Sistemas de Ficheros y Bases de Datos: Conceptos Fundamentales

Sistemas de Ficheros y Bases de Datos

Conceptos Básicos

Fichero/Archivo: Elemento del Sistema Operativo almacenado en un medio de almacenamiento permanente que contiene información relacionada entre sí.

Sistema de ficheros: Conjunto de programas que prestan servicio a los usuarios finales, orientados a almacenar, recuperar y manipular datos a través de ficheros cuyo formato solo ellos manejan. Cada programa define y maneja sus propios datos.

Fichero: Conjunto de registros almacenados en una memoria secundaria.

Campo: Nombre de un dato que describe alguna característica de un objeto.

Registro: Conjunto de campos que describen a un elemento. Cada dato tiene un nombre (el campo) y un valor.

Bases de Datos (BD)

BD: Colección de datos relacionados entre sí.

• Contiene la información de las actividades de una organización.
• Contiene relaciones que guardan datos entre sí.
• Contiene las restricciones útiles.
• Contiene metadatos: datos que describen a los datos.

SGBD: Conjunto de programas para acceder a los datos.

• Ofrece un entorno que es conveniente y eficiente de usar.

Las BD son sistemas complejos en los que hay 3 grandes grupos de usuarios:

• Administradores: Responsables de que los SGBD funcionen como se espera.
• Desarrolladores de aplicaciones: Hacen programas que usan la base de datos.
• Usuarios finales: Usan la BD para hacer consultas, actualizaciones y borrados de datos.

Arquitectura ANSI/SPARC

• Separación entre los programas de aplicación y los datos que usan.
• Manejo de múltiples vistas por parte de los usuarios.
• Uso de un catálogo para almacenar el esquema de la base de datos.

• Nivel Interno (Físico): Describe cómo se almacenan los datos.
• Nivel Conceptual (Lógico): Describe cómo perciben los datos quienes interactúen con ellos.
• Nivel Externo (De vista): Cada usuario percibe una vista diferente de lo que es la BD.

Independencia de los Datos

Independencia de los datos: Capacidad para modificar el esquema en un nivel sin tener que modificar el esquema del nivel inmediato superior.

• Independencia lógica: Capacidad de modificar el esquema conceptual sin alterar el externo.
• Independencia física: Capacidad de modificar el esquema interno sin alterar el conceptual.

Instancias y Esquemas

• Esquema: Describe la estructura de la BD. Esquema físico, Esquema lógico.
• Instancia: Contenido actual de la BD en un momento dado.

Modelos de Datos Lógicos

Modelo de datos lógico: Es la forma en que el software SGBD hace que percibamos e interpretemos los datos de la BD.

Modelo Lógico Jerárquico

• Los datos se perciben como conjuntos de registros.
• Las relaciones son de tipo un registro padre a muchos hijos.
• Los datos se relacionan en estructura de árbol.

Inconvenientes:

• Lenguaje de manipulación es procedural.
• Necesario conocer las estructuras de cada jerarquía.
• No permite relaciones muchos a muchos.
• Nivel lógico no es del todo independiente del físico.
• Varias formas de implementar los punteros.

Modelo Lógico en Red

• Supera las limitaciones de no poder representar relaciones muchos a muchos de los modelos jerárquicos.
• Las relaciones son de varios padres a varios hijos.
• Los datos crean una estructura en forma de grafo.

Inconvenientes:

• Todos los demás problemas del modelo jerárquico se mantienen.

Lenguajes de Definición y Manipulación de Datos

Data Definition Language (DDL)

• Notación para definir el esquema de la BD.
• El compilador DDL genera un conjunto de tablas cuya definición se almacena en un diccionario de datos.
• El diccionario contiene metadatos, a nivel interno y a nivel físico.

Data Manipulation Language (DML)

Lenguaje para leer y manipular los datos del modelo lógico.

• Procedural: Usuario indica qué datos quiere y qué operaciones hacer para obtenerlos.
• Declarativo o no procedural: Usuario solo indica qué datos quiere. SQL es el más ampliamente usado en BD relacionales.

Structured Language Query (SQL)

• Tiene un DDL y el DML es no procedural.
• Los programas acceden a la BD mediante:
  • Extensiones de lenguajes de programación que permiten usar sentencias SQL.
  • APIs que permiten enviar consultas y otras sentencias SQL.

Administradores de BD (DBA)

Coordina todas las actividades del SGBD. El DBA comprende bien los recursos de información y las necesidades de la empresa.

Componentes del SGBD

Procesador de Consultas

Componente encargado de ejecutar las sentencias que le indiquen usuario o programas.

• Compilador de consultas.
• Precompilador de DML embebido.
• Compilador de DDL.
• Motor de evaluación de consultas.

Gestor de Transacciones

Una transacción es una colección de operaciones que realizan una única función lógica en una aplicación de BD.

Gestor de Almacenamiento

• Subsistema de control de concurrencia y recuperación.
• Subsistema de integridad y seguridad.
• Gestor de datos almacenados y de la memoria intermedia: Controla acceso a la información del SGBD almacenada en disco.