Bases De Datos

IEC 011 - Diseño de Bases de Datos Unidad I ARQUITECTURA DE LAS BASES DE DATOS (18 horas)

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Objetivos de la Unidad • Describir las diferencias entre el enfoque tradicional de procesamiento de datos y el enfoque de base de datos. • Explicar la Importancia del enfoque de bases de datos en el desarrolla de sistemas de Información.

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Motivación “El manejo de información implica el saber como organizar los datos. Las organizaciones incorporan sistemas computacionales con el fin de resolver problemas puntuales que apoyan el desarrollo de sus tareas”

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Conceptos Generales • El Dato como un recurso: Las organizaciones hoy en día reconocen la necesidad de incorporar el dato como un recurso mas (así como los financieros, Humanos, materiales, etc.), por lo tanto el dato debe ser Administrado, Planificado y Controlado, de tal manera de apoyar el logro de los objetivos organizacionales. • Si bien es cierto el dato tiene un rol diferente al resto de los recursos de la empresa, tiene con ellos una característica común importante: Tiene un costo y un valor asociado.

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Información o dato Es posible diferenciar dato de información de la siguiente manera: • Información: – Conjunto de datos relacionados que cobran importancia dependiendo de quien los analiza y que es una herramienta fundamental para la toma de decisiones. • Dato: – Son letras, palabras, números y gráficas que describen eventos personas cosas e ideas que se transforman en Información cuando se utilizan como base para alguna acción o toma de decisiones. 5

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Enfoque por Agregación (o Tradicional) • En la década del 60 el tratamiento de la información se caracterizo por la aplicación de programas denominados Balance Line. • La lógica de operación de estos programas se basaba en la actualización de uno o mas archivos maestros a partir de uno o más archivos de transacciones. • Otro tipo de programa utilizado en esta era son los Sistemas de Procesamiento de Archivos.

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Enfoque por Agregación (o Tradicional) • Se relaciona con el procesamiento de datos por departamento (o Unidad organizacional) •

Los SIA responden a requerimientos de usuarios de aplicaciones individuales (remuneraciones, contabilidad, control de inventario, etc.)

•

Cada SIA es diseñado para satisfacer las necesidades de un departamento o un grupo de usuarios.

•

El nombre por agregación representa un proceso evolutivo que se manifiesta al ir acoplando nuevos SIA. 7

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Enfoque por Agregación (o Tradicional) • Cada Nueva aplicación es diseñada con su propio conjunto de archivos de datos. • Muchos datos pueden ya existir en archivos de otras aplicaciones, pero para ser usados necesitan ser reestructurados. • La mayoría de las veces es más fácil diseñar nuevos archivos para cada aplicación. • Cada programa es dueño de sus archivos de datos y la lógica del programa es dependiente de los formatos y descripciones de esos datos.

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Enfoque por Agregación (o Tradicional) Perspectiva Computacional Programa Facturación

clientes

productos

Programa Compras

factura

Proveedor

productos

Programa Sueldos

Programa ventas

clientes

productos

Empleado

factura

empleado

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Desventajas del Enfoque por Agregación • Redundancia no controlada: Al tener cada aplicación sus propios archivos existe un alto grado de redundancia. • Inconsistencia de datos: Se produce cuando el dato es almacenado en distintas partes y no se modifica en todas ellas al realizarse una actualización. • Inflexibilidad: No se puede responder con facilidad a requerimientos de información (reportes, documentos, etc.) que no hallan sido considerados en el diseño original. • Escasa posibilidad de compartir datos: Al tener cada aplicación sus propios archivos, existe poco oportunidad para los usuarios de compartir datos.

