Introducción a los Sistemas de Bases de Datos (2)



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Introducción a los Sistemas de Bases de Datos (2)

  • 03/24/17
  • Francisco Moreno
  • Universidad Nacional
  • Medellín

Niveles de abstracción de una BD

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Percepción de una BD según el tipo de usuario (final, especialista o administrador)
  • Arquitectura ANSI/SPARC*
  • Base para la independencia de datos
  • * American National Standards Institute/Systems Planification
  • and Requirements Committee

Arquitectura ANSI/SPARC

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Inventario
  • Ventas
  • Contabilidad
  • BD conceptual
  • Nivel de visión o externo
  • (vistas parciales
  • de la BD)
  • Nivel conceptual/lógico
  • (vista global
  • de la BD)
  • Nivel físico
  • (almacenamiento
  • de la BD)
  • BD física
  • Correspondencia 1/1
  • Correspondencia 1/muchos
  • BD lógica

Nivel de visión/externo

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • El más cercano a los usuarios finales
  • Percepción de la BD por parte de los usuarios finales
  • Tantas visiones como tipos de usuarios haya
  • Cada visión de usuario final se puede considerar como un subesquema

Nivel de visión

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Cada visión ofrece su representación de los datos de
  • la BD
  • Visión Secretaria Fechas con formato:
  • (dd-mm-yy)
  • Visión Contador Fechas con formato:
  • (yyyy-dd-mm)
  • BD

Nivel de visión

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Una visión de usuario podría incluir:
  • Datos Agregados: Totales por Dpto
  • Datos Derivados:
  • Sueldo total = básico + comisión
  • Datos Calculados:
  • Edad de una persona (inferida a partir de su fecha de nacimiento)
  • Note que en una BD convencional este tipo de datos posiblemente no están almacenados explícitamente en la BD
  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Cédula
  • Nombre
  • Salario
  • Comisión
  • Dpto
  • 712123
  • Alesha Dixon
  • 100
  • 5
  • Ciencias
  • 435422
  • Madonna
  • 50
  • 10
  • Ciencias
  • 342311
  • Björk
  • 100
  • 5
  • Medicina
  • 898765
  • Lorde
  • 200
  • 10
  • Medicina
  • 231452
  • Cheryl Cole
  • 50
  • 5
  • Ciencias
  • 546897
  • Bruno Mars
  • 100
  • 5
  • Artes
  • 717234
  • Boy George
  • 50
  • 20
  • Artes
  • BD
  • Visión de un usuario
  • Total
  • Dpto
  • 220
  • Ciencias
  • 315
  • Medicina
  • 175
  • Artes
  • Salario + Comisión
  • Total sueldo por Dpto

Nivel de visión

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Los conceptos de dato agregado, derivado y calculado significan, en general, que un dato se genera a partir de otro(s)
  • Puede haber a su vez:
    • datos agregados derivados
    • datos agregados calculados
    • etc.

Nivel conceptual

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Nivel mediador entre los otros dos niveles
  • Interesante para el usuario especialista
  • Se ocupa de los datos almacenados en la BD física y las relaciones entre ellos
  • Descripción semántica de los datos que conforman la BD
  • Soporta a cada visión de usuario externa

Nivel conceptual

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Es una visión completa de todos los requisitos y elementos de interés para la organización
  • Incluye restricciones sobre los datos
  • La descripción del nivel conceptual no debe tener
  • detalles dependientes del almacenamiento
  • Es un lenguaje de muy alto nivel
  • El nivel lógico es un refinamiento (ofrece más detalles) que el modelo conceptual

Nivel físico

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Interno
  • Más cercano a la máquina
  • Interesa al usuario administrador y al especialista
  • Esquema físico: Descripción y tipos de datos (tamaño y precisión), tipos de índices y de estructuras de almacenamiento usadas, de acuerdo con un SGBD particular

Nivel físico

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Describe cómo se almacenan los datos en términos de estructuras de datos específicas
  • Se encarga de:
  • - Reservar espacio para los datos e índices
  • - Comprimir los datos
  • - Encriptar los datos

Independencia de los datos

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Es uno de los objetivos de la arquitectura ANSI/SPARC
  • Permite modificar la definición de un nivel sin afectar (en lo posible) el nivel inmediatamente superior
  • Sin independencia de datos se requeriría mucho esfuerzo para cambiar las aplicaciones de tal forma que se adapten al nuevo esquema de la BD.
  • Hay dos tipos: física y lógica

Independencia física

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Se presenta entre el nivel conceptual y el nivel físico
  • Un cambio en el esquema físico (e.g., usar otras estructuras de almacenamiento) no conduce a cambios en el esquema conceptual
  • Ej. Cambiar el tipo de índice de un atributo: B+ por hash, ¿con qué propósito se hace este tipo de cambios?
  • Inmunidad del esquema conceptual ante cambios del esquema físico
  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Apuntadores a los registros de datos
  • Árbol B+
  • Función Hash: por simplicidad supóngase:
  • Pares e Impares
  • Pares
  • Impares
  • 70  60  90
  • 65  55
  • Apuntadores a los registros de datos
  • Apuntadores a los registros de datos
  • 60
  • 70
  • 55
  • 60
  • 65
  • 70
  • 90

Independencia lógica

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Se presenta entre el nivel de visión y el nivel conceptual
  • Significa que un cambio en el nivel conceptual no debe implicar un cambio en el nivel de visión
  • Es más difícil de lograr. ¿Por qué?

