resumen de la unidad II: Arquitectura del Gestor de Bases de Datos

Objetivo de la Unidad

*Conocer los diferentes tipos de memoria y procesos que nos podemos encontrar en un sistema gestor de bases de datos.

*Tener conocimiento sobre el procedimiento de instalación y configuración de un DBMS.

*Saber los requisitos que pide cada DBMS y comandos generales de alta y baja.

*Poder elegir el mejor DBMS en cada situación.

2.1 Características del DBMS

CONTROL DE REDUNDANCIA

* Redundancia es el resultante de almacenar los mismos datos varias veces, esto conduce a serios problemas como duplicación del esfuerzo, derrochar espacio de almacenamiento, incoherencia de los datos.

* En la practica se puede recurrir a una redundancia controlada, en este caso el DBMS debe tener la capacidad de controlarla.

* Se pueden poner especificaciones en el DBMS durante el diseño de la base de datos y se ejecuten en automatico cuando se actualice un archivo de BD.

RESTRICCIÓN DE LOS ACCESOS NO AUTORIZADOS

* Cuando varios usuarios comparten una base de datos grande, la mayoría no tiene autorización para acceder a toda la información de la BD.

* Un DBMS debe proporcionar seguridad y un subsistema de autorización que el DBA debe utilizar para crear cuentas y especificar las restricciones de la misma.

CUMPLIMIENTO DE LAS RESTRICCIONES DE INTEGRIDAD

La mayor parte de las aplicaciones de base de datos tienen ciertas restricciones de integridad que deben cumplir los datos. El SGBD debe ofrecer recursos para definir tales restricciones y hacer que se cumplan.

RESPALDO Y RECUPERACIÓN

* El DBMS debe contar con el subsistema de copia de seguridad y recuperación.

* Por ejemplo si falla la computadora en medio de una transacción compleja de actualización el DBMS debe dejar la BD en el estado anterior.

Suministro de varias interfaces de usuarios

* Cuando una base de datos la utilizan muchos tipos de usuarios con distintos niveles de conocimiento técnico, un DBMS.

2.1.1 Estructura de Memoria y Procesos de la Instancia

Memoria:

Shared Global Area (SGA): es el área más grande de memoria y quizás el más importante

Shared Pool: es una caché que mejora el rendimiento ya que almacena parte del diccionario de datos y el parsing de algunas consultas en SQL.

Redo Log Buffer: contiene un registro de todas las transacciones dentro de la base, las cuales se almacenan en el respectivo archivo de Redo y en caso de siniestro se vuelven a ejecutar aquellos cambios que aún no se hayan reflejado en el archivo de datos (commit).

Large Pool: espacio adicional, generalmente usado en casos de multithreading y esclavos de I/O.

Java Pool: usado principalmente para almacenar objetos Java

Procesos:

System Monitor: despierta periódicamente y realiza algunas actividades entre las que se encuentran la recuperación de errores, recuperación de espacio libre en tablespaces y en segmentos temporales.

Process Monitor: limpia aquellos procesos que el usuario termina de manera anormal, verificando consistencias, liberación de recursos, bloqueos.

Database Writer: escribe bloques de datos modificados del buffer al disco, aquellas transacciones que llegan a un estado de commit.

Log Writer: escribe todo lo que se encuentra en el redo log buffer hacia el redo file

Checkpoint: sincroniza todo lo que se tenga en memoria, con sus correspondientes archivos en disco

proceso servidor y proceso cliente

El proceso cliente es el programa en la memoria de la máquina en la que el usuario ha conectado con Oracle. Este proceso se comunica con un proceso servidor que es lanzado cuando el cliente establece conexión con Oracle.

Puede haber un mismo proceso servidor para más de un cliente en caso de una configuración compartida de proceso servidor. Cuando el proceso cliente y el servidor establecen conexión, se crea la sesión de usuario, que es manejada por el proceso servidor. El proceso de usuario no puede acceder directamente a la base de datos.

2.1.2 Estructuras Físicas de la Base de Datos

Una BD Oracle tiene una estructura física y una estructura lógica que se mantienen separadamente.

La estructura física se corresponde a los ficheros del sistema operativo: de datos (datafiles), de redo log y de control (controlfiles).

La estructura lógica está formada por los tablespace y los objetos de un esquema de BD (tablas, vistas, índices,...).

La Arquitectura de Oracle tiene tres componentes básicos:

*La Estructura de memoria

Es la estructura de memoria compartida que contienen datos e información de control para una instancia de una base de datos, cada instancia tiene sus propias estructuras de memoria y se localiza en la memoria virtual del computador. Las estructuras de memoria se denominan System Global Area (SGA) la cual es un área compartida por todos los usuarios y se divide en tres partes:

1.- shared pool

2.- Database buffer cache

3.- Redo Log Buffer

*Los Procesos

Los procesos son programas que se ejecutan para permitior el acceso a los datos, se cargan en memoria y son transportados para los usuarios.

