Administración de Bases de Datos (página 2)

Usuarios

Existen tres grandes clases de usuarios:

• Programadores de aplicaciones, que son los
  responsables de escribir los programas de
  aplicación de base de
  datos en algún lenguaje de
  programación. Estos programas acceden a
  la base de datos emitiendo
  la solicitud apropiada al DBMS. Los programas en sí
  pueden ser aplicaciones convencionales por lotes o pueden ser
  aplicaciones en línea, cuyo propósito es permitir
  al usuario final el acceso a la base de datos desde una
  estación de trabajo o
  terminal en línea.
• Los usuarios finales, quienes interactúan con
  el sistema desde
  estaciones de trabajo o terminales en línea. Un usuario
  final puede acceder a la base de datos a través de las
  aplicaciones en línea, o bien puede usar una interfaz
  proporcionada como parte integral del software del
  sistema de base de datos. Las interfaces proporcionadas por el
  fabricante están apoyadas también por
  aplicaciones en línea, aunque esas aplicaciones
  están integradas, es decir, no son escritas por el
  usuario. La mayoría de los sistemas de
  base de datos incluyen por lo menos una de estas aplicaciones
  integradas.
• La mayoría de los sistemas proporcionan
  además interfaces integradas adicionales en las que los
  usuarios no emiten en absoluto solicitudes explícitas a
  la base de datos, sino que en vez de ello operan mediante la
  selección de elementos en un menú
  o llenando casillas de un formulario. Estas interfaces
  controladas por menús o por formularios
  tienden a facilitar el uso a personas que no cuentan con una
  capacitación formal en tecnología de la información (IT).
  En contraste, las interfaces controladas por comandos
  tienden a requerir cierta experiencia profesional en IT, aunque
  tal vez no demasiada. Por otra parte, es probable que una
  interfaz controlada por comandos sea más flexible que
  una controlada por menús o por formularios, dado que los
  lenguajes de consulta por lo regular incluyen ciertas
  características que no manejan esas otras
  interfaces.
• El administrador
  de base de datos o DBA.

¿Qué es una Base de
Datos?

Datos Persistentes

Es una costumbre referirse a los datos de la base de
datos como persistentes, esto se refiere de manera intuitiva, que
el tipo de datos de la base de datos difiere de otros datos
más efímeros. En forma más precisa, se dice
que los datos de la base de datos persisten debido a que una vez
aceptados por el DBMS para entrar en la base de datos, en lo
sucesivo sólo pueden ser removidos de la base de datos por
alguna solicitud explícita al DBMS, no como un mero efecto
lateral de algún programa que
termina su ejecución. Por lo tanto, esta noción de
persistencia permite dar una definición más precisa
del término base de datos:

Una base de datos es un conjunto de datos persistentes
que es utilizado por los sistemas de aplicación de alguna
empresa
dada.

Hoy en día las bases de datos se
utilizan cada vez más también para otro tipo de
aplicaciones. De hecho, las empresas
mantienen generalmente dos bases de datos independientes; una que
contiene los datos operacionales y otra, a la que con frecuencia
se le llama almacén de
datos, que contiene datos de apoyo para la toma de
decisiones. A menudo el almacén de datos incluye
información de resumen, la que a su vez se
extrae periódicamente de la base de datos
operacional.

Entidades y Vínculos

El término entidad es empleado comúnmente
en los círculos de bases de datos para referirse a
cualquier objeto distinguible que va a ser representado en la
base de datos.

Además de las propias entidades básicas
habrá también vínculos que asocian dichas
entidades básicas. El punto importante con respecto a los
vínculos es que son parte de los datos tanto como lo son
las entidades básicas. Por lo tanto, deben estar
representados en la base de datos al igual que las entidades
básicas.

Ambos son utilizados en la elaboración de los
diagramas
entidad/vínculo o entidad/relación (E/R), que son
usados frecuentemente por los diseñadores para ayudar a
modelar la base de datos.

Dentro de un diagrama E/R
cada vínculo puede relacionarse con una o más de
una entidad. Los vínculos que comprenden dos tipos de
entidad son vínculos binarios, mientras los que se
involucran con tres tipos de entidad se conocen como
vínculos ternarios. Los vínculos que se relacionan
con una sola entidad siguen siendo binarios, solo que los dos
tipos de entidad que están vinculados vienen a ser la
misma entidad.