Independencia lógica

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Algunos de los posibles cambios en el nivel
  • conceptual:
  • Adición de elementos (atributos, entidades, etc.)  Ej. La adición de un atributo obligatorio puede afectar a los subesquemas externos
  • Eliminación de elementos  La eliminación de un atributo puede afectar a los subesquemas externos
  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • Vista externa 1
  • Vista externa 2
  • Nivel conceptual
  • Nivel
  • interno
  • Correspondencia
  • Conceptual /
  • Interna
  • Correspondencias
  • Externa / Conceptual
  • Cod
  • Nombre
  • Apellido
  • FNac
  • Salario
  • Struct empleado{
  • date fecha_nac
  • float salario
  • string apellido [20]
  • string nombre [20]
  • int código
  • Struct empleado *proximo}
  • NroEmp
  • Nombre Completo
  • Edad
  • Cod
  • Inicial Nombre
  • Apellido

La descripción completa de una BD se denomina esquema

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • La descripción completa de una BD se denomina esquema
  • Cada visión de usuario tiene su esquema (subesquema), existe un esquema conceptual/lógico y uno interno
  • Existen correspondencias (mappings):
  • - entre cada subesquema externo y el conceptual
  • - entre el esquema conceptual y el interno
  • Estas correspondencias le permiten al SGBD saber, e.g., un elemento conceptual con cual elemento del nivel físico se corresponde

En teoría debería existir un lenguaje de descripción para cada esquema (nivel)*

  • 03/24/17
  • Curso de Bases de Datos
  • En teoría debería existir un lenguaje de descripción para cada esquema (nivel)*
  • Sin embargo, en la práctica en muchos SGBD el esquema lógico queda fusionado con la especificación del esquema interno
  • * No siempre sucede así en los SGBD actuales…

Concepto de modelo

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • La realidad concreta, con todos sus detalles no se puede captar y hay detalles que NO interesan:
  • N observadores de un fenómeno tendrán al menos N percepciones, posiblemente distintas, del mismo fenómeno
  • Modelo: Herramienta para comunicar y plasmar la representación de algún fenómeno del mundo real
  • Esa representación ayuda a la comprensión del fenómeno
  • Captar lo que le interesa a la organización

Modelo conceptual (1/4)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Un modelo conceptual, en BD, es una descripción de alto nivel de la estructura de la BD, independiente del SGBD que se vaya a usar
  • El diseño de un modelo conceptual parte de la especificación de requisitos

Modelo conceptual(2/4)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • El propósito del modelo conceptual es describir la estructura de los datos de la BD, en vez de las estructuras de almacenamiento que se requerirán para manejar dichos datos
  • Se expresa mediante un lenguaje de alto nivel
  • Es un modelo de datos que describe un conjunto de conceptos de una realidad y cómo se relacionan entre ellos

Modelo conceptual(3/4)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Características deseables:
    • Expresividad: Representación de gran variedad de restricciones
    • Simplicidad: Usualmente es fácil de comprender por los usuarios
    • Minimalidad: Un concepto no se puede expresar con otros conceptos
    • Formalidad: Conceptos con interpretación única, precisa y bien definida

Modelo conceptual(4/4)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Los modelos conceptuales más usados para BD son
  • - Entidad Relación (E-R)  El más usado y base del curso
  • - Semántico
  • - Diagrama de clases de UML

Modelo lógico (1/3)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Un modelo lógico en BD es una descripción de la estructura de la BD
  • Puede ser procesado por un SGBD
  • El diseño de un modelo lógico parte de un modelo conceptual
  • Sigue siendo un lenguaje de alto nivel pero más detallado que el modelo conceptual

Modelo lógico (2/3)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Los modelos lógicos más usados son:
    • Relacional  El más usado y base del curso
    • Objeto – Relacional
    • Objetual puro
  • Anteriores (primitivos):
    • Red
    • Jerárquico  Similitud con la organización jerárquica de los documentos XML…

Modelo lógico(3/3)

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • La elección del modelo lógico depende de la clase de modelo soportado por el tipo de SGBD, NO de un SGBD específico (es decir, el diseño del modelo lógico se efectúa igual para todos los SGBD relacionales porque todos soportan el modelo relacional)
  • El modelo lógico está entre el modelo conceptual y el modelo físico *
  • * Sin embargo, en algunos SGBD la especificación del modelo lógico queda fusionada con elementos del modelo físico.

Modelo físico

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Un modelo físico es una descripción de la implantación de una BD en disco
  • Describe las estructuras de almacenamiento y las técnicas para accesar los datos
  • El diseño de un modelo físico depende de un SGBD específico
  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Requisitos
  • Modelo
  • Conceptual
  • Modelo
  • Lógico
  • Modelo
  • Físico
  • E-R
  • Clases
  • Semántico
  • Relacional
  • Red
  • Jerárquico
  • Objetual
  • Objeto -
  • Relacional
  • Dependiente
  • del SGBD: Oracle, MySQL, SQL Server, DB2, …
  • Primitivos
  • Independiente
  • del SGBD
  • Dependiente del tipo de SGBD

Se presentarán los modelos conceptuales

  • 03/24/17
  • Curso Bases de Datos
  • Se presentarán los modelos conceptuales
  • E-R y semántico
  • Como modelo lógico se presentará el relacional
  • El modelo conceptual de clases y el lógico objeto-relacional se presentan en otros cursos
  • Se comienza con el modelo E-R…



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