Clases 02

Ing. Edgar Muñante Villafuerte Sistema de Bases de Datos

Sistema de Base de Datos

Planificación, diseño y administración de

bases de datos.

Universidad Nacional Federico Villarreal Escuela Profesional de Ingeniería de Sistemas


Bibliografía

Thomas M. Connolly.

Sistema de Bases de Datos

Pearson Education Limited 1995, 2005

Silberschatz, A;Korth, H; Sudarshan, S.

Fundamentos de Bases de Datos. 5ª edición.

Madrid: McGraw-Hill.

© Pearson Education Limited 1995, 2005

© Pearson Education Limited 1995, 2005


Objetivos

Los componentes principales de un sistema de información.

Etapas principales del desarrollo de una base de datos.

Etapas principales del diseño de una base de datos:diseño conceptual, lógico y físico.

Las ventajas de las herramientas CASE (Computer-Aided Software Engineering, ingeniería del software asistida por computadora).


Objetivos

Cómo evaluar y seleccionar un SGBD.

Distinción entre administración de datos y administración de bases de datos.

El propósito y las tareas asociados a la administración de datos y la administración de bases de datos.


Depresión del Software

Durante las últimas décadas ha habido una proliferación de aplicaciones de software, muchas de las cuales requerían un mantenimiento constante que implicaba:

– Corregir los fallos detectados,

– Implementar nuevos requisitos de usuario,

– Modificar el software para que se ejecutara en plataformas nuevas o actualizadas.

El esfuerzo invertido en tareas de mantenimiento comenzó a absorber recursos a una tasa cada vez más alarmante.


Depresión del software

Como resultado, muchos procesos de software de gran envergadura

– se retrasaban,

– consumían todo el presupuesto disponible,

– eran poco fiables,

– eran difíciles de mantener,

– tenían prestaciones muy bajas.

Al final de los años 60, esto ocasionó una «crisis de software», que hoy en día se conoce como «depresión del software».


Depresión del software

Principales razones del fracaso de los proyectos de software:

- falta de una especificación de requisitos completa

- falta de una metodología de desarrollo apropiada

- una pobre descomposición del diseño en una serie de componentes manejables.

Se propuso como solución un enfoque estructurado del desarrollo de software, denominado (ISLC, Information Systems Lifecycle, ciclo de vida de los sistemas de información).


Sistema de información

Los recursos que permiten la recopilación,

gestión, control y diseminación de la

información en una determinada organización.

La base de datos es un componente

fundamental de los sistemas de información, y

su desarrollo y utilización deben contemplarse

desde la perspectiva de los requisitos globales

de la organización.


Ciclo de vida del desarrollo de sistemas de

base de datos

Planificación de la base de datos

Definición del sistema

Recopilación y análisis de requisitos

Diseño de la base de datos

Selección del SGBD (opcional)


Ciclo de vida del desarrollo de sistemas de

base de datos

Diseño de la aplicación

Prototipado (opcional)

Implementación

Conversión y carga de los datos

Pruebas

Mantenimiento operativo


Etapas del ciclo de vida del desarrollo de

sistemas de base de datos

Selección del SGBD

(opcional)



Planificación de la base

de datos

Diseño conceptual de la

base de datos

Diseño físico de la base

de datos


Planificación de la base

de datos (sección 9.3) Planificación de la base

de datos

Prototipado (opcional) Implementación

Conversión y carga de

los datos

Pruebas

Mantenimiento

operativo



Las actividades de gestión que permiten llevar

a cabo las distintas etapas del ciclo de vida del

desarrollo de sistemas de base de datos de la

forma más eficiente y efectiva posible.

Debe estar integrada con la estrategia global de

sistemas de información de la organización.


Planificación de la base de datos –

Objetivos de la misión

Los objetivos de la misión identifican las tareas a las

que las bases de datos deben dar soporte.

Las personas encargadas de sacar adelante el proyecto

de base de datos dentro de la organización son quienes

definen normalmente esa misión.

