BD-2011-12T1.BDOO

TemarioI. BD Orientadas a Objetos Tema 1. Bases de Datos Orientadas a Objetos Tema 2. El modelo de clases de UML Ejercicios de modelado conceptual OO Tema 3. El modelo objeto-relacional Prcticas de BDOR en Oracle Tema 4. Diseo de BDOR Ejercicios de diseo de BD (objeto-)relacionales con UML II. BD Activas Tema 5. Bases de Datos Activas Tema 6. Disparadores en Oracle Prcticas de Disparadores en Oracle III. BD Semiestructuradas Tema 7. XML y las BD Prcticas de XML con XML DB de Oracle

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Base de Datos @KYBELE

Bases de Datos Orientadas a Objetos

Bibliografa Complementaria

Object Oriented Database Systems, E. Bertino and E. Marcos. En: Advanced Databases: Technology and Design.M. Piattini y O. Daz (Eds.). Artech House, 2000.

Object-Oriented Database Systems. Concepts and Architectures. Bertino and Martino, Addison-Wesley, 1993. Object Databases. The Essentials. Mary E. S. Loomis. AddisonWesley Publishing Company, 1995.

M. Stonebraker and P. Brown, Object-Relational DBMSs. Traking the Next Great Wave. Morgan Kauffman, 1999.

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Bibliografa Complementaria

The Object-Oriented Database System Manifesto. M. Atkinson, F. Bancilhon, D. DeWitt, K. Dittrich, D. Maier y S. Zdonik. Proc. First International Conference on Deductive and Object Oriented Databases, Kyoto (Japan), 1989. Third Generation Database System Manifesto. M. Stonebraker, B. Lindsay, J. Gray, M. Carey, M. Brodie, P. Bernstein, D. Beech. ACM SIGMOD Record vol. 19, n 3, septiembre 1990.

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ndice

1. Evolucin 2. Motivacin 3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin3.1. Manifiesto de los SGBDOO 3.2. Manifiesto de los SGBD de 3 generacin 3.3. Productos y estndares 3.4. Convergencia

4. Caractersticas de los SGBDOO4.1. Persistencia 4.2. Concurrencia 4.3. Procesamiento de consultas ad-hoc 4.4. Seguridad y control de acceso 4.5. Otras

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1. Evolucin

Factores Claves:

Fundamentos TericosProductos Comerciales Aplicaciones Prcticas

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1. Evolucin1960 Primeros productos de bases de datos (DBOM, IMS, IDS, Total, IDMS)

Estndares Codasyl1970 Modelo Nace la primera generacin de productos de Relacional de datos. Bases Prototipos SGBDR Trabajos tericos relacionales Los tres niveles de la jerrquicos y en red Los primeros SGBD se basaban en modelosarquitectura (ANSI y Codasylxl) Modelo E/R Primeros Proporcionaban una organizacin productos relacionalesdatos en rboles y grafos lgica de los del mercado Bases de datos distribuidas Herramientas CASE Estndares SQL (ANSI/ISO) Manifiesto sobre bases de datos orientadas a objetos 1990 Manifiesto sobre la tercera Utilizaban lenguajes procedimentales generacin de bases de datos Arquitectura cliente/servidor (en dos capas) Primeros productos de bases de objeto

1980

Los productos

Sin independencia fsica/lgica Flexibilidad muy limitada2000

Modelos de referencia (ISO/ANSI) SQL 92 Consorcio ODMG (Estndares OO) Almacenes de datos SQL: 1999 (anteriormente, SQL3)

Incorporacin a los SGBD de facilidades de Objeto-Relacional comunicacin de datos (IBM IMS) ModeloArquitectura Cliente/Servidor en tres capas Bases de datos multimedia

Data Base/Data Comunication (DB/DC)de datos mviles usuarios accediendo a la Bases mltiples BD a travs de una red de comunicacin.SQL/MMBases de datos XML SQL: 2003www.kybele.urjc.es

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Estndares Codasyl1970 Modelo Relacional Prototipos SGBDR Trabajos tericos relacionales Los tres niveles de la arquitectura (ANSI y Codasylxl) Modelo E/R Primeros productos relacionales del mercado 1980 Bases de datos distribuidas Codd propuso el modelo relacional elegante teora matemtica Herramientas CASE

