Hoy en día las
empresas manejan una gran cantidad de
datos. Cualquier
empresaque se precie
debe tener almacenados todos estos datos en una
base de datos para
poderrealizarlos mediante una aplicación profesional; sin esta funcionalidad resultaría imposible tratar
y manejar en su totalidad los datos que leva
a cabo
la empresa y se perdería un
tiempo y un
dinero muy valiosos
Uno de los pasos cruciales en la
construcciónde una aplicación que maneje una
base de datos, es sin duda, el
diseño de la base de datos.
Si las tablas no son definidas apropiadamente, podemos tener muchos dolores de cabeza al momento de ejecutar consultas a la base de datos para tratar de obtener algún tipo de
información.
No importa si nuestra base de datos tiene sólo
20 registros, o algunos cuantos miles, es importante asegurarnos que nuestra base de datos está correctamente diseñada para que tenga
eficiencia y que se pueda seguir utilizando por largo del tiempo.
En este artículo, se mencionarán algunos
principiosbásicos del diseño de base de datos y se tratarán algunas reglas que se deben seguir cuando se crean
bases de datos.
Dependiendo de los requerimientos de la base de datos, el diseño puede ser algo complejo, pero con algunas reglas simples que tengamos en la cabeza será mucho más fácil crear una base de datos perfecta para nuestro siguiente
proyecto.
Son muchas las consideraciones a tomar en
cuenta al momento de hacer el diseño de la base de datos, quizá las más fuertes sean:
- La velocidadde acceso,
- El tamaño de la información,
- El tipo de la información,
- Facilidad de acceso a la información,
- Facilidad para extraer la información requerida,
- El comportamiento del manejador de bases de datos con cada tipo de información.
No obstante que pueden desarrollarse
sistemas de procesamiento de
archivoe incluso manejadores de bases de datos basándose en la experiencia del
equipo de
desarrollo de
software logrando resultados altamente aceptables, siempre es recomendable la utilización de determinados estándares de diseño que garantizan el nivel de eficiencia mas alto en lo que se refiere a
almacenamiento y recuperación de la información.
De igual manera se obtiene
modelos que optimizan el aprovechamiento secundario y la sencillez y flexibilidad en las consultas que pueden proporcionarse al usuario.
OBJETIVOS DEL DISEÑO DE BASES DE DATOS Entre las metas más importantes que se persiguen al diseñar un
modelo de bases de datos, se encuentran las siguientes que pueden observarse en esta figura.
- Almacenar Solo La Información Necesaria.
A menudo pensamos en todo lo que quisiéramos que estuviera almacenado en una base de datos y diseñamos la base de datos para guardar dichos datos. Debemos de ser realistas acerca de nuestras necesidades y decidir qué información es realmente necesaria.
Frecuentemente podemos generar algunos datos sobre la marcha sin tener que almacenarlos en una tabla de una base de datos. En estos casos también tiene sentido hacer esto desde el punto de vista del desarrollo de la aplicación.
Si nunca antes hemos
oído hablar de la "
normalización de datos", no debemos temer. Mientras que la normalización puede parecer un tema complicado, nos podemos beneficiar ampliamente al entender los conceptos más elementales de la normalización.
Una de las formas más fáciles de entender esto es pensar en nuestras tablas como hojas de
cálculo. Por ejemplo, si quisiéramos seguir la pista de nuestra colección de
CD’s en una hoja de cálculo, podríamos diseñar algo parecido a lo que se
muestra en la siguiente tabla.
+------------+-------------+--------------+ .. +--------------+
| Álbum | track1 | track2 | | track10 |
+------------+-------------+--------------+ .. +--------------+
Esto parece razonable. Sin embargo el problema es que el número de pistas que tiene un
CD varía bastante. Esto significa que con este
método tendríamos que tener una
hoja de cálculorealmente grande para
albergar todos los datos, que en los peores casos podrían ser de hasta 20 pistas. Esto en definitiva no es nada bueno.
