación de datos para uso general y ajustarlo de acuerdo a las necesidades. - Dependencia de los datos física-lógica: o lo que es lo mismo, la estructura física de los datos (definición de archivos y registros) se encuentra codificada en los programas de aplicación. Cualquier cambio en esa estructura implica al programador identificar, modificar y probar todos los programas que manipulan esos archivos. - Aislamiento de datos: Debido a que los datos están dispersos en varios archivos, y los archivos pueden estar en diferentes formatos, es difícil escribir nuevos programas de aplicación para recuperar los datos apropiados. - Problemas de integridad: Los valores de los datos almacenados en la BD deben satisfacer ciertas restricciones de consistencia. Los desarrolladores hacen cumplir estas restricciones en el sistema añadiendo código apropiado en las diversas aplicaciones. Sin embargo, cuando se añaden nuevas restricciones es difícil cambiar los programas para hacer que se cumplan. Esto se complica cuando las restricciones implican diferentes elementos de datos de diferentes archivos. - Problemas de atomicidad: En muchas aplicaciones es crucial asegurar que, cuando ocurra un fallo y sea detectado, se restauren los datos a un estado de consistencia que existía antes del fallo. Es difícil asegurar esta propiedad en un sistema de archivos tradicional. - Anomalías en el concurrente: pues en estos sistemas es complicado que los s actualicen los datos simultáneamente. Las actualizaciones concurrentes pueden dar por resultado datos inconsistentes, ya que se puede acceder a los datos por medio de diversos programas de aplicación. - Problemas de seguridad: No todos los s de un sistema de bases de datos deberían poder acceder a todos los datos. En estos sistemas es difícil garantizar tales restricciones de seguridad.

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Dependencia de la estructura del archivo con el lenguaje de programación: Pues la estructura se define dentro de los programas. Esto implica que los formatos de los archivos sean incompatibles. La incompatibilidad entre archivos generados por distintos lenguajes hace que los datos sean difíciles de procesar.

Todos estos inconvenientes hacen posible el fomento y desarrollo de SGBD. El objetivo primordial de un gestor es proporcionar eficiencia y seguridad a la hora de extraer o almacenar información en las BD. VENTAJAS DEL ENFOQUE DE BASE DE DATOS -

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Compartición de datos: La base de datos pertenece a toda la organización. El ABD gestiona los datos, pero éstos no pertenecen a algún individuo o departamento. Por ende, la organización tiene el control sobre los datos que necesita para dirigir su negocio. Muchos s pueden tener autorización para acceder al mismo trozo de información. La autorización para acceder a los datos la otorga el ABD, no otro departamento. Control de redundancia: Cuando se almacena en una base de datos, la información se integra de modo que múltiples copias de los mismos datos no se almacenan a menos que sea necesario. Se permite alguna redundancia limitada para mantener las conexiones lógicas entre los ítems de datos o para mejorar el rendimiento. Consistencia de datos: Un efecto de eliminar o controlar la redundancia es que los datos son consistentes. Si un ítem de datos aparece sólo una vez, cualquier actualización a su valor necesita realizarse sólo una vez, y todos los s tendrán al mismo nuevo valor. Si el sistema tiene cierta redundancia controlada, cuando recibe una actualización a un ítem que aparezca más de una vez con frecuencia puede realizar actualizaciones en cascada. Estándares de datos mejorados: El ABD, que es responsable del diseño y mantenimiento de la base de datos para satisfacer las necesidades de todos los s, define y refuerza los estándares de toda la organización para la representación de datos en la base de datos. En esta categoría se incluyen reglas como el formato de todos los ítems de datos, convenciones acerca de nombres de datos, estándares de documentación, frecuencia de actualizaciones, procedimientos de actualización, frecuencia de respaldos, procedimientos de respaldos y uso permitido de la base de datos. Mejor seguridad de datos: Un sistema de base de datos permite la definición y fortalecimiento de restricciones de seguridad en varios niveles. Todo autorizado a la base de datos es a través del DBMS, que puede requerir que los s pasen a través de procedimientos de seguridad o usar contraseñas para obtener a la base de datos.

