Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD) y el Modelo de Referencia ANSI

Astic

Asociación Profesional de Cuerpos Superiores de Sistemas y Tecnologías de la Información de las Administraciones Públicas.

Temario para la preparación de la Oposición al Cuerpo Superior de Sistemas y Tecnologías de la Información de la Administración del Estado.

Temas Específicos - Bloque B

II. Tecnología básica

Tema 63. Los sistemas de gestión de bases de datos SGBD. El modelo de referencia de ANSI.

AUTOR: Alfonso Sancho Miró. REVISOR: Leonor Torres Moreno.

Creación: septiembre 2023 Actualización:

Índice del Tema 63

Tema 63. Los sistemas de gestion de bases de datos SGBD. El modelo de referencia de ANSI.ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN.
2. CONCEPTO DE SISTEMA DE GESTIÓN DE BASES DE DATOS (SGBD).

Definición de SGBD

1. 1 DEFINICIÓN

Actores en SGBD

1. 2 ACTORES.

Administrador de Bases de Datos

1. 2.1 ADMINISTRADOR DE BASES DE DATOS.

Roles del Administrador de Bases de Datos

1. 2.1.1 DBA DEL SISTEMA.
2. 2.1.2 ARQUITECTO DE BASES DE DATOS.
3. 2.1.3 ANALISTA DE BASE DE DATOS.
4. 2.1.4 DBA DE APLICACIONES.
5. 2.1.5 DBA ORIENTADOS A TAREAS.
6. 2.1.6 ANALISTAS DE DESEMPEÑO.
7. 2.1.7 ADMINISTRADOR DE ALMACÉN DE DATOS
8. 2.1.8 DBA EN LA NUBE.

Otros Actores

1. 2.2 DISEÑADORES DE BASES DE DATOS.
2. 2.3 INGENIEROS DE SOFTWARE
3. 2.4 USUARIOS FINALES.

Ventajas de los SGBD

1. 3 VENTAJAS EN EL USO DE LOS SGBD

Beneficios del Uso de SGBD

1. 3.1 CONTROL DE REDUNDANCIA.
2. 3.2 CONTROL DE ACCESO.
3. 3.3 ALMACENAMIENTO PERSISTENTE.
4. 3.4 MÚLTIPLES INTERFACES DE USUARIO.
5. 3.5 REPRESENTACIÓN DE VÍNCULOS COMPLEJOS ENTRE LOS DATOS.
6. 3.6 RESTRICCIONES DE INTEGRIDAD.
7. 3.7 COPIAS DE SEGURIDAD Y RECUPERACIÓN

Resumen del Apartado

1. 4 RESUMEN DEL APARTADO.

El Modelo de Referencia de ANSI

1. EL MODELO DE REFERENCIA DE ANSI

Definición del Modelo ANSI

1. 1 DEFINICIÓN.

Independencia de Datos

1. 2 INDEPENDENCIA DE DATOS.

Resumen del Apartado

1. 3 RESUMEN DEL APARTADO.

Arquitectura de un SGBD

1. ARQUITECTURA DE UN SGBD.

Evolución Histórica

1. 1 EVOLUCIÓN HISTÓRICA.

Modelos de Bases de Datos

1. 2 MODELOS DE BASES DE DATOS.

Tipos de Modelos de Bases de Datos

1. 2.1 MODELO JERÁRQUICO.
2. 2.2 MODELO EN RED (CODASYL).
3. 2.3 MODELO RELACIONAL
4. 2.4 MODELO ORIENTADO A OBJETOS Y MODELO OBJETO-RELACIONAL.
5. 2.5 BASES DE DATOS DOCUMENTALES Y BASES DE DATOS MULTIMEDIA.
6. 2.6 MODELOS NOSQL

Modelos NoSQL Específicos

1. 2.6.1 MODELOS ORIENTADOS A DOCUMENTOS.
2. 2.6.2 MODELOS ORIENTADOS A COLUMNAS.
3. 2.6.3 MODELO CLAVE-VALOR
4. 2.6.4 MODELOS DE GRAFOS.
5. 2.6.5 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE NOSQL.

Arquitecturas de los SGBD

1. 3 ARQUITECTURAS DE LOS SGBD.

Arquitectura del Sistema

1. 3.1 ARQUITECTURA DEL SISTEMA.

Tipos de Arquitectura del Sistema

1. 3.1.1 SGBD CENTRALIZADO.
2. 3.1.2 SGBD CLIENTE/SERVIDOR.

Arquitectura de Distribución de Datos

1. 3.2 ARQUITECTURA DE DISTRIBUCIÓN DE DATOS.