*Los Archivos.

Se clasifican en 4 tipos:

1.- Los Archivos de Datos (Datafiles): sirve para el almacenamiento físico de las tablas, índices y procedimientos, estos son los únicos que contienen los datos de los usuarios de la base de datos.

2.- Archivos de Control (control files): tiene la descripción física y dirección de los archivos para el arranque correcto de la base de datos

3.- Archivos de Rehacer (redo log files): tienen los cambios que se han hecho a la base de datos para recuperar fallas o para manejar transacciones. Debe esta conformado por dos grupos como mínimo y cada grupo debe esta en discos separados. El principal propósito de estos archivos es de servir de respaldo de los datos en la memoria RAM.

4.- Archivos fuera de línea (archived files): archivos opcionales donde se pueda guardar información vieja de los archivos de rehacer, convenientes para respaldos de base de datos.

2.1.3 Requerimiento para Instalación

Antes de instalar cualquier SGBD es necesario conocer los requerimientos de hardware y software, el posible software a desinstalar previamente, verificar el registro de Windows y el entorno del sistema, así como otras características de configuración especializadas como pueden ser la reconfiguración de los servicios TCP/IP y la modificación de los tipos archivos HTML para los diversos navegadores. Se presenta a continuación una serie de requerimientos mínimos de hardware y software para instalar oracle 11g Express y MySQL estándar versión 5.1. en Windows Seven y Ubuntu 10.

La regla general para determinar el tamaño de la memoria virtual depende del tamaño de memoria RAM instalada. Si su sistema tiene menos de 4 GB de RAM por lo general el espacio de intercambio debe ser de al menos dos veces este tamaño. Si usted tiene más de 8 GB de memoria RAM instalada puede considerar usar el mismo tamaño como espacio de intercambio. Cuanta más memoria RAM tenga instalada, es menos probable usar el espacio de intercambio, a menos que tenga un proceso inadecuado.

2.1.4 Instalación del Software de BD en Modo Transaccional

Una base de datos en modo transaccional significa que la BD será capaz de que las operaciones de inserción y actualización se hagan dentro de una transacción, es un componente que procesa información descomponiéndola de forma unitaria en operaciones indivisibles, llamadas transacciones, esto quiere decir que todas las operaciones se realizan o no, si sucede algún error en la operación se omite todo el proceso de modificación de la base de datos, si no sucede ningún error se hacen toda la operación con éxito.

Una transacción es un conjunto de líneas de un programa que llevan insert o update o delete. Todo aquél software que tiene un log de transacciones (que es la "bitácora" que permite hacer operaciones de commit o rollback), propiamente es un software de BD; aquél que no lo tiene (v.g. D-Base), propiamente no lo es. Todo software de base de datos es transaccional; si el software de la BD no es "transaccional", en realidad NO es un "software" de BD; en todo caso, es un software que emula el funcionamiento de un verdadero software de BD. Cada transacción debe finalizar de forma correcta o incorrecta como una unidad completa. No puede acabar en un estado intermedio.

Se usan las siguientes métodos :

· Begin TRans para iniciar la transacción

· CommitTrans para efectuar los cambios con éxito

· RollbackTrans para deshacer los cambios

Y depende que base de datos uses para efectuar las operaciones pero, es la misma teoría para cualquier BD.

Una vez que se sabe la forma de ingresar comandos, es el momento de acceder a una base de datos.

Suponga que en su hogar posee varias mascotas y desea registrar distintos tipos de información sobre ellas. Puede hacerlo si crea tablas para almacenar sus datos e introduce en ellas la información deseada. Entonces, podrá responder una variedad de preguntas acerca de sus mascotas recuperando datos desde las tablas. Los pasos serían:

• Crear una base de datos

• Crear una tabla

• Introducir datos en la tabla

• Recuperar datos desde la tabla de varias maneras

• Emplear múltiples tablas

2.1.5 Variables de Ambiente y Archivos Importantes para Instalación

Para instalar MySQL como primer instancia el archivo primordial es el que se descarga de la web de MySQL. Depende del sistema operativo su instalación.

Variable: Es un espacio en memoria al cual se le da un nombre Hay variables específicas

que se crean al momento de entrar al sistema, pero también hay variables que pueden ser

definidas por el usuario. Las variables son una forma de pasar información a los programas al momento de ejecutarlos.

Variables de Ambiente: Se usan para personalizar el entorno en el que se ejecutan los

programas y para ejecutar en forma correcta los comandos del shell.

El proceso para instalar MySQL desde un archivo ZIP es lo siguiente:

1- Extraer el contenido del archivo dentro del directorio de instalación deseado.

2 - Crear un archivo de opciones

3- Elegir un tipo de servidor MySQL.