En ocasiones surgen falsas inferencias que pueden causar
mal interpretación y vínculos
incorrectos entre las entidades, a lo que se le denomina trampa
de conexión.

En general, un conjunto determinado de tipos de entidad
podría vincularse entre sí en cualquier cantidad de
vínculos distintos.

Si una entidad es cualquier objeto acerca del cual se
quiere registrar información, entonces un vínculo
se ajusta perfectamente a la definición. Por lo que un
vínculo puede considerarse como una entidad por derecho
propio.

Propiedades

Las entidades, incluyendo los vínculos, poseen
propiedades que corresponden a la información que se desea
registrar sobre ellas. Por lo tanto dichas propiedades deben
estar representadas en la base de datos.

En general, las propiedades pueden ser tan simples o
complejas como sea necesario. Cuando las propiedades son simples,
se pueden ser representadas mediante tipos de datos
simples, incluyendo números, cadenas de caracteres,
fechas, horas, etcétera. En contraste, existen propiedades
complejas como el dibujo
arquitectónico y el texto
descriptivo asociado.

Datos y Modelos de
Datos

Los datos en realidad son hechos dados, a partir de los
cuales es posible inferir hechos adicionales. Esto es exactamente
lo que hace el DBMS cuando responde a una consulta de un usuario.
Un hecho dado corresponde a su vez a lo que en lógica
se denomina proposición verdadera. En base a esto, una
base de datos es en realidad una colección de tales
proposiciones verdaderas.

Una razón por la que los sistemas de bases de
datos relacionales se han vuelto tan dominantes, es que manejan
en forma muy directa la interpretación precedente de los
datos. Los sistemas relacionales están basados en una
teoría
formal denominada el modelo de
datos relacional, de acuerdo con el cual:

• En tablas, los datos son representados por medio de
  filas, las que pueden interpretarse directamente como
  proposiciones verdaderas.
• Se proporcionan operadores para operar sobre las
  columnas de las tablas, y estos operadores soportan
  directamente el proceso de
  inferir proposiciones verdaderas adicionales a partir de las ya
  dadas.

Sin embargo, el modelo relacional no es el único
modelo de datos. Existen otros aunque la mayoría de ellos
difieren del modelo relacional en que son hasta cierto grado
específicos, en vez de estar basados firmemente en la
lógica formal.

Un modelo de datos es una definición
lógica, independiente y abstracta de los objetos,
operadores y demás que en conjunto constituyen la
máquina abstracta con la que interactúan los
usuarios. Los objetos permiten modelar la estructura de
los datos. Los operadores permiten modelar su comportamiento.

La implementación de determinado modelo de datos
es una realización física, en una
máquina real, de los componentes de la máquina
abstracta que en conjunto constituyen ese modelo.

Entonces, se puede decir que el modelo es aquello que
los usuarios tienen que conocer, y la implementación es lo
que los usuarios no tienen que conocer. La distinción
entre ambos es en realidad sólo un caso de la conocida
distinción entre lógico y físico.

Aunque el término modelo de datos es utilizado
con dos significados muy distintos, la diferencia entre ambos
puede ser caracterizada de esta manera:

• En el primer sentido, un modelo de datos es como un
  lenguaje de
  programación cuyos elementos pueden ser usados para
  resolver una amplia variedad de problemas
  específicos, pero que en sí y por sí
  mismos no tienen una conexión directa con ninguno de
  estos problemas específicos.
• En el segundo sentido, un modelo de datos es como un
  programa específico escrito en ese lenguaje. En decir,
  un modelo de datos que toma las características que
  ofrece algún modelo como el primero y las aplica a
  cierto problema específico. Puede ser visto como una
  aplicación específica de algún modelo con
  el primer significado.

¿Por qué
una Base de Datos?

Algunas ventajas que proporciona el uso de un sistema de
base de datos sobre los métodos
tradicionales son:

• Compactación: Reduce la necesidad de archivos
  voluminosos en papel.
• Velocidad: La máquina puede recuperar y
  actualizar datos más rápidamente que un humano.
  En particular, las consultas específicas sin mucha
  elaboración pueden ser respondidas con rapidez, sin
  necesidad de búsquedas manuales o
  visuales que llevan tiempo.
• Menos trabajo laborioso: Se puede eliminar gran parte
  del trabajo de llevar a los archivos a mano.
• Actualidad: En el momento que se necesite, se tiene a
  disposición información precisa y
  actualizada.