Uno de los
objetivosde una estructura de tabla normalizada es minimizar el número de "celdas vacías". El darnos cuenta de que cada lista de CD’s tiene un
conjunto fijo de campos (título, artista, año,
género) y un conjunto variable de atributos (el número de pistas) nos da una idea de cómo dividir los datos en múltiples tablas que luego podamos relacionar entre sí.
Es necesario que al realizar la estructura de una base de datos, esta sea flexible. La flexibilidad está en el hecho que podemos agregar datos al
sistema posteriormente sin tener que rescribir lo que ya tenemos. Por ejemplo, si quisiéramos agregar la información de los artistas de cada álbum, lo único que tenemos que hacer es crear una tabla artista que esté relacionada a la tabla álbum de la misma manera que la tabla pista. Por lo tanto, no tendremos que modificar la estructura de nuestras tablas actuales, simplemente agregar la que hace falta.
La eficiencia se refiere al hecho de que no tenemos duplicación de datos, y tampoco tenemos grandes cantidades de "celdas vacías".
El
objetivo principal del diseño de bases de datos es generar tablas que modelan los registros en los que guardaremos nuestra información.
Es importante que esta información se almacene sin redundancia para que se pueda tener una recuperación rápida y eficiente de los datos.
A través de la normalización tratamos de evitar ciertos defectos que nos conduzcan a un mal diseño y que lleven a un procesamiento menos eficaz de los datos.
Podríamos decir que estos son los principales objetivos de la normalización:
- Controlar la redundancia de la información.
- Evitar pérdidas de información.
- Capacidad para representar toda la información.
- Mantener la consistencia de los datos.
- Seleccionar el Tipo de Dato Adecuado.
Una vez identificadas todas las tablas y columnas que necesita la base de datos, debemos determinar el tipo de dato de cada
campo. Existen tres categorías principales que pueden aplicarse prácticamente a cualquier aplicación de bases de datos:
- Texto
- Números
- Fecha y hora
Cada uno de éstos presenta sus propias variantes, por lo que la elección del tipo de dato correcto no sólo influye en el tipo de información que se puede almacenar en cada campo, sino que afecta al rendimiento global de la base de datos.
A continuación se dan algunos consejos que nos ayudarán a elegir un tipo de dato adecuado para nuestras tablas:
- Identificar si una columna debe ser de tipo texto, numérico o de fecha.
- Elegir el subtipo más apropiado para cada columna.
- Configurar la longitud máxima para las columnas de texto y numéricas, así como otros atributos.
1.4. Utilizar Índices Apropiadamente
Los índices son un sistema especial que utilizan las bases de datos para mejorar su rendimiento global. Dado que los índices hacen que las consultas se ejecuten más rápido, podemos estar incitados a indexar todas las columnas de nuestras tablas.
Sin embargo, lo que tenemos que saber es que el usar índices tiene un
precio. Cada vez que hacemos un INSERT, UPDATE, REPLACE, o DELETE sobre una tabla,
MySQL tiene que actualizar cualquier índice en la tabla para reflejar los cambios en los datos.
¿Así que, cómo decidimos usar índices o no? La respuesta es "depende". De manera simple, depende que tipo de consultas ejecutamos y que tan frecuentemente lo hacemos, aunque realmente depende de muchas otras cosas.
Así que antes de indexar una columna, debemos considerar que porcentaje de
entradas en la tabla son duplicadas. Si el porcentaje es demasiado alto, seguramente no veremos alguna mejora con el uso de un índice. Ante la duda, no tenemos otra alternativa que probar.
1.5. Usar Consultas REPLACE
Existen ocasiones en las que deseamos insertar un
registro a menos de que éste ya se encuentre en la tabla. Si el registro ya existe, lo que quisiéramos hacer es una actualización de los datos.
La recomendación es simple y concreta, siempre que esté en nuestras manos, debemos usar la versión más reciente de MySQL que se encuentre disponible. Además de que las nuevas versiones frecuentemente incluyen muchas mejoras, cada vez son más estables y más rápidas. De esta manera, a la vez que sacamos provecho de las nuevas características incorporadas en MySQL, veremos significativos incrementos en la eficiencia de nuestro
servidor de bases de datos.