4- Iniciar el servidor MySQL

5- Establecer la seguridad de las cuentas de usuario por defecto.

2.1.6 Procedimiento General de Instalación

El proceso de instalación es muy simple y prácticamente no requiere intervención por parte del usuario.

Es similar en otra Bases de Datos.

2.1.7 Procedimiento para Configuración de un DBMS

Para configurar nuestro DBMS podemos acceder a las siguientes pantallas, para Oracle o MySQL.

El esquema de una base de datos (en inglés, Database Schema) describe la estructura de una Base de datos, en un lenguaje formal soportado por un Sistema administrador de Base de datos (DBMS). En una Base de datos Relacional, el Esquema define sus tablas, sus campos en cada tabla y las relaciones entre cada campo y cada tabla.

Oracle generalmente asocia un 'username' como esquemas en este caso SYSTEM y HR (Recursos humanos).

Por otro lado MySQL presenta dos esquemas information_schema y MySQL ambos guardan información sobre privilegios y procedimientos del gestor y no deben ser eliminados.

Adelante, sin miedo…

Optamos por Detailed Configuration, de modo que se optimice la configuración del servidorMySQL

Ha llegado un momento crucial. Dependiendo del uso que vayamos a darle a nuestro servidor deberemos elegir una opción u otra, cada una con sus propios requerimientos de memoria. Puede que te guste la opción Developer Machine, para desarrolladores, la más apta para un uso de propósito general y la que menos recursos consume. Si vas a compartir servicios en esta máquina, probablemente Server Machine sea tu elección o, si vas a dedicarla exclusivamente como servidor SQL, puedes optar por Dedicated MySQL Server Machine, pues no te importará asignar la totalidad de los recursos a esta función.

De nuevo, para un uso de propósito general, te recomiendo la opción por defecto, Multifunctional Database.

InnoDB es el motor subyacente que dota de toda la potencia y seguridad a MySQL. Su funcionamiento requiere de unas tablas e índices cuya ubicación puedes configurar. Sin causas de fuerza mayor, acepta la opción por defecto.

Esta pantalla nos permite optimizar el funcionamiento del servidor en previsión del número de usos concurrentes. La opción por defecto, Decision Support (DSS) / OLAP será probablemente la que más te convenga.

Deja ambas opciones marcadas, tal como vienen por defecto. Es la más adecuada para un uso de propósito general o de aprendizaje, tanto si eres desarrollador como no. Aceptar conexiones TCP te permitirá conectarte al servidor desde otras máquinas (o desde la misma simulando un acceso web típico)

Hora de decidir qué codificación de caracteres emplearás, salvo que quieras empezar a trabajar con Unicode porque necesites soporte multilenguaje, probablemente Latin1 te sirva (opción por defecto).

Instalamos MySQL como un servicio de Windows (la opción más limpia) y lo marcamos para que el motor de la base de datos arranque por defecto y esté siempre a nuestra disposición. La alternativa es hacer esto manualmente.

Además, me aseguro de marcar que los ejecutables estén en la variable PATH, para poder invocar a MySQL desde cualquier lugar en la línea de comandos.

Pon una contraseña al usuario root. Esto siempre es lo más seguro.

Si lo deseas, puedes indicar que el usuario root pueda acceder desde una máquina diferente a esta, aunque debo advertirte de que eso tal vez no sea una buena práctica de seguridad.

Última etapa, listos para generar el fichero de configuración y arrancar el servicio.

Sólo damos al botón de Finalizar y terminamos con la configuración del DBMS.

2.1.8 Comandos Generales de Alta y Baja del DBMS

Una tabla es un sistema de elementos de datos (atributo - valores) que se organizan que usando un modelo vertical - columnas (que son identificados por su nombre)- y horizontal filas. Una tabla tiene un número específico de columnas, pero puede tener cualquier número de filas. Cada fila es identificada por los valores que aparecen en un subconjunto particular de la columna que se ha identificado por una llave primaria.

Una tabla de una base de datos es similar en apariencia a una hoja de cálculo, en cuanto a que los datos se almacenan en filas y columnas. Como consecuencia, normalmente es bastante fácil importar una hoja de cálculo en una tabla de una base de datos. La principal diferencia entre almacenar los datos en una hoja de cálculo y hacerlo en una base de datos es la forma de organizarse los datos.

MySQL

MySQL soporta varios motores de almacenamiento que tratan con distintos tipos de tabla. Los motores de almacenamiento de MySQL incluyen algunos que tratan con tablas transaccionales y otros que no lo hacen:

MyISAM: trata tablas no transaccionales. Proporciona almacenamiento y recuperación de datos rápida, así como posibilidad de búsquedas fulltext. MyISAM se soporta en todas las configuraciones MySQL, y es el motor de almacenamiento por defecto a no ser que tenga una configuración distinta a la que viene por defecto con MySQL.