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Integridad de datos mejorada: Algunos sistemas de gestión de base de datos permiten al ABD definir restricciones de integridad: reglas de consistencia que la base de datos debe obedecer. Estas restricciones se aplican a ítems dentro de un registro (restricciones intrarregistro) o a registros que se relacionan mutuamente (restricciones interregistro), o pueden ser restricciones generales del negocio. Equilibrio de los requisitos en conflicto: Cada departamento o individual tiene necesidades de datos que pueden estar en conflicto con los de otros s. El ABD está al tanto de las necesidades de todos los s y puede tomar decisiones acerca del diseño, uso y mantenimiento de la base de datos que proporcionen las mejores soluciones para la organización como un todo. Desarrollo más rápido de nuevas aplicaciones: Una base de datos bien diseñada proporciona un modelo preciso de las operaciones de la organización. Cuando se propone una nueva aplicación, es probable que los datos requeridos ya estén almacenados en la base de datos. Si es así, el DBMS puede proporcionar datos en la forma requerida por el programa. El tiempo de desarrollo se reduce porque no se necesita una fase de creación de archivos para la nueva aplicación, como ocurría cuando se usaban los sistemas de procesamiento de archivos. Mejor accesibilidad de datos: Además de proporcionar datos para los programas, la mayoría de los sistemas de gestión de base de datos permiten interactivo a los s. Economía de escala: Cuando todos los requisitos de datos de la organización se satisfacen mediante una base de datos en lugar de muchos archivos separados, el tamaño de la operación combinada proporciona muchas ventajas. Más control sobre la concurrencia: La mayoría de los sistemas de gestión de bases de datos integradas tienen subsistemas para controlar concurrencia, de modo que las transacciones no se pierdan o desempeñen de manera incorrecta. Mejores procedimientos de respaldo y recuperación: En un entorno de base de datos, los registros de la base de datos por lo general se respaldan(copian) de manera regular. Conforme se realizan transacciones, cualquier actualización se registra en una bitácora (log) de cambios. Si el sistema fracasa, el log se usa para llevar la base de datos al estado en que estaba justo antes de la falla. Por tanto, el sistema se autorrecupera.

SISTEMAS DE BASES DE DATOS:

Los sistemas de Bases de Datos tienen 4 componentes: • Datos • Hardware • Software • s

DATOS El objetivo final de los sistemas de BD es el almacenamiento de estos datos. Para ello debemos los datos se estructurarán basándose en un Modelo de Datos que podemos elegir según nuestras conveniencias. Existen tres grupos de modelos de datos: 1. Modelos Lógicos basados en objetos Son modelos que describen datos en los niveles de abstracción lógico y de vistas. Proporcionan capacidades estructurales muy flexibles y permiten una especificación explicita de las ligaduras de datos. Algunos de los modelos de este tipo más conocidos son:  El Modelo Entidad-Relación  El modelo orientado a objetos  El modelo de datos Semántico  El modelo de datos funcional

2. Modelos Lógicos basados en registros Estos modelos describen los datos en los niveles lógico y de vistas, igual que los basados en objetos, se usan para describir la especificación a alto nivel y para especificar la estructura lógica de la BD. Su nombre proviene de que la BD se estructura en registros de formato fijo. Algunos de ellos son:  Modelo Relacional  Modelo de Red  Modelo Jerárquico 3. Modelos físicos Describe datos en un nivel más bajo que los otros dos modelos. Describen la forma física de almacenar los datos, el formato de los registros, estructura de los ficheros y los métodos de utilizados. Existen pocos modelos de este tipo, algunos de ellos pueden ser el modelo de unificación y el modelo de memoria por marcos. SISTEMAS DE GESTIÓN DE BASES DE DATOS Antes de la creación de los Sistemas de Bases de Datos los datos se almacenaban en archivos adjuntos a la aplicación, esto provocaba una serie de inconvenientes.  Redundancia e inconsistencia de datos  Dificultad en el a los datos  Aislamiento de datos  Problemas de integridad  Problemas de atomicidad  Anomalías en el concurrente  Problemas de seguridad Este sistema se encarga de proporcionar una descripción centralizada de los datos y además da la posibilidad de mantener distintas vistas de los datos según para que sean. Esquema de del SGBD a los datos: El SGBD introduce un nuevo nivel de independencia entre los s y la base de datos, constituyendo una capa sobre el sistema operativo del computador. La base de datos debe almacenarse en un dispositivo de memoria secundaria, dado el volumen que puede alcanzar y el periodo de tiempo que tengamos que trabajar con ella.