Cuando estamos trabajando con tablas muy grandes, suele suceder que ocasionalmente necesitemos ejecutar algunas consultas sobre un pequeño subconjunto de una gran cantidad de datos. En vez de ejecutar estas consultas sobre la tabla completa y hacer que MySQL encuentre cada vez los pocos registros que necesitamos, puede ser mucho más rápido seleccionar dichos registros en una tabla temporal y entonces ejecutar nuestras consultas sobre esta tabla.
Una tabla temporal existe mientras dure la conexión a MySQL. Cuando se interrumpe la conexión MySQL remueve automáticamente la tabla y libera el espacio que ésta usaba.
1.7. Recomendaciones.
El último paso del diseño de la base de datos es adoptar determinadas convenciones de nombres. Aunque MySQL es muy flexible en cuanto a la forma de asignar nombre a las bases de datos, tablas y columnas, he aquí algunas reglas que es conveniente observar:
- Utilizar caracteres alfanuméricos.
- Limitar los nombres a menos de 64 caracteres (es una restricción de MySQL).
- Utilizar el guión bajo (_) para separar palabras.
- Utilizar palabras en minúsculas (esto es más una preferencia personal que una regla).
- Los nombres de las tablas deberían ir en plural y los nombres de las columnas en singular (es igual una preferencia personal).
- Utilizar las letras ID en las columnas de clave primaria y foránea.
- En una tabla, colocar primero la clave primaria seguida de las claves foráneas.
- Los nombres de los campos deben ser descriptivos de su contenido.
- Los nombres de los campos deben ser unívocos entre tablas, excepción hecha de las claves.
Los puntos anteriores corresponden muchos de ellos a preferencias personales, más que a reglas que debamos de cumplir, y en consecuencia muchos de ellos pueden ser pasados por alto, sin embargo, lo más importante es que la
nomenclatura utilizada en nuestras bases de datos sea coherente y consistente con el fin de minimizar la posibilidad de errores al momento de crear una aplicación de bases de datos.
Todas las empresas requieren almacenar información. Desde siempre lo han hecho. La
información puede ser de todo tipo. Cada elemento informativo (nombre, dirección,
sueldo, etc.) es lo que se conoce como dato (en inglés data).
Las soluciones utilizadas por las empresas para almacenar los datos son diversas.
Antes de la aparición de la informática se almacenaban en ficheros con cajones y carpetas y fichas. Tras la aparición de la informática estos datos se almacenan en archivos digitales dentro de las unidades de almacenamiento del ordenador (a veces en archivos binarios, o en hojas de cálculo, ...).
Además las empresas requieren utilizar aplicaciones informáticas para realizar tareas
propias de la empresa a fin de mecanizar a las mismas. Estas aplicaciones requieren
manejar los datos de la empresa.
En los inicios de la era informática, cada programa almacenaba y utilizaba sus propios
datos de forma un tanto caótica. La ventaja de este sistema (la única ventaja), es que los
procesos eran independientes por lo que la modificación de uno no afectaba al resto. Pero tiene grandes inconvenientes:
Coste de almacenamiento elevado
Datos redundantes (se repiten continuamente)
Probabilidad alta de inconsistencia en los datos
Difícil modificación en los datos y facilidad de problemas de inconsistencia al
realizar esas modificaciones (ya que es difícil que esa modificación afecte a todos los
datos)
Lógicamente la solución a este problema es hacer que todas las aplicaciones utilicen los
mismos datos. Esto provoca que los datos deban estar mucho más protegidos y
controlados. Además los datos forman una estructura física y funcional que es lo que se
conoce como base de datos.
De esta forma una base de datos es una serie de datos relacionados que forman una
estructura lógica, es decir una estructura reconocible desde un programa informático.
