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Definición de base de datos Clasificación entre otros tipos de bases de datos
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Autor: Edel Pedrol Alvarez
Tutor(as): Ing. Dania Fernández Aguilar Msc. Isleny Orta Rodríguez
Artemisa, Julio 2012
Declaro ser autor de la presente tesis y reconozco a la Universidad de las Ciencias Informáticas los derechos patrimoniales de la misma, con carácter exclusivo.
Para que así conste firmamos la presente a los ____ días del mes de ________ del año ________
Edel Pedrol Alvarez Autor
Ing. Dania Fernández Aguilar MSc. Isleny Orta Rodríguez Tutor(a) Co-Tutor(a)
Con este trabajo de diploma quiero agradecerle:
A mis padres por ayudarme en todo momento con sus consejos, por guiarme siempre por el camino correcto de la vida, por la confianza depositada en mí, por el sacrificio, la dedicación, el cariño y el apoyo incondicional. A mi hermana por apoyarme y aconsejarme en los momentos difíciles. A Guelmis por toda su dedicación en largas horas de trabajo, por comprenderme y apoyarme en los momentos necesarios, por orientarme y ayudarme en mi preparación como profesional. A mis amigos, gracias por haber compartido conmigo tantos momentos durante estos años. Le agradezco a mi tutora y co-tutora por su preocupación y orientación. A todos los profesores que de una forma u otra han contribuido en mi formación profesional.
Dedico este trabajo de diploma:
A mis padres por haber depositado toda la confianza en mí. A todas aquellas personas que me quieren y puedan sentirse orgullosos. A mi familia.
Introducción ..................................................................................................................... - 1 - Capítulo 1. Fundamentación Teórica ............................................................................... - 9 - 1.1. Conceptos asociados al dominio del problema. ................................................. - 9 - Bases de Datos ...................................................................................................... - 10 - Sistemas de Gestión de Bases de Datos................................................................ - 11 - 1.2. Clasificaciones de las bases de datos ............................................................. - 12 - 1.3. Arquitectura de las bases de datos.................................................................. - 13 - 1.3.1. Arquitectura de tres niveles ...................................................................... - 13 - 1.3.2. Tipos de Arquitectura ............................................................................... - 14 - 1.4. Diseño de base de datos. ................................................................................ - 17 - 1.4.1. Fases del diseño de las bases de datos ................................................... - 18 - 1.4.2. Modelos de datos ..................................................................................... - 20 - 1.5. Optimización de bases de datos...................................................................... - 22 - 1.6. Características de los SBGD ........................................................................... - 23 - 1.6.1. Componentes de un SGBD ...................................................................... - 24 - 1.6.2. Clasificación de los Sistemas de Gestión de Base de Datos .................... - 24 - 1.7. Sistemas de Gestión de Bases de Datos Relacionales ................................... - 25 - 1.8. Metodología a emplear para el desarrollo de la solución ................................. - 27 - 1.8.1. Metodologías Robustas: Proceso Unificado de Desarrollo (RUP) ............ - 27 - 1.8.2. Metodologías Ágiles: SXP ........................................................................ - 28 - Fundamentos de la selección ................................................................................. - 29 - 1.9. Herramientas a emplear para el desarrollo de la solución ............................... - 29 - 1.9.1. Herramientas CASE ................................................................................. - 29 - 1.9.2. Herramientas utilizadas al diseñar el acceso a los datos. ......................... - 31 - Capítulo 2. Diseño de Bases de Datos Relacionales ..................................................... - 34 - 2.1. Transformación de un esquema único en varios ............................................. - 34 - 2.2. Consideraciones generales de nomenclatura de la BD del SIGOB.................. - 35 - 2.3. Propuestas de integración de los nomencladores comunes. ........................... - 36 - 2.4. Metodología para el diseño de bases de datos ............................................... - 37 - 2.5. Patrones de Diseño a utilizar ........................................................................... - 37 -