Enunciar la misión ayuda a clarificar el propósito del

sistema de base de datos y a proporcionar una ruta

más clara que conduzca a la creación del sistema de

base de datos requerido de forma efectiva.


Planificación de la base de datos –

Objetivos de la misión

Una vez definida la misión, la siguiente actividad implica identificar los objetivos de la misión.

Cada objetivo de la misión debe identificar un tarea concreta a la que el sistema de base de datos debe dar soporte.

El enunciado y los objetivos de la misión pueden acompañarse de cierta información adicional que especifique en términos generales la tarea que hay que realizar, los recursos con loa que hay que llevarla a cabo y el dinero que debe costar.



La planificación e la base de datos también debe

incluir el desarrollo de estándares que regulen:

– cómo recopilar los datos,

– cómo especificar el formato,

– qué documentación hará falta,

– cómo debe procederse para el diseño y la

implementación.



Describe el ámbito y los límites de la aplicación de base

de datos y las principales vistas de usuario.

La vista de usuario define qué es lo que se requiere de

un sistema de base de datos desde la perspectiva:

– de un determinado rol de la organización (como

por ejemplo Gerente o Supervisor)

– O de un área de aplicación empresarial (como por

ejemplo marketing, personal o control de almacén).



Un sistema de base de datos puede tener una o más vistas de usuario.

La identificación de las vistas de usuario es un aspecto de gran importancia a la hora de desarrollar un sistema de base de datos, porque ayuda a garantizar que son se quede fuera ninguno de los usuarios principales de la base de datos.

Las vistas de usuario también son particularmente útiles en el desarrollo de un sistema se base de datos en términos de los datos que hay que almacenar y de las transacciones que hay que ejecutar con dichos datos.


Representación de un sistema de base de

datos con múltiples requisitos

Vista de usuario 5

Vista de

usuario 4

Vista de usuario 6 Vista de

usuario 1

Vista de usuario 2

Vista de

usuario 3

Base de datos



El proceso de recopilar y analizar información

acerca de la parte dela organización a la que el

sistema de base de datos tenga que dar soporte

y utilizar esta información para identificar los

requisitos relativos el nuevo sistema.



Se recopila la información para cada usuario principal, incluyendo:

– Una descripción de los datos utilizados o generados;

– Una descripción de cómo hay que utilizar o generar los datos;

– Cualesquiera requisitos adicionales que sean aplicables al nuevo sistema de base de datos.

Esta información se analiza a continuación para identificar los requisitos (o características ) que hay que incluir en el nuevo sistema de base de datos.



Otra actividad importante es la de decidir cómo resolver aquellas situaciones en las que haya más de una vista de usuario para el sistema de base de datos.

Existen tres técnicas principales para gestionar los requisitos de un sistema de base de datos:

– enfoque centralizado;

– enfoque de integración de vistas;

– Combinación de ambas técnicas.



Enfoque centralizado

– Los requisitos de cada viste de usuario se mantienen en listas separadas. Durante la etapa de diseño de la base de datos se crean y combinan los modelos de datos que representan cada una de las vistas de usuario.

– En la etapa de diseño de la base de datos se crea primero un modelo de datos para cada vista de usuario.


Enfoque centralizado de gestión de

múltiples vistas de usuario

Vista de

usuario 1

Vista de

usuario 2

Vista de

usuario 3

Requisitos de la vista de usuario 1



Requisitos de todas

las vistas de usuario

Modelo ER

Relaciones, diccionario de

datos y otra documentación

de soporte

Modelo global

de datos



Enfoque de integración de vistas

– Los requisitos para cada usuario se

mantienen en vistas separadas.

– Los modelos de datos que representan una

única vista de usuario se crean y combinan

durante la etapa de diseño.



Los modelos de datos que representan una vista

de usuario (o un subconjunto de todas las vistas

de usuario) se denominan modelos de datos

locales.

Cada modelo está compuesto por une serie de

diagramas y de documentación que describe

formalmente los requisitos de una o más vistas

de la base de datos, aunque no de todas ellas.