Arquitectura Interna: Elementos del SGBD

1. 3.3 ARQUITECTURA INTERNA: ELEMENTOS DEL SGBD

Componentes Internos del SGBD

1. 3.3.1 LENGUAJES DEL SGBD
2. 3.3.2 EL DICCIONARIO DE DATOS.
3. 3.3.3 INTERFACES DEL SGBD.
4. 3.3.4 MÓDULOS COMPONENTES.
5. 3.3.5 UTILIDADES.

Arquitectura de Referencia

1. 3.4 ARQUITECTURA DE REFERENCIA.

Resumen del Apartado

1. 4 RESUMEN DEL APARTADO.

Gestor Transaccional, Control de Concurrencia, Bloqueos, Recuperación de Errores e Integridad

1. GESTOR TRANSACCIONAL. CONTROL DE CONCURRENCIA. BLOQUEOS. RECUPERACIÓN DE ERRORES. INTEGRIDAD.

Gestor Transaccional

1. 1 GESTOR TRANSACCIONAL.

Control de Concurrencia y Bloqueos

1. 2 CONTROL DE CONCURRENCIA. BLOQUEOS.

Problemas de Concurrencia

1. 2.1 LECTURA SUCIA.
2. 2.2 MODIFICACIÓN PERDIDA.
3. 2.3 LECTURA NO REPETIBLE.
4. 2.4 LECTURA FANTASMA.
5. 2.5 BLOQUEOS.

Niveles de Aislamiento

1. 2.5.1 NIVELES DE AISLAMIENTO.

Recuperación de Errores

1. 3 RECUPERACIÓN DE ERRORES

Integridad

1. 4 INTEGRIDAD,

Resumen del Apartado

1. 5 RESUMEN DEL APARTADO.

Principales SGBD Utilizados en la Administración

1. PRINCIPALES SGBD UTILIZADOS EN LA ADMINISTRACIÓN.

Oracle

1. 1 ORACLE.

Aspectos de Oracle

1. 1.1 CONCEPTOS BÁSICOS.
2. 1.2 ARQUITECTURA
3. 1.3 ADMINISTRACIÓN, GESTIÓN Y OPTIMIZACIÓN.

PostgreSQL

1. 2 POSTGRESQL

Aspectos de PostgreSQL

1. 2.1 CONCEPTOS BÁSICOS.
2. 2.2 ARQUITECTURA.
3. 2.3 ADMINISTRACIÓN, GESTIÓN Y OPTIMIZACIÓN.

MySQL / MariaDB

1. 3 MYSQL / MARIADB.

Aspectos de MySQL / MariaDB

1. 3.1 CONCEPTOS BÁSICOS.
2. 3.2 ARQUITECTURA.
3. 3.3 ADMINISTRACIÓN, GESTIÓN Y OPTIMIZACIÓN.

Tendencias Actuales en SGBD

1. TENDENCIAS ACTUALES.

Procesamiento Híbrido Transaccional-Analítico (HTAP)

1. 1 PROCESAMIENTO HÍBRIDO TRANSACCIONAL-ANALÍTICO (HTAP, HYBRID TRANSACTIONAL/ANALYTICAL PROCESSING)

Bases de Datos Multimodelo

1. 2 BASES DE DATOS MULTIMODELO.

Seguridad Incorporada

1. 3 SEGURIDAD INCORPORADA.

Bases de Datos Inteligentes y Autónomas

1. 4 BASES DE DATOS INTELIGENTES Y AUTÓNOMAS.

Conclusiones

1. 5 CONCLUSIONES.

Resumen Esquemático

1. RESUMEN ESQUEMÁTICO.

Glosario

1. GLOSARIO

Test

1. TEST

Preguntas de Test

1. 1 PREGUNTAS DE TEST

Soluciones a las Preguntas de Test

1. 2 SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE TEST.

Bibliografía Básica

1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

Bibliografía Básica del Tema

1. 1 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA.

Bibliografía para Ampliar el Tema

1. 2 BIBLIOGRAFÍA PARA AMPLIAR EL TEMA.

iii

Introducción a los Sistemas de Gestión de Bases de Datos

Tema 63. Los sistemas de gestion de bases de datos SGBD. El modelo de referencia de ANSI.CONTENIDO

1 Introducción.

Las bases de datos y su tecnología es uno de los conceptos que más impacto ha tenido en el uso de las tecnologías de la información. Las bases de datos desempeñan un papel fundamental en casi todas las áreas donde se utilizan tecnologías de la información, incluyendo negocios, ingeniería, medicina, leyes, educación y, por supuesto, la administración pública.