El motor de almacenamiento MEMORY proporciona tablas en memoria. El motor de almacenamiento MERGE permite una colección de tablas MyISAM idénticas ser tratadas como una simple tabla. Como MyISAM, los motores de almacenamiento MEMORY y MERGE tratan tablas no transaccionales y ambos se incluyen en MySQL por defecto.

Nota: El motor de almacenamiento MEMORY anteriormente se conocía como HEAP.

Los motores de almacenamiento InnoDB y BDB proporcionan tablas transaccionales. BDB se incluye en la distribución binaria MySQL-Max en aquellos sistemas operativos que la soportan. InnoDB también se incluye por defecto en todas las distribuciones binarias de MySQL 5.0. En distribuciones fuente, puede activar o desactivar estos motores de almacenamiento configurando MySQL a su gusto.

El motor de almacenamiento EXAMPLE es un motor de almacenamiento 'tonto' que no hace nada. Puede crear tablas con este motor, pero no puede almacenar datos ni recuperarlos. El objetivo es que sirva como ejemplo en el código MySQL para ilustrar cómo escribir un motor de almacenamiento. Como tal, su interés primario es para desarrolladores.

NDB Cluster es el motor de almacenamiento usado por MySQL Cluster para implementar tablas que se particionan en varias máquinas. Está disponible en distribuciones binarias MySQL-Max 5.0. Este motor de almacenamiento está disponible para Linux, Solaris, y Mac OS X. Los autores mencionan que se añadirá soporte para este motor de almacenamiento en otras plataformas, incluyendo Windows en próximas versiones.

El motor de almacenamiento ARCHIVE se usa para guardar grandes cantidades de datos sin índices con una huella muy pequeña.

El motor de almacenamiento CSV guarda datos en archivos de texto usando formato de valores separados por comas.

El motor de almacenamiento FEDERATED se añadió en MySQL 5.0.3. Este motor guarda datos en una base de datos remota. En esta versión sólo funciona con MySQL a través de la API MySQL C Client. En futuras versiones, será capaz de conectar con otras fuentes de datos usando otros drivers o métodos de conexión clientes.

La versión 5 de MySQL crea por defecto tablas InnoDB que permiten el manejo de integridad referencial, transacciones. Al igual que las tablas regulares de Oracle. Para saber si el gestor de base de datos de MySQL que tenemos las soporta es necesario ejecutar la siguiente sentencia.

SHOW VARIABLES like '%innodb%';

Comando Describe

MySQL proporciona este comando que resulta útil para conocer la estructura de una tabla, las columnas que la forman y su tipo y restricciones. La sintáxis es la siguiente:

DESCRIBE nombre Tabla.

DESCRIBE f1;

Comando SHOW TABLES y SHOW CREATE TABLE

El comando SHOW TABLES muestra las tablas dentro de una base de datos y SHOW CREATE TABLES muestra la estructura de creación de la tabla.

Tablas Temporales

Las tablas temporales solo existen mientras la sesión está viva. Si se corre este código en un script de PHP (Cualquier otro lenguaje), la tabla temporal se destruirá automáticamente al término de la ejecución de la página. Si no específica MEMORY, la tabla se guardará por defecto en el disco.

CREATE TEMPORARY TABLE temporal (

ife INTEGER (13) PRIMARY KEY,

nombre CHAR (30) NOT NULL UNIQUE

);

Este tipo de tabla solo puede ser usada por el usuario que la crea.

Si creamos una tabla que tiene el mismo nombre que una existente en la base de datos, la que existe quedará oculta y trabajaremos sobre la temporal.

Tablas Memory (Head)

Se almacenan en memoria

Una tabla head no puede tener más de 1600 campos

Las tablas MEMORY usan una longitud de registro fija.

MEMORY no soporta columnas BLOB o TEXT.

MEMORY en MySQL 5.0 incluye soporte para columnas AUTO_INCREMENT e índices en columnas que contengan valores NULL.

Las tablas MEMORY se comparten entre todos los clientes (como cualquier otra tabla no-TEMPORARY).

CREATE TEMPORARY TABLE temporal (

ife INTEGER (13) PRIMARY KEY,

nombre CHAR (30) NOT NULL UNIQUE

) ENGINE = MEMORY;

Conclusión:

Los sistemas gestores de bases de datos, nos facilitan el desempeño y manejo de la información útil. Su funcionamiento depende de qué tanto provecho seamos capaces darle a estas herramientas tan poderosas, por tal razón es preciso conocer definir, manejar e identificar los SGBD para lograr extraer todo el potencial que encierran estos novedosos programas. Pero también es muy importante como es su estructura, características, procedimientos de instalación y configuración, de igual manera conocer sobre la memoria y sus diferentes tipos y los diferentes procesos que nos pueden ayudar en diferentes situaciones.