Después se combinan los modelos de datos

locales para producir un modelo global de datos,

que representa todos los requisitos de usuario

para la base de datos.


Enfoque de integración de vistas para la

gestión de múltiples vistas de usuario

Vista de

usuario 1

Vista de

usuario 2

Requisitos de la

vista de usuario 1

Requisitos de la

vista de usuario 2

Vista de

usuario 1

Vista de

usuario 2

Vista de

usuario 3

Requisitos de la

vista de usuario 3

Vista de

usuario 3

Relaciones, diccionario de datos y otra documentación de soporte

Modelo global de

datos

Sistema

de base

de datos

Modelos locales de datos



El proceso de creación de un diseño que dé

soporte a la misión y a los objetivos de la

misión de la empresa para el sistema de base de

datos requerido.



Las diferentes técnicas de diseño son:

– De arriba a abajo

– De abajo a arriba

– De dentro hacia afuera

– Mixta



Los objetivos principales de modelado de datos son:

Ayudar a comprender el significado (semántica) de

los datos y facilitar la comunicación de los

requisitos de información;

Facilitar la comunicación de los requisitos de

información.

La construcción de un modelo de datos requiere

responder a una serie de preguntas acerca de las

entidades, las relaciones y los atributos.



Un modelo de datos tiene por objetivo ayudar

a comprender:

la perspectiva que cada usuario tiene de los

datos;

la naturaleza de los propios datos,

independiente de su representación física;

el uso de los datos en las diferentes vistas de

usuario.


Criterios para producir un modelo de datos

óptimo

Validez estructural Coherencia con la forma en que la empresa define y

organiza la información.

Simplicidad Facilidad de comprensión por parte de los profesionales de

los sistemas de información y por parte de los usuarios no

técnicos

Capacidad de expresión Capacidad de distinguir entre diferentes datos, relaciones

entre los datos y restricciones

No redundancia Exclusión de la información no pertinente; en particular, la

representación de cada elemento de información una única

vez.

Capacidad de compartición No específico de ninguna aplicación o tecnologías concretas

y, como consecuencia, utilizable por muchas aplicaciones o

tecnologías.

Ampliabilidad Capacidad de evolucionar para satisfacer nuevos requisitos

con un efecto mínimo sobre los usuarios existentes.

Integridad Coherencia con la forma en que la empresa utiliza y gestiona

la información

Representación diagramática Capacidad de representar un modelo utilizando una notación

diagramática fácilmente comprensible.



Las tres fases del diseño de la base de datos:

– Diseño conceptual de la base de datos

– Diseño lógico de la base de datos

– Diseño físico de la base de datos.


Diseño conceptual de la base de datos

Proceso de construcción de un modelo de los datos

utilizados en una empresa, de forma independiente de

todas las consideraciones físicas.

El modelo de datos se construye usando la información

documentada en la especificación de requisitos de los

usuarios.

El diseño conceptual de la base de datos es una fuente

de información para la siguiente fase, la de diseño

lógico de la base de datos.


Diseño lógico de la base de datos

El proceso de construcción de un modelo de los

datos utilizados en una empresa basándose en

un modelo de datos específico, pero de forma

independiente de una SGBD concreto y de

cualquier otra consideración física.

El modelo de datos conceptual se refina y se

hace corresponder con un modelo lógico de

datos.


Diseño físico de la base de datos

El proceso de generar una descripción de la implementación de la base de datos en el almacenamiento secundario.

Describe las relaciones base, la organización de los archivos y los índices utilizados para conseguir un acceso eficiente a los datos. También describe cualesquiera medida de seguridad y restricciones de integridad asociadas.

Se desarrolla de acuerdo con un modelo de datos concreto.


Arquitectura ANSI-SPARC en tres niveles

y fases del diseño de una base de datos

Esquema

externo

Esquema

conceptual

Esquema

interno

Almacenamiento

físico

Diseño lógico/conceptual de la base de datos

Diseño físico de la base de datos


Selección del SGBD

La selección de un SGBD apropiado para soportar el sistema de base de datos.