Desde luego, estos beneficios se aplican aún con
más fuerza en un
entorno multiusuario, donde es probable que la base de datos sea
mucho más grande y compleja que en el caso de un solo
usuario. No obstante, en el entorno multiusuario hay una ventaja
adicional: El sistema de base de datos ofrece a la empresa un
control
centralizado de sus datos.

Administración de datos y administración de bases de
datos

El administrador de datos (DA) es la persona
identificable que tendrá la responsabilidad central sobre los datos dentro de
la empresa. Ya que los datos son uno de los activos
más valiosos de la empresa, es imperativo que exista una
persona que los entienda junto con las necesidades de la empresa
con respecto a esos datos, a un nivel de administración superior. Por lo tanto, es
labor del administrador decidir en primer lugar qué datos
deben ser almacenados en la base de datos y establecer políticas
para mantener y manejar esos datos una vez
almacenados.

El administrador de base de datos (DBA) es el
técnico responsable de implementar las decisiones del
administrador de datos. Por lo tanto, debe ser un profesional en
IT. El trabajo del
DBA consiste en crear la base de datos real e implementar los
controles técnicos necesarios para hacer cumplir las
diversas decisiones de las políticas hechas por el DA. El
DBA también es responsable de asegurar que el sistema
opere con el rendimiento adecuado y de proporcionar una variedad
de otros servicios
técnicos.

Beneficios del enfoque de base de
datos

• Los datos pueden compartirse

Compartir no solo significa que las aplicaciones
existentes puedan compartir la información de la base de
datos, sino también que sea posible desarrollar nuevas
aplicaciones para operar sobre los mismos datos. Es decir, que
sea posible satisfacer los requerimientos de datos de
aplicaciones nuevas sin tener que agregar información a
la base de datos.

• Es posible reducir la redundancia

En sistemas que no son de bases de datos, cada
aplicación tiene sus propios archivos exclusivos. A
menudo este hecho puede conducir a una redundancia considerable
de los datos almacenados, con el consecuente desperdicio de
espacio de almacenamiento. Esto no significa que toda la
redundancia puede o debe necesariamente ser eliminada. Sin
embargo, sí debe ser controlada
cuidadosamente.

• Es posible evitar la inconsistencia

En ocasiones en las que las entidades no coincidan;
cuando unas de ellas han sido actualizadas y otras no se dice
que la base de datos es inconsistente. Si se elimina la
redundancia, entonces no puede ocurrir tal inconsistencia. Como
alternativa, si no se elimina la redundancia pero se controla
entonces se puede garantizar que la base de datos nunca
será inconsistente, asegurando que todo cambio
realizado a cualquiera de las entidades será aplicado
también a las otras en forma automática. A este
proceso se le conoce como propagación de
actualizaciones.

• Es posible brindar un manejo de
  transacciones

Una transacción es una unidad de trabajo
lógica, que por lo regular comprende varias operaciones de
la base de datos, en particular varias operaciones de
actualización. Si se necesitan dos actualizaciones y se
declara que ambas son parte de la misma transacción,
entonces el sistema puede en efecto garantizar que se hagan ya
sea ambas o ninguna de ellas, aun cuando el sistema
fallará a la mitad del proceso.

• Es posible mantener la integridad

La integridad se refiere a asegurar que los datos de
la base de datos estén correctos. La inconsistencia
entre dos entradas que pretenden representar el mismo hecho es
un ejemplo de la falta de integridad. Desde luego, este
problema en particular puede surgir sólo si existe
redundancia en los datos almacenados. No obstante, aun cuando
no exista redundancia, la base de datos podría seguir
conteniendo información incorrecta. El control
centralizado de la base de datos puede ayudar a evitar estos
problemas permitiendo que el administrador de datos defina y el
DBA implemente las restricciones de seguridad
que serán verificadas siempre que se realice una
operación de actualización.