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Desventajas del Enfoque por Agregación • Pobre estandarización: Al desarrollar sistemas de información se requieren estándares, básicamente para los nombres de datos, formatos y restricciones de acceso, esto es difícil en este enfoque porque la responsabilidad por el diseño y operación es descentralizada. Provoca dos tipos de problemas. • Baja productividad del programador: El programador en general, debe diseñar cada archivo usado en una nueva aplicación y luego codificar las definiciones en el programa. • Excesiva Mantención: Como las descripciones de archivos y registros e ítems de datos están dentro de los programas, cualquier modificación de un archivo requiere que se identifiquen el o los programas que lo están usando. 11

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Enfoque por Bases de Datos • En este enfoque los datos son visualizados como un recurso que debe ser compartido entre diferentes usuarios. • Los datos son almacenados de tal manera que sean independientes de los programas que los usan. • Se tiene un control centralizado de las operaciones de protección, ingreso, modificación, eliminación y recuperación de datos a través de un software específico (SABD o DBMS).

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Base de Datos desde una Perspectiva Organizacional

l a n o pers g n i t e k r a m

Nivel Táctico

pro du cc i ón fina nzas

Nivel Planificación Base De datos

Nivel Operacional

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Concepto de Base de Datos • Para lograr un efectivo tratamiento del recurso dato, muchas organizaciones están trabajando con Bases de Datos. • Una Base de Dato es un conjunto de datos relacionados, que permiten satisfacer las necesidades de información de una organización • Desde una perspectiva organizacional una BD se puede definir como un conjunto de datos operacionales relevantes para la toma de decisiones involucrada en algún nivel de la organización. 14

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Concepto de Bases de Datos • Es un conjunto de datos relacionados, que permiten satisfacer las necesidades de información de una organización. • Tiene dos propiedades importantes:

INTEGRAR

y COMPARTIR

• Integrar: significa que los diferentes archivos de datos han sido lógicamente organizados para reducir la redundancia de datos y facilitar el acceso a ellos. • Compartir: Significa que todos los usuarios calificados tienen acceso a los mismos datos, para usarlos en diferentes actividades.

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Concepto de Bases de Datos Conjunto de archivos relacionados que pueden ser accedidos por numerosos usuarios, a través de distintos medios.

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Consideraciones del Enfoque por Bases de Datos La administración, control y uso de los datos en la organización basado al enfoque de base de datos se rige de acuerdo a los siguientes consideraciones: – Los datos de la organización son contemplados como un recurso fundamental de esta, del mismo modo que el capital, los recursos humanos y otros. Por lo tanto se le da un manejo, control y uso eficiente y efectivo. En consecuencia se requiere un nivel de decisiones dentro de la organización cuya responsabilidad sea administrar el recurso información. – Todos los datos de la información se encuentran almacenados en archivos centralizados, que permiten el acceso de las aplicaciones que las necesitan. 17

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Consideraciones del Enfoque por Bases de Datos – Los archivos centralizados son accesibles por las aplicaciones y los usuarios según sus necesidades. – Contempla un sistema de identificación, descripción y definición de los datos de la organización. – Incluye dispositivos de acceso directo y pantallas que facilitan la interrogación por parte del usuario. – Permite establecer distintos tipos de usuarios con distintos tipos de accesos centralizados.

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Consideraciones del Enfoque por Bases de Datos – Incluye software que facilita la interrogación de la base de datos para los distintos niveles de usuarios. – Implementa condiciones de seguridad e integridad de los datos y procedimientos de recuperación de datos en caso de error. – Comprende un almacén centralizado que incluye toda la información necesaria de los datos de la base de datos con el fin de evitar problemas en su administración a programadores, analistas de sistemas y otros especialistas.

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Enfoque por Bases de Datos Perspectiva Computacional

clientes

Ctas por cobrar

Empleados

Factura

Inventario

Productos

proveedor

Ventas

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Elementos de una Base de Datos

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Componentes Principales • Datos • Hardware • Software – DBMS (Data Base Management System) • Usuarios – Usuarios Informáticos • Diseñadores (lógicos/físicos) • Programador de aplicaciones • Administradores de BD o DBA (Data Base Administrator) – Usuarios Finales (clientes) • Usuarios ocasionales • Usuarios normales • Usuarios avanzados 22

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El Administrador de Base de Datos (DBA) • La persona encargada de esta función tiene la responsabilidad de la implementación y operación del SABD (Sistema de Administración de Bases de Datos). • El DBA administra el producto de software denominado SABD, realiza la creación física y Mantención de la base de datos.