Productos relacionales segunda generacin de Bases de Datos Manifiesto sobre bases de datos orientadas a objetos Mayor independencia fsica/lgica la tercera generacin de bases de datos 1990 Manifiesto sobre Mayor flexibilidad Arquitectura cliente/servidor (en dos capas) Primeros productos de bases de objeto Lenguajes declarativos Modelos de referencia (ISO/ANSI)Estndares SQL (ANSI/ISO)

SGDBR Distribucin de datos Mayor facilidad de uso 2000 Base terica mas slida

SQL 92 Consorcio ODMG (Estndares OO) Almacenes de datos SQL: 1999 (anteriormente, SQL3) Arquitectura Cliente/Servidor en tres capas Modelo Objeto-Relacional Bases de datos multimedia SQL/MM Bases de datos XML SQL: 2003www.kybele.urjc.es

Mayor eficiencia y seguridad en los entornosde datos mviles Bases transaccionales

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Estndares Codasyl1970 Modelo Relacional Prototipos SGBDR Trabajos tericos relacionales Los tres niveles de la arquitectura (ANSI y Codasylxl) Modelo E/R Primeros productos relacionales del mercado 1980 Bases de datos distribuidas Herramientas CASE Estndares SQL (ANSI/ISO) Manifiesto sobre bases de datos orientadas a objetos Manifiesto sobre la Estandarizacin del lenguaje SQL Arquitectura tercera generacin de bases de datos cliente/servidor (en dos capas) 1990

Arquitectura en tres niveles externo lgico interno Modelos de referencia (ISO/ANSI) Descripcin recursiva de los datos2000 SQL 92 Almacenes de datos

Primeros productos de bases de objeto

Consorcio ODMG (Estndares OO) SQL: 1999 (anteriormente, SQL3)

Separacin entre apariencia lgica y la implementacin fsicaModelo a objetos Manifiesto sobre bases de datos orientadas Objeto-Relacional Bases de datos mviles SQL/MM Bases de datos XML SQL: 2003www.kybele.urjc.es

Arquitectura Cliente/Servidor en tres capas Bases de datos multimedia

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1. EvolucinPrimeros productos de bases de SGBD basados principalmente en modelos de datos (DBOM, IMS, IDS, Total, IDMS) objetos Estndares Codasyl 1960 1970

Objetos puros

Modelo Relacional Prototipos SGBDR

Modelo Relacional + OrientacinTrabajos tericos relacionalesy Codasylxl) a Objetos Los tres niveles de la arquitectura (ANSI Manifiesto sobre la tercera generacin de Bases de Datos Primeros productos relacionales del mercado1980 Bases de datos distribuidas Herramientas CASE Estndares SQL (ANSI/ISO) Manifiesto sobre bases de datos orientadas a objetos 1990 Manifiesto sobre la tercera generacin de bases de datos Arquitectura cliente/servidor (en dos capas) Primeros productos de bases de objeto Modelos de referencia (ISO/ANSI) SQL 92 Consorcio ODMG (Estndares OO) Almacenes de datos SQL: 1999 (anteriormente, SQL3) 2000 Arquitectura Cliente/Servidor en tres capas Modelo Objeto-Relacional Bases de datos multimedia Bases de datos mviles SQL/MM Bases de datos XML SQL: 2003www.kybele.urjc.es

Modelo E/R

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1. Evolucin1960 Auge del lenguaje XML 1970 Primeros productos de bases de datos (DBOM, IMS, IDS, Total, IDMS)

Estndares CodasylModelo Relacional Prototipos SGBDR Trabajos tericos relacionales

Modelos XML puros Capa sobre el modelo relacional

SGBD comerciales Modelo E/R Primeros productos relacionales del mercado Multimedia 1980 Bases de datos distribuidas Orientacin a Objetos Herramientas CASE Seguridad Estndares SQL (ANSI/ISO) Manifiesto sobre bases de datos orientadas a objetos Temporalidad 1990 Manifiesto sobre la tercera generacin de bases de datos Paralelismos Arquitectura cliente/servidor (en dos capas) Primeros Bases de datos multidimensionales productos de bases de objeto Modelos de referencia (ISO/ANSI) Semiestructuradas SQL 92 Tecnologa Grid Consorcio ODMG (Estndares OO)Almacenes de datos SQL: 1999 (anteriormente, SQL3) 2000 Arquitectura Cliente/Servidor en tres capas Modelo Objeto-Relacional Bases de datos multimedia Bases de datos mviles SQL/MM Bases de datos XML SQL: 2003www.kybele.urjc.es