Representación de objetos como tablas ................................................................. - 38 - Representación de relaciones como tablas ............................................................ - 38 - Identificador de objetos .......................................................................................... - 39 - Referencia de llaves foráneas ................................................................................ - 39 - Representar una herencia en una base de datos relacional ................................... - 39 - Claves subrogadas ................................................................................................. - 40 - 2.6. Normalización ................................................................................................. - 40 - 2.7. Requisitos funcionales..................................................................................... - 42 - 2.8. Modelos de datos ............................................................................................ - 43 - 2.8.1. Modelo-Entidad-Relación ......................................................................... - 43 - 2.8.2. Modelo Físico ........................................................................................... - 48 - Capítulo 3. Implementación de la Capa de Acceso a Datos y Validación del diseño realizado ........................................................................................................................ - 51 - 3.1. Persistencia de Datos ..................................................................................... - 51 - 3.2. Implementación de las Entidades .................................................................... - 52 - 3.3. Utilización de la clase abstracta “AbstractEntity” ............................................ - 55 - 3.4. Utilización del DAO Genérico. ......................................................................... - 56 - 3.5. Validación teórica del diseño realizado. ........................................................... - 57 - 3.5.1. Integridad de los datos ............................................................................. - 58 - 3.5.2. Análisis de redundancia de la información ............................................... - 60 - 3.5.3. Análisis de la seguridad de la BD ............................................................. - 61 - 3.6. Validación funcional ........................................................................................ - 61 - 3.6.1. Prueba de volumen .................................................................................. - 62 - 3.6.2. Pruebas a la capa de acceso a datos. ...................................................... - 62 - 3.7. Aporte social y económico ............................................................................... - 62 - Conclusiones Generales ............................................................................................... - 64 - Recomendaciones ......................................................................................................... - 65 - Referencias Bibliográficas ............................................................................................. - 66 - Bibliografía .................................................................................................................... - 67 -
Esta evolución ha permitido la creación de modos de almacenamiento para pequeñas cantidades de información como son los ficheros XML, hasta llegar a las bases de datos que permiten almacenar enormes cantidades de información.
Las bases de datos propician la toma de decisiones a través del uso de un lenguaje que se creó específicamente para las mismas denominado Structured Query Languaje (SQL). A través del uso del mismo se propicia la toma de decisiones y se posibilita manejar los datos a través de consultas donde se analizan volúmenes considerables de información.
Estas bases de datos utilizadas no podían ser mantenidas con la integridad, seguridad y confidencialidad que se necesitaba y es por ello que se crean los Sistemas de Gestión de Bases de datos (SGBD) de modo que facilitaran el proceso de diseño de aplicaciones, proporcionaran tratamientos más eficientes con más rapidez y dieran la mayor flexibilidad posible a los usuarios.
La necesidad de tener una visión global de la empresa y de interrelacionar diferentes aplicaciones que utilizan BD diferentes, junto con la facilidad que proporciona el uso de las redes para la intercomunicación entre ordenadores ha conducido al desarrollo de los SGBD actuales. Estos permiten que un programa pueda trabajar con diferentes BD como si se tratase de una sola, esto es lo que se conoce como base de datos distribuida.
Esta distribución ideal se consigue cuando las diferentes BD son soportadas por una misma marca de SGBD, es decir, cuando existe homogeneidad; sin embargo, esto no es tan sencillo si los SGBD son heterogéneos.
En la actualidad, gracias principalmente a la estandarización del lenguaje SQL, los SGBD de marcas diferentes pueden darse servicio unos a otros y colaborar para proporcionar servicio a un programa de aplicación.
En el mundo actualmente debido a la necesidad de informatizar los procesos de las empresas u organizaciones se utilizan los Sistemas Informativos (SI), puesto que trabajar en ellos permite tener el poder de los datos de una organización y así poder incidir sobre ellos en la gestión oportuna de la información y el conocimiento organizacional, para la toma oportuna de decisiones institucionales.
Estos SI necesitan de sistemas de bases de datos que permitan almacenar las grandes cantidades de información generada de una forma organizada, garantizando que esta sea accesible de modo que ahorre tiempo y esfuerzo acorde con el uso de las nuevas tecnologías de la información.
