Aun cuando constantemente se relacionan los conceptos «base de datos» y «almacenamiento de datos», no siempre esta última expresión representa de manera fiel lo que significa una base de datos. Para que estas dos expresiones sean sinónimos se deben cumplir algunos aspectos relacionados con la fiabilidad de la información almacenada, la estructura organizacional y los mecanismos para acceder y procesar los datos.

La interpretación de las características de los sistemas, su evolución, su arquitectura y el reconocimiento de los diferentes modelos de datos, permitirán tener un enfoque holístico que posibilite la generación de propuestas de uso o creación de bases de datos.

Propósito general

Identificar las características, modelos y arquitectura de los sistemas de bases de datos, lo cual permitirá realizar nuevas propuestas sobre estos sistemas, de acuerdo con las necesidades y características de las organizaciones.

Propósitos específicos

• Identificar los componentes de los sistemas de bases de datos.
• Describir los niveles de abstracción en una base de datos.
• Reconocer los diferentes tipos de arquitectura de los sistemas de bases de datos.
• Determinar las características del modelo relacional de bases de datos.
• Conocer los fundamentos de un sistema administrador de base de datos.

Para dar inicio al estudio de las bases de datos es necesario partir de unos conceptos clave que le permitirán al estudiante tener una clara idea de sus características, utilidad y componentes.

El conocimiento de estos conceptos también le permitirá reflexionar sobre la forma en que las bases de datos inciden en los procesos de gestión de la información con que cuentan las organizaciones.

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Te invitamos a consultar la capacidad de almacenamiento del disco duro del computador que usas habitualmente para que uses dicho dato como referente durante el estudio de esta unidad.

A lo largo de la historia, el hombre ha utilizado diferentes medios para almacenar la información relacionada con sus actividades y en la medida en que esta información ha crecido —no solo en volumen sino en diversidad, debido al auge de las aplicaciones informáticas— ha sido necesario reestructurar el concepto de base de datos que no se limita a «un conjunto de datos».

Si las bases de datos fueran solo conjuntos de datos, estaríamos hablando de simples repositorios, como: los apuntes tomados en un cuaderno, un disco duro o cualquier otro recurso de almacenamiento. Por esta razón es necesario identificar algunas de las características que permiten diferenciar y especializar la manera como los datos son almacenados y su posterior tratamiento para convertirse en información.

Se puede decir entonces que una base de datos es un conjunto de datos almacenados, pertenecientes al mismo contexto y con una estructura organizacional definida. Para entender de manera fiel esta definición haga clic sobre los siguientes enlaces para escuchar el significado de sus dos conceptos clave: contexto de los datos y estructura organizacional.

El principal objetivo de una base de datos es proveer a los usuarios la posibilidad de gestionar información a través de un medio electrónico de manera rápida y efectiva. Si bien, las empresas disponían de sistemas para organizar y almacenar sus datos desde antes que existieran las herramientas informáticas, dichos sistemas de «gestión manual» requerían de muchos procesos para su mantenimiento.

Un sistema de bases de datos facilita la gestión de los datos, provee los mecanismos para el almacenamiento de información, permite la recuperación y tratamiento de esa información de manera eficiente y optimiza el uso de recursos.

Haga clic sobre el enlace para conocer en detalle los cuatro componentes esenciales de los sistemas de bases de datos.

Desde épocas remotas el hombre ha tenido la necesidad de preservar información. Las pinturas rupestres, la escritura sobre piedra, madera y otros sustratos, la imprenta de Gutemberg y otros tantos avances han sido soluciones a esta necesidad y más recientemente, la invención de la computadora cambió de manera drástica el concepto de almacenamiento de la información.

Tras exponer los conceptos necesarios para profundizar en el estudio de las bases de datos se hace necesario identificar algunos aspectos del proceso mediante el cual las necesidades de los usuarios permiten abstraer la estructura que deben poseer los datos para transformarlos posteriormente en elementos técnicos que una máquina pueda procesar.