Los tres niveles de la arquitectura (ANSI y Codasylxl)

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1. EvolucinDimensiones de la evolucin de la tecnologa de BD: FUNCIONALIDAD/ INTELIGENCIA BD Activas BD Temporales BD Deductivas BD Seguras BD OO BD OR BD XML RENDIMIENTO

BD Distribuidas BD Federadas Multi BD BD Mviles DISTRIBUCIN/ INTEGRACIN

BD BD Paralelas BD en Memoria Principal BD Grid BD en Tiempo Real www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

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2. Motivacin

Porqu surgen las BDOO?1. Por necesidades de los lenguajes de programacin OO 2. Por las limitaciones de las BD relacionales

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2. Motivacin

1. Necesidades de los lenguajes de programacin OOLas BD pueden proporcionar a los lenguajes de programacin OO: PERSISTENCIA DE OBJETOS (ms all de los programas)

Eficiente almacenamiento y gestin de datos en memoria secundaria Independencia de los datos respecto de los programas Lenguaje de consulta eficiente y de alto nivel (independiente de la estructura fsica) Gestin de transacciones que permita: acceso concurrente, integridad, seguridad y recuperacin ante fallos Control de integridad (restricciones, aserciones y disparadores)

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2. Motivacin 2. Limitaciones de las BD relacionales Estructuras muy simples (1FN)

Poca riqueza semntica No soportan tipos definidos por el usuario (slo dominios) No soportan recursividad

Falta de procedimientos/disparadores No admite herencia

No son adecuadas para aplicaciones complejaswww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

2. Motivacin Necesidades de las nuevas aplicaciones: Soporte de objetos complejos y datos multimedia Identificadores nicos Soporte de referencias e interrelaciones Manipulacin navegacional y de conjunto de registros Jerarquas de objetos y herencia Integracin de los datos con sus procedimientos asociados Modelos extensibles mediante tipos de datos definidos por el usuario Gestin de versiones Facilidades de evolucin Transacciones de larga duracin Interconexin e interoperabilidadwww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

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3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin 1 GENERACIN 2 GENERACIN 3 GENERACIN

EN RED

RELACIONAL

ORIENTADA A OBJETOS

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3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin

SGBD

PROGRAMASDECLARE .... DECLARE BEGIN .... IF X THEN Y ..... BEGIN .... IF X THEN Y ..... END .... END

EDAD CALC_SU JUBILAR

SGBDOOwww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacinModelo conceptualModelo de datos de aplicacin (Modelo lgico)

APLICACIONES

Cdigo de aplicacin Estructuras de datos

SGBD

DBD

APLICACIONES SGBD

Cdigo de aplicacin Operaciones de datos Estructuras de datos

DBD

Modelo conceptual Modelo de datos de aplicacin

KENT (1990)www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin Enfoques de implementacin de SGBD de Objetos SGBDR Extendidos SGBD Evolutivos TERCERA GENERACIN OBJETO-RELACIONALORACLE, IBM, MICROSOFT, INFORMIX, SYBASE, CA, ...

SGBD Revolucionarios SGBD OO Puros SGB DE OBJETOS

OBJECTSTORE, O2, ONTOS, VERSANT, POET, GEMSTONE, ...

SQL:2003Continuidad con la tecnologa relacional Conservacin de las inversiones realizadas

ODMG 3.0Ruptura con la anterior tecnologa Rigurosa adaptacin a los principios de la OOwww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin 3.1. Manifiesto de los SGBDOOAtkinson, Bancilhon, DeWitt. Dittrich, Maier, Adonik (1989) Tres tipos de caractersticas: OBLIGATORIAS: Imprescindible satisfacerlas para merecer el calificativo de OO OPCIONALES: Pueden aadirse para mejorar el sistema ABIERTAS: Soluciones igualmente aceptables que quedan al arbitrio del diseador

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3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin3.1. Manifiesto de los SGBDOO

Caractersticas obligatorias: las reglas de oroPor ser SGBD Persistencia Gestin de almacenamiento secundario Concurrencia Recuperacin ante fallos Lenguajes ad-hoc para manipulacin Por ser OO Objetos complejos Identidad del objeto Encapsulamiento Tipos o clases Herencia Polimorfismo, sobrecarga y vinculacin dinmica Extensibilidad Completitud de clculos (lenguaje de propsito general)www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacinCaractersticas opcionalesHerencia mltiple Verificacin e inferencia del tipo Distribucin Transacciones de diseo Versiones3.1. Manifiesto de los SGBDOO