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Principales Responsabilidades del DBA Las principales responsabilidades del DBA son las siguientes: – Desarrollo, estructuración y crecimiento de la base de datos de acuerdo a las facilidades del SABD y la situación de la organización. – Habilitación de facilidades que originen una optima implementación del SABD, como interfaz de usuarios, mecanismos de seguridad, integridad, privacidad, validación, verificación entre otros. – Supervisión del uso dado por el usuario de las facilidades otorgadas por el SABD. – Definir políticas de acceso a la base de datos – Preparación y difusión de procedimientos para la operación del SABD. – Asistencia técnica a los usuarios del SABD – Medición periódica del desempeño del SABD

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Ventajas del Enfoque de BD • • • • • • • • • •

Es posible disminuir la redundancia. Es posible evitar inconsistencia. Es posible compartir los datos. Es posible hacer cumplir las normas. Seguridad en los datos. Es posible mantener la integridad. Es posible equilibrar requerimientos opuestos. Globalización de la Información. Independencia de los datos. Incluye un software que facilita la interrogación.

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Características del Enfoque de BD • • • •

Auto – descriptivo. Aislamiento entre los datos y programas. Soporte de múltiples vistas de los usuarios Compartimiento de los datos y procesamiento de transacciones multiusuario

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Arquitectura de una Base de Datos “Según ANSI/SPARC se divide en tres niveles, cuyo propósito es, sobre todo, permitir el aislamiento entre los datos , programas y múltiples vistas de los datos.”

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Arquitectura ANSI/SPARC Arquitectura basada en 3 niveles: – Externo: Es el más cercano a los usuarios, es decir, es el que se ocupa de la forma como los usuarios individuales perciben los datos. – Conceptual: Nivel de mediación entre los niveles externo e interno. Este nivel representa los datos de manera abstracta y no como los usuarios finales perciben los datos. – Interno: Es el más cercano al almacenamiento físico, es decir, el que se preocupa de forma en que se almacenan los datos. 28

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Arquitectura ANSI/SPARC

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Arquitectura ANSI/SPARC

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Esquemas de Tres Niveles Nivel interno En este nivel se define la estructura física de la base de datos: dispositivos de almacenamiento físico, direcciones físicas, estrategias de acceso, relaciones, índices, apuntadores, etc. Ningún usuario tiene conocimiento de este nivel.

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Esquemas de Tres Niveles Nivel Conceptual Contiene el nivel conceptual de la base de datos, que implica el análisis de las necesidades de información de los usuarios y las clases de datos necesarias para satisfacer dichas necesidades. El resultado del diseño conceptual contiene la descripción de todos los datos y las interrelaciones entre ellos, así como las restricciones de integridad y de confidencialidad.

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Esquemas de Tres Niveles Nivel Externo Es el que se ocupa de la forma en como los usuarios individuales percibe los datos. Es la visión que posee un usuario de la base de datos.

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Lenguajes de un DBMS • Lenguaje de definición de datos (DDL, data definition language) • Lenguaje de definición del almacenamiento (SDL) • Lenguaje de definición de vistas (VDL) • Lenguaje de manipulación de datos (DML data manipulation language)

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Lenguajes de un DBMS Lenguaje de programación habilitado para trabajar con B.D. (Cobol, PLI, VBasic, Etc..)