Por las razones antes mencionadas se puede advertir y comprender la necesidad y el impacto del programa de Informatización de la Sociedad Cubana que se ha venido consolidando en estos últimos años, en el cual ha participado activamente la Universidad de las Ciencias Informáticas (UCI) junto a sus tres facultades regionales ubicadas en las provincias de Artemisa, Ciego de Ávila y Granma.
Como parte de este programa nuestro país se ha trazado como objetivo informatizar los procesos de sus principales instituciones y organizaciones en cada una de sus provincias. La estrategia a seguir consiste en el desarrollo de sistemas de información, tratando de remediar problemas de carácter organizativo para lograr la correcta gestión de la información con el uso de sistemas de bases de datos que faciliten el trabajo en los mismos.
Una de las provincias que se caracterizaba por poseer graves problemas organizativos era La Habana, debido a esto la dirección del país decidió en el año 2010 que a partir del 2011 la misma seria dividida en dos nuevas provincias que
También se evidencian graves problemas de seguridad, pues no están definidos niveles de accesibilidad a la información que se maneja y esta pudiera ser alterada por fuentes no confiables, además el usuario que necesite en un momento determinado obtener información de varias direcciones simultáneamente tendrá que realizar búsquedas por muchas tablas por lo que se hace difícil generar reportes inmediatos con la calidad requerida, además de que se invierten grandes cantidades de horas hombre en la búsqueda y consulta de estos datos.
Partiendo de la necesidad de lograr el éxito del proyecto “Sistema Informativo de la Administración Provincial de Artemisa” y al ser la base de datos un elemento vital dentro de la gestión de la información, se arriba al siguiente problema de investigación :
¿Cómo mejorar los procesos de almacenamiento de datos existentes en la Administración Provincial de manera que se contribuya a la integridad, seguridad y el acceso concurrente de los datos gestionados en cada una de sus direcciones?
Posteriormente de haber realizado un análisis de la situación actual, la investigación enmarca su objeto de estudio en: proceso de gestión de datos, delimitando el campo de acción: Base de Datos relacional relativa a los procesos de almacenamiento de datos.
Para darle cumplimiento a la investigación se propone, como objetivo general: Desarrollar la Base de Datos para el Sistema Informativo de la Administración Provincial de Artemisa que contribuya a la integridad, seguridad y el acceso concurrente de los datos gestionados en cada una de sus direcciones.
Para darle cumplimiento al objetivo general que se propone se definen como Objetivos específicos :
Teniendo en cuenta la situación descrita se formuló la siguiente idea a defender: Mediante el diseño y la implementación de la base de datos relacional del Sistema Informativo de la Administración Provincial de Artemisa se contribuirá a la integridad, seguridad y el acceso concurrente de los datos gestionados en cada una de sus direcciones.
Para darle cumplimiento a los objetivos específicos se definen las siguientes Tareas de la Investigación:
Para dar cumplimiento a las tareas de la investigación propuestas anteriormente se emplearon métodos científicos de la investigación Teóricos y Empíricos.
Como métodos teóricos se utilizaron: Analítico – Sintético: Este método fue utilizado para realizar un análisis de las tendencias actuales en cuanto al diseño e implementación de bases de datos relacionales, se tuvo en cuenta para esto, los requisitos del sistema y de ahí se sintetizó como realizar la propuesta planteada.
Capítulo 1: Fundamentación teórica : En este capítulo se realiza una fundamentación teórica sobre la que se basa este trabajo de diploma, teniendo en cuenta la tecnología, herramientas y gestores empleados para la realización de la propuesta.
Capítulo 2: Diseño de Bases de Datos Relacionales: En este capítulo se describen los patrones de diseño y metodologías a utilizar en el diseño de la BD. También la creación de varios esquemas, propuesta de integración de nomencladores comunes, normalización, además de una descripción detallada de las entidades para el esquema de administración de la base de datos SIBOB.
Capítulo 3: Implementación de la capa de acceso a datos y validación del diseño realizado: Implementación de la capa de acceso a datos, mostrando el uso de Hibernate y de otros elementos importantes en el proceso. Se realiza la validación teórica y funcional del diseño de la base de datos teniendo en cuenta aspectos como la integridad, la seguridad, el análisis de la redundancia de la información y cómo responde el sistema a las pruebas.