Para esto se han definido tres niveles de abstracción. Cada uno de ellos cuenta con unas características específicas y permiten una mayor independencia física y lógica de los datos.

Actividad de aprendizaje

Antes de proseguir con los tres niveles de abstracción de los datos, haga clic sobre el enlace para acceder a una actividad que le permitirá poner a prueba los conocimientos adquiridos hasta este punto.

Para facilitar la interacción de los usuarios finales con los sistemas de bases de datos se han establecido tres niveles de abstracción que permiten entender, de diferentes maneras, la complejidad de la organización de los datos.

Este principio de abstracción permite que los usuarios puedan operar las aplicaciones sin necesidad de conocer la forma en que se estructuran los datos o en que se almacenan en su sistema de archivos.

Estos tres niveles de abstracción son:

• Nivel de vista.
• Nivel lógico.
• Nivel físico.

Haga clic sobre el enlace para ampliar la descripción de cada uno de estos niveles.

La estructura de los tres niveles de abstracción de los datos permite introducir el concepto de independencia física y lógica de los datos, como la capacidad de modificar la definición de un esquema sin afectar sus niveles superiores.

Se obtiene independencia física cuando es posible realizar operaciones sobre el esquema interno, sin afectar el esquema lógico o de vista. Esta independencia la proporcionan los sistemas de gestión de bases de datos, que son los encargados de gestionar el almacenamiento interactuando directamente con el sistema de archivos y ejecutando en este las peticiones recibidas por los usuarios a través de las aplicaciones.

La independencia lógica es más difícil de obtener, pues mediante esta se busca modificar el esquema conceptual sin hacer modificaciones en el esquema externo o de vista.

Otro aspecto a considerar es que todo cambio en el nivel lógico determina un cambio en el nivel físico, ya que agregar o eliminar elementos en el modelo lógico de los datos tendrá incidencia directa en el sistema de archivos.

Ejemplo:

Haga clic sobre el enlace para ver un ejemplo de cada uno de los casos expuestos.

Material de apoyo

En esta sección se presentarán los dos tipos de arquitectura de sistemas de bases de datos más frecuentemente utilizados. A partir del estudio de sus principales características y la comparación de sus ventajas y desventajas, se pretende brindar al estudiante algunos elementos de juicio que le permitan determinar el tipo de sistema de base de datos más adecuado a implementar, de acuerdo con factores como: las necesidades de acceso a la información, el volumen de datos que se produce y la infraestructura con la que cuenta una organización.

Estos sistemas se basan en el almacenamiento centralizado de los datos. En cuanto al procesamiento de los mismos, se pueden mencionar:

• Arquitectura monousuario: una sola máquina proporciona estas capacidades.
• Arquitectura cliente-servidor: el procesamiento puede ser compartido entre las computadoras cliente y el servidor. Por ser la arquitectura cliente-servidor la más utilizada en los sistemas actuales, el ejemplo de la derecha se basa en ella.

Haga clic sobre el ícono para concer las ventajas y desventajas de un sistema de base de datos centralizado

Este tipo de sistemas se fundamentan en la distribución de los medios de almacenamiento de datos y del procesamiento de los mismos. Esto significa que los datos residen donde fueron generados o en el lugar donde son principalmente requeridos. Por lo anterior, se cuenta con múltiples discos para el almacenamiento, mientras que los equipos que integran el sistema son los que aportan los recursos de memoria y procesamiento.

Al comparar los dos sistemas se evidencia que las desventajas de los sistemas centralizados se convierten en ventajas de los sistemas distribuidos.

Haga clic sobre el enlace para conocer las ventajas y desventajas de un sistema de base de datos distribuido.

La implementación y administración de una base de datos no sería posible sin herramientas específicas para tales fines. Estas herramientas son: las aplicaciones.

Actualmente existen numerosas aplicaciones y programas para implementar y administrar las bases de datos, razón por la cual no se explicará una en particular, sino que se detallarán las características, componentes y servicios básicos que debe poseer cualquier sistema de gestión de base de datos.