LENGUAJE ANFITRIÓN

DSL Data Sub Language

Utilizado para la definición de Datos DDL Data Definition Language

Sub-Lenguaje embebido en un lenguaje anfitrión (SQL)

Utilizado para la Manipulación DML Data Manipulationde Datos Language 35

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Usuario A1 Usuario A2 Usuario B1 Usuario B2 Usuario C1 Lengua je Anfitrió n+ DSL

Lengua je Anfitrió n+ DSL

Lengua je Anfitrió n+ DSL

Vista Externa A Correspondencia Externa/Concept ual A

Lengua je Anfitrió n+ DSL

Usuario C2

Lengua je Anfitrió n+ DSL

Vista Externa B Correspondencia Externa/Conceptu al B Vista Conceptual

Lengua je Anfitrió n+ DSL

Vista Externa C

DBM S

Correspondencia Conceptual/Intern a Base de Datos Almacenada (Vista Interna) Prof. Víctor Valenzuela Ruz

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Implementación de una Base de Datos

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Beneficios y riesgos de usar una Base de Datos • Potencial para establecer estándares. • Reducción del tiempo de desarrollo de aplicaciones. • Disponibilidad de información al día.

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Desventajas del enfoque de Base de Datos

• Un sistema de base de datos normalmente es menos eficiente que el mismo sistema con procesamiento de archivos. • El DBMS consume mucho recursos de hardware. • Mayor costo. • En bases de datos centralizadas el sistema es más vulnerable a catástrofes físicas. • Requiere de un especialista (DBA).

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El Diccionario de Datos (DD) Este elemento del enfoque de base de datos es el conjunto centralizado de atributos lógicos que especifican la identificación y caracterización de los datos que se manejan en la BD. La BD contiene el valor de los datos, el DD contiene meta datos, es decir los atributos lógicos de dichos datos. Entre las ventajas del DD se tiene: 1. Es un medio centralizado de tener información sobre los atributos lógicos de los datos de la BD. 2. Es un medio de estandarización en el manejo y uso de los datos 3. Es un medio expedito de almacenamiento y recuperación de proposiciones de atributos lógicos originados por analistas de sistemas en el diseño de un SIA. 4. Representa una ayuda para analistas y programadores en el momento de desarrollo de un SIA. 5. Permite introducir procedimientos estandarizados en le manejo de datos, informes y documentación de procesos y aplicaciones. 6. Los usuarios del DD son: el AI, el SABD, usuarios finales, Analistas de Sistemas y programadores entre otros. 40

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SIA v/s Bases de Datos • Objetivos básicos de los SIA´s. – Automatización de procesos operativos. • Sistemas Transaccionales. – Proporcionar información que sirva de apoyo a la toma de decisiones. • Sistemas de Soporte a las Decisiones (DSS), Sistemas Gerenciales, Sistemas Ejecutivos (EIS), Sistemas Expertos. – Lograr ventajas competitivas a través de su implantación y uso. • Sistemas Estratégicos 41

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Tipos de Sistemas de Información • • • •

Operacionales. Administrativos De apoyo a la toma de decisiones Data Warehouse Es una tecnología orientada a temas específicos, integrada, variante en el tiempo, y es una colección no volátil que soporta la administración del proceso de toma de decisiones dentro de la organización.

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Tipos de Sistemas de Información Clientes

Sistemas Estratégicos

Sistemas de Apoyo a las decisiones (Nivel gerencial y altos ejecutivos)

Proveedores

Sistemas Estratégicos

Sistemas Transaccionales (Nivel Operativo)

Competencia 43

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Sistemas Transaccionales • Transacción: conjunto de operaciones que deben ejecutarse en su conjunto obligatoriamente. • Los Sistemas Transaccionales o los Sistemas Estratégicos (SIS) son los encargados de recolectar la información que contendrá la base de datos, por medio de las funciones de creación, bajas o modificación de la información. La forma de operar de estos sistemas puede ser batch o en línea. • Características principales: – Ahorros significativos de mano de obra. – Intensiva e/s pero pobre en cálculo y procedimientos. – Fácil justificación (ingreso v/s costos). – Recolectores de datos • Ejemplo: – Facturación, contabilidad, cuentas corrientes, inventarios, etc. 44

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Esquema de los Sistemas Transaccionales Administración de pedidos a clientes