• Es posible hacer cumplir la seguridad

Al tener la completa jurisdicción sobre la base
de datos, el DBA puede, bajo la dirección apropiada del DBA, asegurar que
el único medio de acceso a la base de datos sea a
través de los canales adecuados y por lo tanto puede
definir las reglas o restricciones de seguridad que
serán verificadas siempre que se intente acceder a los
datos sensibles. Es posible establecer diferentes restricciones
para cada tipo de acceso para cada parte de la
información de la base de datos. Sin dichas
restricciones la seguridad de los datos podría de hecho
estar en mayor riesgo que en
un sistema de archivos tradicionales. La naturaleza
centralizada de un sistema de base de datos requiere, en cierto
sentido, que también sea establecido un buen sistema de
seguridad.

• Es posible equilibrar los requerimientos en
  conflicto

Al conocer los requerimientos generales de la empresa,
el DBA puede estructurar los sistemas de manera que ofrezcan un
servicio
general que sea el mejor para la empresa.

• Es posible hacer cumplir los
  estándares

Con el control central de la base de datos, el DBA
puede asegurar que todos los estándares aplicables en la
representación de datos sean observados. Es conveniente
estandarizar la representación de datos, en particular
como un auxiliar para el intercambio de datos o para el
movimiento
de datos entre sistemas. En forma similar, los
estándares en la asignación de nombres y en la
documentación de los datos también
son muy convenientes como una ayuda para compartir y entender
los datos.

La Independencia
de los Datos

Existen dos clases de independencia de los datos,
física y lógica.

Los sistemas anteriores a los de base de datos tienden
a ser dependientes de los datos. Es decir, la forma en que
físicamente son representados los datos en el
almacenamiento secundario y la técnica empleada para su
acceso, son dictadas por los requerimientos de la
aplicación en consideración, significa que
el
conocimiento de esa representación física y
esa técnica empleada para su acceso están
integrados dentro del código de la
aplicación.

En un sistema de base de datos sería
inconveniente permitir que las aplicaciones fuesen dependientes
de los datos por las razones siguientes:

• Las distintas aplicaciones requerirán visiones
  diferentes de los mismos datos.
• El DBA debe tener la libertad de
  cambiar las representaciones físicas o la técnica
  de acceso en respuesta a los requerimientos cambiantes, sin
  tener que modificar las aplicaciones existentes.

La independencia de los datos se puede definir como la
inmunidad de las aplicaciones a cambios en la
representación física y en la técnica de
acceso, lo que implica desde luego que las aplicaciones
involucradas no dependen de ninguna representación
física o técnica de acceso en
particular.

Un campo general es la unidad más
pequeña de datos almacenados. La base de datos
contendrá muchas ocurrencias o ejemplares de los
diversos tipos de campos almacenados.

Un registro
almacenado es un conjunto de campos almacenados relacionados.
Una ocurrencia de registro almacenado consta de un grupo de
ocurrencias de campos almacenados relacionados.

Un archivo
almacenado es la colección de todas las ocurrencias
existentes actualmente para un tipo de registro
almacenado.

En los sistemas que no son de bases de datos, el caso
normal es que cualquier registro lógico dado es
idéntico a un registro almacenado correspondiente. Sin
embargo, éste no es necesariamente el caso en un sistema
de base de datos, ya que tal vez el DBA necesita hacer cambios
a la representación almacenada de datos aunque los
datos, tal y como las aplicaciones los ven, no
cambien.

Entre algunos de los aspectos de la
representación almacenada que podrían estar
sujetos a cambio se encuentran:

• Representación de datos
  numéricos

Un campo numérico podría estar
almacenado en la forma aritmética interna o como una
cadena de caracteres. En ambas formas, el DBA debe elegir una
base apropiada (binaria o decimal), una escala
(flotante o de punto fijo), un modo (real o complejo) y una
precisión (el número de dígitos).
Podría ser necesario modificar cualquiera de estos
aspectos para mejorar el rendimiento, para apegarse a un nuevo
estándar o por muchas otras razones.

• Representación de datos de
  caracteres

Un campo de cadena de caracteres podría ser
almacenado mediante cualquiera de los distintos conjuntos de
caracteres codificados (ASCII,
Unicode).

• Unidades para datos numéricos

Las unidades en un campo numérico
podrían cambiar (pulgadas a
centímetros).