Opciones abiertasParadigma de programacin Sistema de representacin (tipos atmicos y constructores) Sistema de tipos Uniformidad (todo objetos?)www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin3.2 Manifiesto de los SGBDOO de 3 Generacin Stonebraker, Lindsay, Gray, Carey, Brodie, Bernstein, Beech (1990) Principio 1: Adems de los servicios tradicionales de gestin de datos, los SGBD-3G proporcionarn gestin de objetos y reglas ms ricas1.1 Un SGBD-3G debe tener un sistema de tipos rico

1.2 La herencia es una buena idea1.3 Las funciones (procedimientos y mtodos) son una buena idea 1.4 Los IDOs para los registros deberan asignarse por el SGBD slo si no se dispone de una clave primaria 1.5 Las reglas (disparadores, restricciones) se convertirn en una caracterstica primordial de los sistemas futurosBase de Datos @KYBELE

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3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin3.2 Manifiesto de los SGBDOO de 3 Generacin Principio 2: Los SGBD-3G deben subsumir los SGBD-2G2.1 Lenguaje de acceso declarativo (no procedimental) y de alto nivel 2.2 Dos formas de especificar colecciones: enumeracin de miembros y lenguajes de consulta para especificar la condicin de pertenencia 2.3 Vistas actualizables 2.4 Los indicadores de rendimiento no deben aparecer en los modelo de datos, ya que no tiene prcticamente nada que ver con los modelos de datos.

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3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin3.2 Manifiesto de los SGBDOO de 3 Generacin

Principio 3: Los SGBD-3G deben ser abiertos a otros subsistemas

3.1 Los SGBD-3G deben ser accesibles desde mltiples lenguajes de alto nivel

3.2 Persistencia de variables3.3 El SQL es una forma intergalctica de expresin de datos 3.4 Las consultas y las respuestas resultantes deben ser el nivel ms bajo de comunicacin entre un cliente y un servidor

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3.3 Productos y estndaresObjeto-RelacionalEstndar: SQL: 1999, Melton (1999) SQL: 2003, Melton (2003) Productos:POSTGRES (Mir/Illustra), Stonebraker et al. (1992) Combina capacidades de BD OO y activas con BD relacionales ORACLE V8, de Oracle (1997) Extiende el modelo relacional del SQL92 con capacidades de objetos y actividad Universal Server de Informix, etc.www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE


Objetos purosODMG V.2.0 Cattell (1997) ODMG V.3.0 Cattell (2000)

3.3 Productos y estndares

Estndar: ODMG-93, Cattell (1994), Cattell (1995)

Productos:ObjectStore de Object Design Persistencia de objetos en C++, Java O2 de O2, Leeluse et al. (1988) Lenguajes: C++, lenguajes de consulta (O2SQL) y programacin (O2C) propios. Java Gemstone de Servi Logic, Meier y Stone (1987) Persistencia de objetos en Samalltalk Soporta tambin C++ y Java POET de Poet Corporation Persistencia de objetos C++, Javawww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin 3.4 Convergencia Necesidad de convergenciaEs hora de que pongamos a nuestros clientes en primer lugar y les ayudemos a salir del falso dilema que hemos creado. La base de datos del futuro es, de hecho, orientada al objeto, pero retendr todas las ventajas del modelo relacional, Taylor (1992)

Convergencia de estndares OBJECT MERGER GROUP.- grupo formado por integrantes del ODMG y del SQL3 cuyo objetivo es lograr la integracin de los lenguajes de consulta de ambos estndares, a fin de conseguir el entendimiento entre BD3G y BDOO Convergencia de productos UniSQL, permite la coexistencia entre BD relacionales y jerrquicas, BD relacionales y BD orientadas al objeto.www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

3. SGBDOO vs. SGBD de tercera generacin 3.4 Convergencia Integracin Programa relacional

Programa orientado a objetos

BD relacional

BDOO

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4. Caractersticas de los SGBDOO

BD BDOO OOwww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE


SGBDOO =

SGBD

+

OO

Funcionalidades de un SGBDOO = Funcionalidades de un SGBD + Funcionalidades de la OO