Capítulo 1. Fundamentación Teórica
Introducción
En el siguiente capítulo se abordan aspectos importantes de las Bases de Datos, desde su surgimiento hasta la actualidad, además de conceptos y características asociadas a las mismas. Se realiza un análisis de los diferentes elementos significativos relacionados con la arquitectura y diseño de las BD. Se abordan las tendencias tecnológicas y herramientas más usadas para lograr el correcto funcionamiento de las mismas y sustentar a través de estos conocimientos la solución del sistema Informativo de la AP.
1.1. Conceptos asociados al dominio del problema.
Originalmente las aplicaciones cubrían necesidades muy específicas de procesamiento, se centraban en una tarea específica, el modo en que se almacenaba y trabajaba con la información en las mismas era a través de los sistemas de ficheros.
Los sistemas de ficheros son un conjunto de programas con los que trabajaban los usuarios finales de una aplicación, estos permitían que cada programa controlara sus propios datos. El trabajo con los sistemas de ficheros traía asociadas desventajas considerables, tales como:
Redundancia e inconsistencia de los datos. Dependencia de los datos física-lógica. Dificultad para tener acceso a los datos, proliferación de programas. Separación y aislamiento de los datos. Dificultad para el acceso concurrente. Dependencia de la estructura del fichero con el lenguaje de programación. Problemas en la seguridad de los datos. Problemas de integridad de datos.
capaz de recoger el máximo contenido semántico; su finalidad es servir a una o más aplicaciones de la mejor forma posible. Los datos se almacenan de modo que resulten independientes de los programas que los usan; se emplean métodos para incluir nuevos datos y para modificar o extraer los datos almacenados.
El autor de la presente tesis de grado una vez analizados los conceptos mencionados anteriormente realiza la definición operacional de base de datos siguiente:
Una base de datos (BD) es un conjunto de datos agrupados o estructurados que están interrelacionados entre si y pueden ser variables en el tiempo. Su finalidad es ser utilizada en un sistema informativo o de aplicaciones de una entidad u organismo combinando los datos de manera que parezcan estar en una sola ubicación.
Sistemas de Gestión de Bases de Datos
Un sistema de Gestión de la Base de Datos (SGBD) no es más que un conjunto coordinado de programas, procedimientos, lenguajes, etc., que suministra a los distintos tipos de usuarios los medios necesarios para describir y manipular los datos almacenados en la base, garantizando su seguridad. Las operaciones típicas que debe realizar un SGBD pueden resumirse en aquellas que afectan a la totalidad de los datos (o a todos los registros de un determinado tipo) y las que tienen lugar sobre registros concretos.
Entre las principales definiciones que se conocen hoy en el mundo acerca de los sistemas de gestión de bases de datos figuran:
¨Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) consiste en una colección de datos interrelacionados y un conjunto de programas para acceder a los mismos.¨ (SIGMUR, 2011)
¨Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) es el conjunto de programas que permiten definir, manipular y utilizar la información que contienen las bases de datos, realizar todas las tareas de administración necesarias para mantenerlas operativas, mantener su integridad, confidencialidad y seguridad. Una BD nunca se accede o manipula directamente sino a través del SGBD. Se puede considerar al SGBD como la interfaz entre el usuario y la BD.¨ (Nc, 2011)
De los conceptos mencionados anteriormente se selecciona para este trabajo de diploma el definido por el autor ¨NC Jeisson, 2011¨.
1.2. Clasificaciones de las bases de datos
Las bases de datos se pueden clasificar de diferentes formas.
Según la forma en que cambia la información almacenada:
Estáticas: en estas no se puede modificar la información que almacenan o sea, son de sólo lectura permitiendo únicamente consultar datos. Este tipo es utilizado básicamente para almacenar datos acumulativos o históricos sobre los cuales se podrán realizar estudios acerca de su comportamiento.
Dinámicas: Son aquellas bases de datos en las que la información almacenada cambia constantemente o a lo largo del tiempo. Sobre ellas se pueden realizar operaciones tales como: actualización, borrado y adición de datos, además de las operaciones fundamentales de consulta.
Según la información que almacenan:
