Sistemas de Gestión de Bases de Datos: Componentes y Modelos Clave

Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD)

Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) es una aplicación fundamental que permite a los usuarios definir, crear y mantener una base de datos (BD), además de proporcionar un acceso controlado a la misma. Este sistema interacciona con el usuario de diversas maneras:

• Definición de la BD: Se realiza mediante el Lenguaje de Definición de Datos (LDD), que especifica la estructura, el tipo de los datos y las restricciones. Toda esta información se almacena en la propia base de datos.
• Manipulación de Datos: La inserción, actualización, eliminación y consulta de datos se efectúa a través del Lenguaje de Manipulación de Datos (LMD).

La combinación de un SGBD y una Base de Datos (BD) conforma un Sistema de Bases de Datos completo.

Componentes Clave de un SGBD

Los SGBD están compuestos por varios módulos interconectados que garantizan su correcto funcionamiento:

• Procesador de Consultas: Transforma las consultas de alto nivel (escritas en LMD) en instrucciones de bajo nivel que el gestor puede ejecutar.
• Gestor de Bases de Datos: Conjunto de programas encargados de garantizar la privacidad, seguridad e integridad de los datos, así como de gestionar el acceso concurrente.
• Gestor de Ficheros: Maneja los ficheros en disco donde se almacena físicamente la base de datos.
• Preprocesador LMD: Convierte las sentencias del LMD incrustadas en lenguajes de programación anfitriones (como C++, Java) en llamadas a funciones de la API del SGBD.
• Compilador del LDD: Convierte las sentencias del LDD en tablas de metadatos que describen la estructura de la base de datos.
• Diccionario de Datos: Es una base de datos que contiene información sobre otra base de datos (metadatos). Almacena toda la descripción de los datos, información de la estructura de datos, restricciones, etc.

Lenguajes de los SGBD

Para interactuar con la base de datos, los SGBD utilizan diferentes lenguajes:

• Lenguaje de Definición de Datos (LDD): Permite definir la estructura de la base de datos y garantiza la independencia de los datos (separación entre la vista lógica y física).
• Lenguaje de Manipulación de Datos (LMD): Es el lenguaje que permite la manipulación de los datos, incluyendo operaciones de inserción, actualización, eliminación y consulta.
• Lenguaje de Control de Datos (LCD): Se utiliza para controlar el acceso a la información de la base de datos, gestionando permisos y seguridad.

Modelos de Bases de Datos

Los modelos de bases de datos definen la estructura lógica de la base de datos y cómo se almacenan, organizan y manipulan los datos. A continuación, se describen los modelos más relevantes:

Modelo Jerárquico

El modelo jerárquico organiza los datos en una estructura de árbol. Sus características principales son:

• Estructura: Diagrama con una estructura de árbol, donde los elementos se denominan nodos.
• Raíz: El nivel más alto de la jerarquía es el nodo raíz.
• Registros: Cada nodo representa un tipo de registro, a menudo visualizado como un rectángulo.
• Enlaces: Los nodos están enlazados por arcos que representan relaciones.
• Restricciones:
  • No puede haber ciclos cerrados.
  • Solo existe una relación directa entre dos nodos.
  • Se admiten relaciones 1:1 (uno a uno) y 1:N (uno a muchos), pero no N:M (muchos a muchos).
  • Las relaciones N:M se representan duplicando información o creando estructuras complejas.
  • No se permite que un nodo "hijo" tenga más de un nodo "padre".

Modelo de Red

El modelo de red surgió como una evolución para superar las desventajas del modelo jerárquico, especialmente la limitación de un solo padre. Sus características incluyen:

• Estructura: Las entidades se representan como nodos de un grafo.
• Relaciones: Relaciona dos tipos de registros: el "propietario" (equivalente al padre) y el "miembro" (equivalente al hijo).
• Flexibilidad: Un nodo "hijo" puede tener varios nodos "padre".
• Tipos de Relaciones: Permite relaciones 1:1, 1:N y N:M de forma más natural.

Modelo Relacional

El modelo relacional es el más extendido y se basa en el concepto matemático de relación. Sus elementos y ventajas son:

• Elemento Principal: La relación, que se visualiza como una tabla.
• Componentes: Incluye conceptos como entidad, relación, atributos, tuplas (filas) y dominios.
• Visión Sencilla: Ofrece una visión conceptual sencilla del conjunto de datos.
• Facilidad de Uso: No se requiere ser un experto en almacenamiento de datos; los usuarios no necesitan saber dónde están almacenados físicamente los ficheros.
• Escalabilidad: Es fácil de ampliar y modificar.

Modelo Orientado a Objetos

El modelo orientado a objetos integra conceptos de las bases de datos con los de la programación orientada a objetos. Sus características son:

• Representación de Información: La información se representa mediante objetos, de manera similar a como se hace en la programación orientada a objetos.
• Integración: Permite que los objetos de la base de datos aparezcan y se manipulen como objetos de un lenguaje de programación (por ejemplo, Java, C#).
• Consistencia: Utilizan el mismo modelo conceptual que los lenguajes de programación orientados a objetos, facilitando el desarrollo de aplicaciones.