Puede llevarse a cabo en cualquier instante anterior al diseño lógico, supuesto que haya disponible la suficiente información referida a requisitos de sistema tales como las prestaciones, la facilidad de reestructuración la seguridad y las restricciones de integridad.

Los pasos principales para seleccionar un SGBD:

– Definir los términos de referencia del estudio;

– Selección de dos o tres productos;

– Evaluación de los productos;

– Recomendación de un producto y generación del informe.


Características para la evaluación de

SGBD

Definición de los datos Definición física

Imposición de la clave principal Estructuras de archivo disponibles

Especificación de la clave externaMantenimiento de las estructuras de archivos

Tipos de datos disponibles Facilidad de reorganización

Ampliabilidad de los tipos de datosIndexación

Especificación de dominio Campos/registros de longitud variable

Facilidad de reestructuración Comprensión de los datos

Controles de integridad Rutinas de cifrado

Mecanismos de vistas Requisitos de memoria

Diccionario de datos Requisitos de almacenamiento

Independencia de los datos

Modelo de datos subyacente

Evolución del esquema

Accesibilidad Gestión de transacciones

Lenguaje de consulta compatible con SQL2/SQL:2003/Rutinas de copia de seguridad y de recuperación

ODMG Puntos de comprobación

Interfaz con lenguajes 3GL Registro de actividades

Multiusuario Granularidad de la concurrencia

Seguridad Estrategia de resolución de interbloqueos

- Controles Office Access Modelos de transacciones avanzados

-Mecanismo de autorización Procesamiento paralelo de consultas


Características para la evaluación de

SGBD

Utilidades Desarrollo

Medida del rendimiento Herramientas 4GL/5GL

Optimización Herramientas CASE

Facilidades de carga/descarga Capacidades de gestión de ventanas

Monotorización de la utilización por parte de los usuarios Procedimientos almacenados, disparadores y reglas

Soporte para la administración de la base de datosHerramientas de desarrollo web

Capacidad de actualización

Estabilidad empresarial del fabricanteIntegración web

Base de usuario Utilidades de replicación

Soporte de formación y soporte al usuarioCapacidades distribuidas

Documentación Portabilidad

Sistema operativo requerido Hardware requerido

Coste Soporte de red

Ayuda en línea Capacidades de orientación a objetos

Estándares utilizados Arquitectura (cliente/servidor de 2 ó 3 niveles)

Gestión de versiones Prestaciones

Optimización de consultas ampliablesTasa de procesamiento de transacciones

Escalabilidad Número máximo de usuarios concurrentes

Soporte para herramientas analíticasSoporte para XML


Ejemplo – Evaluación de un producto

SGBD



El diseño de la interfaz de usuario y de los programas de aplicación que permiten utilizar y procesar la base de datos.

El diseño de la base de datos y el diseño de la aplicación son actividades paralelas.

Incluye dos actividades paralelas:

– diseño de las transacciones;

– Diseño de la interfaz de usuario.


Diseño de la aplicación - Transacción

Una acción o serie de acciones llevadas a cabo

por un único usuario o programa de aplicación

y que acceden al contenido de la base de datos

o lo modifican.

Deben definir y documentar las característica

de alto nivel en las transacciones requeridas en

la base de datos.


Diseño de la aplicacióm - Transacciones

Característica importantes de las transacciones:

– los datos que tiene que utilizar la transacción;

– las características funcionales de la transacción

– la salida de la transacción;

– La importancia para los usuarios;

– La frecuencia esperada de uso.

Hay tres tipos principales de transacción: de

extracción, de actualización y mixtas.


Prototipado

Construcción de un modelo operativo de un sistema de base de datos.

Propósito

– Identificar las características del sistema que funcionan bien o que son inadecuadas;

– Sugerir mejoras o incluso nuevas características que el sistema de base de datos deba poseer;

– Clarificas los requisitos de usuario;

– Evaluar la factibilidad de un diseño concreto del sistema.


Implementación

Realización física del diseño de la base de datos y del diseño de las aplicaciones.

