Fundamentos Esenciales de Bases de Datos: Funciones, Componentes y Arquitectura

Funciones Clave de una Base de Datos

• Control de redundancia: Evita que se repitan los archivos y favorece la consistencia de los datos.
• Restricción de acceso: Evita accesos no autorizados a los datos.
• Garantía de integridad: Controla que los datos sean coherentes.
• Respaldo y recuperación de datos: Realiza copias de seguridad.
• Control de acceso concurrente: Permite el acceso simultáneo.

Componentes Esenciales de un SGBD

Un Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) debe contar con los siguientes componentes:

• Gestor de almacenamiento: Proporciona una interfaz entre los datos almacenados y los programas de aplicación solicitados al sistema. Consta de:
  • Gestor de transacciones
  • Gestor de archivos
  • Gestor de memoria intermedia
• Gestor de consultas: Incluye:
  • Intérprete DDL (Lenguaje de Definición de Datos)
  • Compilador DML (Lenguaje de Manipulación de Datos)
  • Motor de evaluación de consultas

Categorías de Bases de Datos

• Según el Modelo lógico: Jerárquico, Red, Relacional, Orientado a Objetos.
• Según los Usuarios Concurrentes: Monousuario, Multiusuario.
• Según el Precio de Licencia: De pago o gratuita.
• Según las Plataformas soportadas: Monoplataforma o Multiplataforma.
• Según el Acceso al código fuente: Libres o privativos.

Arquitectura ANSI/SPARC de Tres Niveles

Esta arquitectura define tres niveles de abstracción:

• Nivel interno (o físico): Describe cómo se almacenan físicamente los datos y su estructura. Se emplea el diccionario de datos en este nivel.
• Nivel conceptual (o lógico): Describe qué datos se almacenan en la base de datos y las relaciones existentes entre ellos.
• Nivel externo (o de vistas): Compuesto por el conjunto de vistas de usuario y las aplicaciones de usuario. Cada vista define una parte de la base de datos relevante para un usuario o grupo de usuarios particular.

La correspondencia entre niveles define las reglas establecidas de comunicación entre las capas, las cuales se guardan en el diccionario de datos.

Arquitecturas Comunes de Sistemas de Bases de Datos

• Monocapa: Las bases de datos residen en la misma máquina desde la que se accede.
• Dos capas (Cliente-Servidor): Una máquina cliente (donde se accede a los datos) y una máquina servidor (donde se alojan los datos).
• Tres capas: Consta de una capa de cliente, una capa de servidor de aplicaciones (lógica de negocio) y una capa de servidor de base de datos. El cliente interactúa con el servidor de aplicaciones, y este accede a la base de datos.

Estándares de Acceso a Bases de Datos

• ODBC (Open Database Connectivity): Estándar de acceso a bases de datos que proporciona independencia entre los sistemas de bases de datos y los programas de aplicación. Proporciona una biblioteca que se comunica con el cliente. Cuando se llama a la API ODBC, la biblioteca se comunica con el servidor para realizar la consulta.
• JDBC (Java Database Connectivity): Establece una API para programas escritos en Java que necesitan conectarse a bases de datos, ofreciendo independencia del sistema operativo empleado.

Diccionario de Datos

El diccionario de datos (también conocido como metadatos) almacena características sobre los objetos guardados en la base de datos. Se crea en el momento de la instalación del SGBD con datos referentes a su funcionamiento. Generalmente, se accede en modo de solo lectura para evitar su manipulación accidental o malintencionada.

Archivos Log (Registros del Sistema)

Los archivos log son ficheros de registro de los eventos ocurridos en el sistema de base de datos. Los tipos principales son:

• Error Log (.err): Almacena información de arranque, detención y errores críticos del servidor.
• Binary Log (.bin): Registra todas las sentencias SQL que han actualizado datos o podrían haberlo hecho (ej., `INSERT`, `UPDATE`, `DELETE`, cambios de esquema). Es crucial para la replicación y la recuperación a un punto en el tiempo.
• General Query Log (.log): Registra las conexiones de clientes y todas las sentencias SQL ejecutadas, en orden cronológico. Útil para depuración, pero puede impactar el rendimiento.
• Slow Query Log (-slow.log): Almacena consultas SQL que han tardado más tiempo en ejecutarse que un umbral definido. Ayuda a identificar consultas ineficientes.

El comando FLUSH LOGS cierra y reabre los archivos de log, lo cual es útil antes de realizar una copia de seguridad (backup).

Sistemas de Almacenamiento en XML

Existen diferentes enfoques para almacenar datos XML:

Enfoques Principales

• Basado en documentos: Adecuado para estructuras irregulares donde el orden de los elementos es importante y predominan los datos simples.
• Estructurado: Orientado a datos complejos donde las relaciones son más importantes que el orden.

Estructuras de Almacenamiento

• Bases de datos XML nativas: Usan XML como modelo básico de datos.
• Almacenamiento en ficheros planos: XML se guarda directamente en archivos, aprovechando la variedad de herramientas existentes para procesarlos.

Alternativas de Mapeo a Bases de Datos Relacionales

• Como cadena: Almacena cada elemento hijo de mayor nivel como una cadena de texto (usualmente en un campo `TEXT` o `XML`).
• Como árbol: Representa la estructura jerárquica del XML mediante relaciones padre-hijo en tablas.
• Asignación de relaciones (Shredding): Los elementos cuyo esquema XML es conocido se descomponen y se asocian a tablas y columnas relacionales.

Documentación del Sistema

Es fundamental que el servidor de bases de datos mantenga documentación actualizada que incluya:

• Información del hardware de la máquina donde reside el SGBD.
• Información detallada del SGBD instalado (versión, configuración).
• Registro de las tareas de mantenimiento realizadas sobre el sistema.