ESQUEMA DE DEL SGBD A LOS DATOS

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Paso 1 El programa de aplicación del 1 realiza una consulta al SGBD Paso 2 El SGBD consulta en el esquema externo 1, el esquema lógico y el esquema físico realiza la correspondencia entre ellos, y traduce la consulta del en una operación de lectura sobre un fichero. Paso 3 El SGBD emite órdenes al de ficheros del SO indicando el registro que debe leer y el fichero en el que está almacenado. Paso 4 El de ficheros del SO solicita al de entrada/salida la lectura del bloque en el que se encuentra el registro requerido. Paso 5 El de entrada/salida del SO recupera el bloque de datos solicitado y lo transfiere de la memoria secundaria a las memorias intermedias de la memoria principal (si el bloque no estuviera ya en ella memoria principal). Paso 6 El de archivos del SO devuelve al SGBD el registro solicitado. Paso 7 El SGBD, comparando el esquema externo 1 y el esquema lógico, realiza las transformaciones necesarias para determinar los datos requeridos, y transfiere estos datos al área de trabajo del programa que ha realizado la consulta. Si la consulta del (paso 1) requiere la recuperación de varios registros de datos, los pasos 3 al 6 se repetirán para cada uno de los registros necesitados. Una vez

recuperados estos registros, el SGBD los examina en memoria principal para ejecutar el paso 7. Los objetivos de un SGBD son: • Integridad • Independencia • Seguridad Seguridad e Integridad: Un SGBD proporciona los siguientes mecanismos para garantizar la seguridad e integridad de los datos: - Debe garantizar la protección de los datos contra s no autorizados, tanto intencionados como accidentales. Debe controlar que sólo los s autorizados accedan a la BD. - Los SGBD ofrecen mecanismos para implantar restricciones de integridad en la BD. Estas restricciones van a proteger la BD contra daños accidentales. Los valores de los datos que se almacenan deben satisfacer ciertos tipos de restricciones de consistencia y reglas de integridad, que especificará el de la BD. El SGBD puede determinar si se produce una violación de la restricción. - Proporciona herramientas y mecanismos para la planificación y realización de copias de seguridad y restauración. - Debe ser capaz de recuperar la BD llevándola a un estado consistente en caso de ocurrir algún suceso que la dañe. - Debe asegurar el concurrente y ofrecer mecanismos para conservar la consistencia de los datos en el caso de que varios s actualicen la BD de forma concurrente. Independencia de Datos: Con la arquitectura a tres niveles (Interno o Físico, Externo o Vista, Conceptual o Lógico) se introduce el concepto de independencia de datos, se definen dos tipos de independencia: -

Independencia lógica: La capacidad de modificar el esquema conceptual sin tener que alterar los esquemas externos ni los programas de aplicación. Se podrá modificar el esquema conceptual para ampliar la BD o para reducirla, por ejemplo, si se elimina una entidad, los esquemas externos que no se refieran a ella no se verán afectados.