La elección de alguno de los sistemas que se mencionarán a continuación dependerá de las características técnicas de la infraestructura y del tipo de arquitectura del sistema de base de datos a implementar.

Un sistema de gestión de base de datos (SGBD) es un conjunto de utilidades de software que facilita la gestión de las bases de datos, desde su implementación hasta su mantenimiento y administración. Los SGBD más utilizados son los que trabajan con el modelo relacional, razón por la cual algunas de las características que se mencionarán corresponden únicamente a este tipo de sistemas.

Haga clic sobre el enlace para conocer las características de un SGBD.

La funcionalidad de los SGBD se divide en componentes que interactúan entre sí y hacen posible la ejecución de las diferentes tareas del sistema. Estos componentes son los gestores de almacenamiento y los procesadores de consultas.

Importancia de estos componentes

Debido a la creciente cantidad de espacio que se requiere para almacenar las bases de datos, resulta necesario contar con mecanismos que optimicen su almacenamiento, pues la forma en que se almacene físicamente la información permitirá mejorar los tiempos de respuesta en el paso de los datos desde el disco hacia la memoria del sistema.

También es necesario gestionar la memoria ya que, en ocasiones, el volumen de datos a utilizar supera la capacidad de la memoria disponible. De igual manera, deben implementarse mecanismos que permitan la descripción de los datos almacenados, lo que comúnmente se conoce como metadata o diccionario de datos.

Para dar soporte a las funcionalidades de un sistema de gestión de base de datos, las empresas desarrolladoras ofrecen diversos servicios que se clasifican en básicos y adicionales. Haga clic sobre el enlace para conocer dichos servicios.

La oferta de sistemas de gestión de bases de datos crece cada día y, a la par, crecen las capacidades y la robustez de los servicios que estos sistemas ofrecen. En este contexto, la selección de alguno de los diferentes sistemas que se encuentran en el mercado dependerá de requisitos como el sistema operativo sobre el cual va ejecutarse, el volumen de datos a manejar, el tipo de base de datos, el tipo de licenciamiento, etc.

Algunos de los sistemas de gestión de bases de datos más usados son: Oracle Database, SQL Server, MySQL, PostgreSQL, DB2 y Microsoft Access.

Actividad de aprendizaje

A manera de repaso, le sugerimos realizar el siguiente crucigrama que le permitirá poner en práctica los conocimientos adquiridos en esta unidad.

Una base de datos es un conjunto de datos almacenados, pertenecientes al mismo contexto y que poseen una estructura organizacional definida. Estos datos apuntan a un objetivo común, se suelen obtener como resultado de los procesos realizados en las organizaciones y se usan para atender las necesidades informativas de sus usuarios.

Un sistema de base de datos facilita la gestión de los datos, provee mecanismos para su almacenamiento y permite su recuperación y tratamiento de manera eficiente. Para cumplir estos cometidos es necesario optimizar el uso de los recursos y contar con servicios que faciliten el acceso y procesamiento de los datos.

Para facilitar la interacción de los usuarios finales con los sistemas de bases de datos se han establecido tres niveles que permiten abstraer la complejidad de la organización de los datos. Estos niveles son: de vista, lógico y físico. Así mismo, existen dos categorías en las que se clasifican estos sistemas, de acuerdo con la forma en que se gestionan y almacenan los datos: sistemas distributivos y sistemas centralizados.

La oferta de sistemas de gestión de bases de datos crece a diario y cada vez ofrece más capacidades de almacenamiento y servicios de soporte. La selección de alguno de ellos dependerá de los requisitos específicos de la plataforma, del número de usuarios, del volumen de los datos y su crecimiento, entre otros aspectos.

Caso de estudio: unidad de fisioterapia

El siguiente caso le permitirá reflexionar sobre una situación cotidiana y aplicar los conocimientos aprendidos en la solución de dicha situación. Haga clic sobre el enlace para acceder al contenido.