Facturación

Contabilidad General

Cuentas por Pagar

Compras a Proveedores

Cuentas por Cobrar

Recursos Humanos Inventario productos

Distribución a clientes

Inventario Materia prima

Mantenimiento

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Sistemas de Apoyo a las Decisiones (DSS) • Implantación posterior a los Sistemas Transaccionales • Información de apoyo a los mandos intermedios y de alta administración. • Intensivos en cálculos y escasos en E/S. • Interactivos y amigables (gráfico-visual). • Pueden ser desarrollados por los usuarios finales. • Ejemplo: – Programación de la producción, compra de materiales, flujo de caja, proyecciones financieras, simulación de negocios, etc. 46

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Esquema de los Sistemas de Apoyo a las Decisiones B.D. Corporativa Consultas

Herramientas de Hw / Sw

Tomador de Decisiones

Desarrollo Manejo de de aplicaciones Datos Manejo y Interfases administración reportes de dato consultas

Creación Modificación Consultas B.D. Locales y archivos propietarios 47

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Ejemplo de un Sistema de Apoyo a las Decisiones (DSS)

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Sistemas Estratégicos • Son desarrollados internamente. • Crecen junto a la organización. • Tienden a lograr ventajas ante competidores (costos y servicios diferenciados con clientes y proveedores). • Apoyan el proceso de innovación de productos y procesos dentro de la empresa.

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Data Warehouse • Un Data Warehouse es una colección de datos en la cual se encuentra integrada la información de una organización y que se usa como soporte para el proceso de toma de decisiones gerenciales. • El objetivo del Data Warehouse es agrupar los datos con el propósito de facilitar su posterior análisis, de forma que sean útiles para acceder y analizar información sobre la propia empresa. A este tipo de datos se les conoce como “informativos”. Los sistemas que los manejan datos se denominan OLAP (Online Analytical Processing). •

Por otra parte, muchos de los datos de una empresa se utilizan como soporte a los negocios. A este tipo de datos se les denomina “operacionales”. Los sistemas usados con el fin de recogerlos reciben el nombre de OLTP (Online Transaction Processing).

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Esquema de un Data Warehouse

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OLTP Y OLAP

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Base de Datos Distribuidas • Una Base de Datos Distribuida es una base de datos construida sobre una red computacional y no por el contrario en una máquina aislada. La información que constituye la base de datos esta almacenada en diferentes sitios en la red, y las aplicaciones que se ejecutan accesan datos en distintos sitios. • Una Base de Datos Distribuida entonces es una colección de datos que pertenecen lógicamente a un sólo sistema, pero se encuentra físicamente esparcido en varios "sitios" de la red.

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Base de Datos Distribuidas • Las bases de datos distribuidas se están utilizando cada vez más en la misma medida en que se usan las arquitecturas de cliente-servidor y groupware. • Los principales problemas que se generan por el uso de la tecnología de bases de datos distribuidas son en lo referente a duplicidad de datos y a su integridad al momento de realizar actualizaciones a los mismos. Además, el control de la información puede constituir una desventaja, debido a que se encuentra diseminada en diferentes localidades geográficas.

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Tendencias Futuras • En el futuro la mayoría de las organizaciones cambiarán la forma convencional de manejo de la información a la arquitectura de base de datos a las ventajas derivadas de su uso. • El uso de las bases de datos distribuidas se incrementará de manera considerable en la medida en que la tecnología de comunicación de datos brinde más facilidades para ello. El uso de bases de datos facilitará y soportará en gran medida a los Sistemas de Información para la Toma de Decisiones.

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Auto-Evaluación • Explique las diferencias entre el Enfoque por Agregación y el Enfoque de Bases de Datos • ¿Cuáles son las responsabilidades del DBA? • ¿Qué define la arquitectura ANSI/SPARC? • ¿Es importante la utilización de un lenguaje anfitrión en el nivel externo?, ¿cuál es su importancia? • ¿Existe relación entre B.D. y S.I.A.? • ¿Tienen alguna relación los SIA transaccionales y los de apoyo a la toma de decisiones? • ¿Qué es un Data Warehouse?

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