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Independencia física: La capacidad de modificar el esquema interno sin tener que alterar ni el esquema conceptual, ni los externos. Por ejemplo, se pueden reorganizar los archivos físicos con el fin de mejorar el rendimiento de las operaciones de consulta o de actualización, o se pueden añadir nuevos archivos de datos porque los que había se han llenado. La independencia física es más fácil de

conseguir que la lógica, pues se refiere a la separación entre las aplicaciones y las estructuras físicas de almacenamiento. Granularidad: Es el grado de detalle de definición de los esquemas externos en función del esquema lógico. Los más usuales son: • de registro completo. • de campo de registro. Ligadura: La ligadura es la transformación de una operación descrita en términos de un esquema externo en otra descrita en términos del esquema interno. El diccionario de datos: El diccionario de datos es el lugar donde se deposita información acerca de todos los datos que forman la BD. Es una guía en la que se describe la BD y los objetos que la forman. El diccionario contiene las características lógicas de los sitios donde se almacenan los datos del sistema, incluyendo nombre, descripción, alias, contenido y organización. Identifica los procesos donde se emplean los datos y los sitios donde se necesita el inmediato a la información. En una BD relacional, el diccionario de datos proporciona información acerca de: -

La estructura lógica y física de la BD. Las definiciones de todos los objetos de la BD: tablas, vistas, índices, disparadores, procedimientos, funciones, etcétera. El espacio asignado y utilizado por los objetos. Los valores por defecto de las columnas de las tablas. Información acerca de las restricciones de integridad. Los privilegios y roles otorgados a los s. Auditoría de información, como los s a los objetos

Tipos de Esquemas: Para intentar cumplir el objetivo de la independencia de datos se plantea, según algunos autores, una arquitectura de cuatro niveles, aunque el grupo ANSI/SPARC lo planteo como una estructura de tres niveles. Estos esquemas son: • Esquema Conceptual (EC) → Es la visión desde un punto de vista organizativo. Es completamente independiente del SGBD que se utilice e incluso de si se utilizara una BD o no. Es una descripción desde un punto de vista no informático • Esquema Lógico (EL) → es un esquema que se representa los datos usando un modelo de datos soportado por el SGBD. Aquí representamos las entidades y relaciones de acuerdo al modelo de datos a usar.

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Esquema Interno (EI) → es la forma en la que se representan los datos en la memoria externa del equipo. Es también conocido como Esquema Físico. Esquemas Externos (EE) → describe los datos y las relaciones que hay entre ellos. Es para una aplicación dada y se pueden ver como subconjuntos del EL de la BD.

ROLES EN EL ENTORNO DE BASE DE DATOS INTEGRADA Muchos individuos o grupos están involucrados en las operaciones de un sistema de base de datos. Juegan diferentes roles, dependiendo de la forma en que interactúan con la base de datos, como se muestra en la figura. - s finales: La base de datos se diseña, crea y mantiene para satisfacer las necesidades de información de los s finales, las personas que usan los datos para realizar sus labores. Sin importar la elegancia del diseño de la base de datos, o la sofisticación del hardware y el software utilizados, si la base de datos no proporciona información adecuada a los s, es un fracaso. A final de cuentas, son los s quienes juzgan el éxito del sistema. Los s se pueden categorizar de acuerdo con la forma en que acceden a los datos.  Los s sofisticados (también llamados s casuales) están capacitados en el uso del lenguaje de consulta interactivo, y acceden a los datos mediante el ingreso de consultas en estaciones de trabajo.  Los s aficionados no usan el lenguaje de consulta interactivo, sino que acceden a los datos mediante programas de aplicación que se escribieron para ellos. - Programadores de aplicaciones: Este grupo incluye a los programadores que escriben aplicaciones. Cada programa que accede a la base de datos contiene enunciados que solicitan al sistema de gestión de la base de datos realizar actualizaciones o recuperaciones en la base de datos. - de la base de datos: El de la base de datos es el individuo o grupo responsable del diseño, creación de la estructura y mantenimiento de la base de datos. En muchos casos, la base de datos la diseña un especialista, y el ABD toma la

responsabilidad una vez que el diseño está completo. El ABD interactúa con la base de datos operativa como un “super”, quien controla y accede a la información acerca de la estructura y el uso de la base de datos en sí.