– Las instrucciones DLL se emplean para crear las estructuras de la base de datos y una serie de archivos de la base de datos vacíos.

– Se utiliza el lenguaje DLL para crear las vistas de usuario especificadas.

– Los lenguajes de tercera o cuarta generación se emplean para crear los programas de la aplicación. Estos incluyen la implantación de las transacciones de la base de datos mediante el lenguaje de manipulación de datos, posiblemente integrado dentro de un lenguaje de programación HOST.


Conversión y carga de los datos

Transferencia de los datos existentes a la nueva base de datos

y conversión de las aplicaciones existentes para que se

ejecuten con la nueva base de datos.

Solo es necesaria cuando se está sustituyendo un sistema

anterior mediante un nuevo sistema de base de datos.

– Los SGBD suelen disponer de una utilidad para cargar

archivos ya existentes en la nueva base de datos.

Puede ser posible convertir y utilizar programas de

aplicación antiguos para usarlos en el nuevo sistema.


Pruebas

Proceso de operar el sistema de base de datos con la intención de localizar pasibles errores.

Utiliza estrategias de prueba cuidadosamente planeadas y datos realistas.

Las pruebas no pueden mostrar la ausencia de fallos; sólo pueden mostrar es que existe el fallo del software.

Las pruebas demuestran que la base de datos y los programa de aplicación parecen funcionar.


Pruebas

También deberían comprobar la usabilidad del sistema de base de datos.

Debe realizarse una evaluación de acuerdo con una especificación de usabilidad.

Como ejemplos de criterios que pueden emplearse para llevar a cabo esa evaluación, podemos citar:

– Facilidad de aprendizaje;

– prestaciones;

– robustez;

– Capacidad de recuperación;

– adaptabilidad.


Mantenimiento operativo

Proceso de monitorizar y mantener el sistema de base de datos después de la instalación.

Monitorización de las prestaciones del sistema.

– Si falla el rendimiento puede que se necesite optimizar o reorganizar la base de datos.

Mantenimiento y actualización del sistema de base de datos (cuando sea requerido).

Se incorporarán nuevos requerimientos al sistema de base de datos.


Herramientas CASE

El soporte CASE puede incluir:

- un diccionario de datos para almacenar información

acerca de los datos del sistema de base de datos;

- herramientas de diseño para soportar el análisis de

datos;

- herramientas que permitan el desarrollo del modelo

de datos corporativo y de los modelos conceptual y

lógico de los datos;

- herramientas que permitan el prototipado de

aplicaciones.


Herramientas CASE

Proporcionan los siguientes beneficios:

– Estándares;

– Integración;

– Soporte para métodos estándar;

– Coherencia;

– Automatización .


Herramientas CASE y desarrollo del ciclo

vital de un sistema de base de datos

Planificación de la

base de datos

Definición del

sistema

Recopilación y

análisis de requisitos

Diseño de la base

de datos

Protipado

Diseño de la

aplicación

Implementación

Conversión y

carga de los datos

Pruebas

Mantenimiento

operativo

CASE de alto

nivel

CASE de

bajo nivel

CASE

integrado


Administración de datos y administración

de bases de datos

El administrador de datos y el administrados de la base de datos son responsables de gestionar y controlar las actividades asociadas con los datos corporativos y con la base de daros corporativa.

El Administrados de la base de datos se preocupa más de las etapas tempranas del desarrollo, desde la planificación hasta el diseño lógico de la base de datos y el DBA está más concentrado en las etapas posteriores, desde el diseño de las aplicaciones hasta el mantenimiento operativo.


Administración de datos

La gestión de las bases de datos incluye:

– La planificación de la base de datos,

– El desarrollo y el mantenimiento de

estándares, políticas y procedimientos, así

como el diseño conceptual y lógico de la base

de datos.


Administración de datos

La gestión de la implementación física de un sistema de bases de datos incluye:

– El diseño físico de la base de datos y su implementación,

– La configuración de los controles de seguridad e integridad,

– La monitorización de las prestaciones el sistema y la reorganización de la base de datos según sea necesario.

Documents

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