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Funcionalidades de la OO

Identificador de objeto Soporte de objetos complejos

Sistema de tipos extensible Encapsulamiento Herencia Soportar un lenguaje completo Polimorfismo y sobrecarga

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Funcionalidades de un SGBD Persistencia:

Manipulacin del esquema Gestin de memoria secundaria Control de

concurrencia:

Gestin de transacciones Recuperacin ante fallos Procesamiento de

consultas ad-hoc Seguridad y control de acceso Otras:Soporte de restricciones Soporte de vistaswww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE


4.1 PersistenciaPersistencia y manipulacin del esquemaOBJETOS TRANSITORIOS/PERMANENTES

Soportar persistencia significa proporcionar mecanismos eficientes para representar y acceder a pequeos o grandes volmenes de objetos, en medios de almacenamiento no voltiles.El SGBD debe ser capaz de manejar el esquema de la BD: BD relacionales. definicin del esquema mediante SQL

BDOO........... definicin del esquema mediante un LPOO.

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4.1 Persistencia Las BD almacenan datos. Las BDOO almacenan objetos (estructuras de datos + operaciones). Ventajas de almacenar juntas las estructuras de datos y las

operaciones en la BO:

Mejorar la manipulacin y administracin de los mdulos de cdigo, eliminando la necesidad de vincular (linked) el cdigo con las aplicaciones Aumentar la flexibilidad permitiendo especificar en que sitio de una red se ejecuta una operacinwww.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE

4. Caractersticas de los SGBDOO 4.1 Persistencia Operaciones: lenguaje y almacenamiento En general, en los SGBDOO que soportan C++, las operaciones tienen que ser programadas en C++; se almacenan en ficheros .cxx para ser vinculadas (linked) con la aplicacin. Algunas excepciones son Gemstone y OpenODB que soportan lenguajes para la definicin completa de los mtodos (Opal y OSQL). Ambos productos almacenan y ejecutan las operaciones en el motor de la BD en lugar de hacerlo en el espacio de la aplicacin.

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4.2 Concurrencia BO accesibles por mltiples usuarios o aplicacionesPara asegurar que los objetos puedan ser compartidos se utilizan tcnicas de BD:

Control de concurrencia: permite que varios usuarios o aplicaciones compartan objetos de un modo seguro Gestin de transacciones: incluye capacidades de recuperacin ante fallos de la BDLos primeros SGBDOO, no soportaban este tipo de funcionalidades: se trataba, en realidad, de sistemas de ficheros para almacenamiento de objetos persistentes.www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE


4.3 Procesamiento de consultas ad-hocProcesamiento de consultas ad-hocTcnicas para consultar objetos en una BDOO: Utilizando el propio LPOO para consultar a la BDOOO

Mediante un lenguaje de consulta de objetos con una sintaxis similar a la del SQL. Este lenguaje soporta la nocin de consulta, basada en valores, de las BD relacionales y adems soporta consultas basadas en relaciones (capacidad navegacional) y en valores que resultan de ejecutar una operacin.

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4. Caractersticas de los SGBDOO 4.4 Seguridad y control de acceso Seguridad y control de acceso Muchos SGBDOO utilizan los recursos de seguridad que les proporcionan el Sistema Operativo subyacente (UNIX o Windows). Otros sistemas utilizan mecanismos de proteccin de esquemas mediante password, pero sin proporcionar ninguna tcnica adicional para controlar el acceso y la seguridad a otros niveles (a nivel de objeto, a nivel de miembro).

Los SGBD relacionales continan siendo mucho ms potentes en este sentido.www.kybele.urjc.es Base de Datos @KYBELE


4.5 OtrasOtras funcionalidades RESTRICCIONES:Los SGBDOO no soportan restricciones. Las restricciones soportadas por los SGBD relacionales se soportan mediante operaciones. VISTAS: Los SGBDOO no soportan vistas. Las vistas soportadas por los SGBD relacionales se soportan mediante operaciones.

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4.5 OtrasEn general:

Los SGBD relacionales son ms potentes que los SGBDOO en cuanto a capacidades propias del sistema de gestin. Los SGBDOO tienen un modelo ms rico y otras facilidades.

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4.5 OtrasMatriz de clasificacin de aplicaciones de SGBDStonebraker and Brown (1999)

Consultas

SGBD Relacionales

SGBD Objeto-Relacional

Sin Consultas

Sistemas de ficheros

SGBD OO

Datos Simples

Datos ComplejosBase de Datos @KYBELE

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