Definimos un Sistema Gestor de Bases de Datos o SGBD, tambien llamado DBMS (Data Base Management System) como una colección de datos relacionados entre sí, estructurados y organizados, y un conjunto de programas que acceden y gestionan esos datos. La colección de esos datos se denomina Base de Datos o BD.

Antes de aparecer los SGBD (década de los setenta del siglo XX), la información se trataba y se gestionaba utilizando los típicos sistemas de gestión de archivos que iban soportados sobre un sistema operativo. Éstos consistían en un conjunto de programas que definían y trabajaban sus propios datos. Los datos se almacenan en archivos y los programas manejan esos archivos para obtener la información. Si la estructura de los datos de los archivos cambia, todos los programas que los manejan se deben modificar; por ejemplo, un programa trabaja con un archivo de datos de alumnos, con una estructura o registro ya definido; si se incorporan elementos o campos a la estructura del archivo, los programas que utilizan ese archivo se tienen que modificar para tratar esos nuevos elementos. En estos sistemas de gestión de archivos, la definición de los datos se encuentra codificada dentro de los programas de aplicación en lugar de almacenarse de forma independiente, y además el control del acceso y la manipulación de los datos viene impuesto por los programas de aplicación.

Esto supone un gran inconveniente a la hora de tratar grandes volúmenes de información. Surge así la idea de separar los datos contenidos en los archivos de los programas que los manipulan, es decir, que se pueda modificar la estructura de los datos de los archivos sin que por ello se tengan que modificar los programas con los que trabajan. Se trata de estructurar y organizar los datos de forma que se pueda acceder a ellos con independencia de los programas que los gestionan.

Inconvenientes de un Sistema de Gestión de Archivos

Inconvenientes de un sistema de gestión de archivos:

• Redundancia e inconsistencia de los datos, se produce porque los archivos son creados por distintos programas y van cambiando a lo largo del tiempo, es decir, pueden tener distintos formatos y los datos pueden estar duplicados en varios sitios. Por ejemplo, el teléfono de un alumno puede aparecer en más de un archivo. La redundancia aumenta los costes de almacenamiento y acceso, y trae consigo la inconsistencia de los datos: las copias de los mismos datos no coinciden por aparecer en varios archivos.
• 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.
• Dificultad para tener acceso a los datos, proliferación de programas, es decir, cada vez que se necesite una consulta que no fue prevista en el inicio implica la necesidad de codificar el programa de aplicación necesario. Lo que se trata de probar es que los entornos convencionales de procesamiento de archivos no permiten recuperar los datos necesarios de una forma conveniente y eficiente.
• Separación y aislamiento de los datos, es decir, al estar repartidos en varios archivos, y tener diferentes formatos, es difícil escribir nuevos programas que aseguren " la manipulación de los datos correctos. Antes se deberían sincronizar todos los archivos para que los datos coincidiesen.
• Dificultad para el acceso concurrente, pues en un sistema de gestión de archivos es complicado que los usuarios actualicen los datos simultaneamente. Las actualizaciones concurrentes pueden dar por resultado datos inconsistentes, ya que se puede acceder a los datos por medio de diversos programas de aplicación.
• 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.

Problemas en la seguridad de los datos. Resulta difícil implantar restricciones de seguridad pues las aplicaciones se van añadiendo al sistema según se van necesitando.

• Problemas de integridad de datos, es decir, los valores almacenados en los archivos deben cumplir con restricciones de consistencia. Por ejemplo, no se puede insertar una nota de un 4

Tema 63. Los sistemas de gestion de bases de datos SGBD. El modelo de referencia de ANSI.CONTENIDO

alumno en una asignatura si previamente esa asignatura no está creada. Otro ejemplo, las unidades en almacén de un producto determinado no deben ser inferiores a una cantidad. Esto implica añadir gran número de líneas de código en los programas. El problema se complica cuando existen restricciones que implican varios datos en distintos archivos.

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. Los SGBD están diseñados para gestionar grandes bloques de información, que implica tanto la definición de estructuras para el almacenamiento como de mecanismos para la gestión de la información.

Una BD es un gran almacén de datos que se define una sola vez; los datos pueden ser accedidos de forma simultánea por varios usuarios; están relacionados y existe un número mínimo de duplicidad; además en las bases de datos se almacenarán las descripciones de esos datos, lo que se llama metadatos en el diccionario de datos, que se verá más adelante.

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Tema 63. Los sistemas de gestión de bases de datos SGBD. El modelo de referencia de ANSI.