• Codificación de los datos

En ciertas situaciones podría ser conveniente
representar los datos almacenados por medio de valores
codificados. Por ejemplo, los colores
podrían ser almacenados como un solo digito decimal de
acuerdo a un esquema de codificación; 1 = azul, 2 = verde,
etc…

• Materialización de los datos

El campo lógico corresponde por lo regular a
cierto campo almacenado específico; aunque podría
haber diferencias en el tipo de datos, la codificación,
etc. En tal caso el proceso de materialización, es
decir, la construcción de una ocurrencia del campo
lógico a partir de la ocurrencia correspondiente del
campo almacenado y presentarla a la aplicación,
podría ser considerado como directo. Sin embargo en
ocasiones un campo lógico no tendrá una sola
contraparte almacenada; en su lugar, sus valores se
materializarán por medio de algún cálculo,
tal vez sobre varias ocurrencias almacenadas, en este caso el
campo sería un campo virtual. Para estos campos el
proceso de materialización es indirecto. Sin embargo el
usuario podría ver una diferencia entre los campos real
y virtual, en tanto que podría no ser posible actualizar
una ocurrencia de un campo virtual, al menos no
directamente.

• Estructura de los registros
  almacenados

Dos registros almacenados existentes podrían
combinarse en uno. Un cambio así podría ocurrir
cuando las aplicaciones existentes están integradas
dentro del sistema de base de datos. Lo que implica que el
registro lógico de una aplicación podría
consistir en un subconjunto propio del registro almacenado
correspondiente, es decir, ciertos campos de ese registro
almacenado serían invisibles para la aplicación
en cuestión.

Como alternativa, un solo tipo de registro almacenado
podría ser dividido en dos. Esta separación
permitiría que las porciones del registro original
utilizadas con menos frecuencia sean almacenadas en un
dispositivo más lento. Esto implica que un registro
lógico de una aplicación podría contener
campos de varios registros almacenados distintos; es decir,
podría ser un súper conjunto propio de cualquiera
de esos registros almacenados.

• Estructura de los archivos almacenados

Un determinado archivo puede ser implementado
físicamente en el almacenamiento en una amplia variedad
de formas. Pero ninguna de estas consideraciones deberá
afectar de alguna manera a las aplicaciones salvo el
rendimiento. Permitir que la base de datos crezca sin
dañar de manera lógica las aplicaciones
existentes es una de las razones más importantes para
requerir, en primer lugar, la independencia de los
datos.

Los Sistemas
Relacionales y Otros Sistemas

Un sistema relacional es aquel en el que:

• Los datos son percibidos por el usuario como
  tablas.
• Los operadores disponibles para el usuario son
  operadores que generan nuevas tablas a partir de las
  anteriores.

El usuario de un sistema relacional ve tablas y nada
más que tablas. En contraste el usuario de un sistema no
relacional ve otras estructuras de
datos, ya sea en lugar de las tablas de un sistema relacional o
además de ellas. A su vez, esas otras estructuras
requieren de otros operadores para manipularlas. En un sistema
jerárquico, los datos son representados ante el usuario
como un conjunto de estructuras de árbol y los operadores
que se proporcionan para manipular dichas estructuras incluyen
operadores para apuntadores de recorrido; es decir, los
apuntadores que representan las rutas jerárquicas hacia
arriba y hacia abajo en los árboles.

Los sistemas de bases de datos pueden de hecho ser
divididos convenientemente en categorías de acuerdo con
los operadores y estructuras de datos que presentan al usuario.
De acuerdo con este esquema, los sistemas más antiguos o
prerrelacionales se ubican dentro de tres categorías: los
sistemas de listas invertidas, jerárquicos y de red.

Bibliografía

• Introducción a los Sistemas de Bases de Datos
  – C.J. Date. 7ma edición, Pearson Educación(2001).
• Análisis y Diseño de
  Sistemas – Kendall & Kendall. 3ra edición,
  Pearson Educación.
• Ingeniería de Software – Ian
  Sommerville. 6ta edición, Addison Wesley.

Zienia Gabbe

Técnico en Computación, Estudiante de Ingeniería en Ciencias de la
Computación; Universidad
Católica de Honduras.