Esa estructura no sólo contiene los datos en sí, sino la forma en la que se relacionan.
sistema de bases de datos
Un sistema de bases de datos sirve para integrar los datos. Lo componen los siguientes
elementos:
Hardware. Máquinas en las que se almacenan las bases de datos. Incorporan
unidades de almacenamiento masivo para este fin.
Diseño conceptual de bases de datos
bases de datos
Software. Es el sistema gestor de bases de datos. El encargado de administrar las
bases de datos.
Datos. Incluyen los datos que se necesitan almacenar y los metadatos que son
datos que sirven para describir lo que se almacena en la base de datos.
Usuarios. Personas que manipulan los datos del sistema. Hay tres categorías:
Usuarios finales. Aquellos que utilizan datos de la base de datos para su
trabajo cotidiano que no tiene por qué tener que ver con la informática.
Normalmente no utilizan la base de datos directamente, si no que utilizan
aplicaciones creadas para ellos a fin de facilitar la manipulación de los datos.
Estos usuarios sólo acceden a ciertos datos.
Desarrolladores. Analistas y programadores encargados de generar
aplicaciones para los usuarios finales.
Administradores. También llamados DBA (Data Base Administrator), se
encargan de gestionar las bases de datos.
Hay que tener en cuenta que las necesidades de los usuarios son muy diferentes en
función del tipo de usuario que sean: a los finales les interesa la facilidad de uso, a
los desarrolladores la potencia y flexibilidad de los lenguajes incorporados del
sistema de bases de datos, a los administradores herramientas de gestión avanzada
para la base de datos.
estructura de una base de datos
Las bases de datos están compuestas (como ya se han comentado), de datos y de
metadatos. Los metadatos son datos (valga la redundancia) que sirven para especificar la estructura de la base de datos; por ejemplo qué tipo de datos se almacenan (si son texto o números o fechas ...), qué nombre se le da a cada dato (nombre, apellidos,...), cómo están agrupados, cómo se relacionan,.... De este modo se producen dos visiones de la base de datos:
Estructura lógica. Indica la composición y distribución teórica de la base de
datos. La estructura lógica sirve para que las aplicaciones puedan utilizar los
elementos de la base de datos sin saber realmente cómo se están almacenando.
Es una estructura que permite idealizar a la base de datos. Sus elementos son
objetos, entidades, nodos, relaciones, enlaces,... que realmente no tienen presencia
real en la física del sistema. Por ello para acceder a los datos tiene que haber una
posibilidad de traducir la estructura lógica en la estructura física.
Estructura física. Es la estructura de los datos tan cual se almacenan en las
unidades de disco. La correspondencia entre la estructura lógica y la física se
almacena en la base de datos (en los metadatos).
ventajas de las bases de datos
Independencia de los datos y los programas y procesos. Esto permite
modificar los datos sin modificar el código de las aplicaciones
Menor redundancia. No hace falta tanta repetición de datos. Aunque, sólo los
buenos diseños de datos tienen poca redundancia.
Integridad de los datos. Mayor dificultad de perder los datos o de realizar
incoherencias con ellos.
Mayor seguridad en los datos. Al limitar el acceso a ciertos usuarios.
Datos más documentados. Gracias a los metadatos que permiten describir la
información de la base de datos.
Acceso a los datos más eficiente. La organización de los datos produce un
resultado más óptimo en rendimiento.
Menor espacio de almacenamiento. Gracias a una mejor estructuración de los
datos.
desventajas
Instalación costosa. El control y administración de bases de datos requiere de un
software y hardware poderoso
Requiere personal cualificado. Debido a la dificultad de manejo de este tipo de
sistemas.
Implantación larga y difícil. Debido a los puntos anteriores. La adaptación del
personal es mucho más complicada y lleva bastante tiempo.
Ausencia de estándares reales. Lo cual significa una excesiva dependencia
hacia los sistemas comerciales del mercado. Aunque hay una buena parte de esta
tecnología aceptada como estándar de hecho.
sistema gestor de bases de datos
Un sistema gestor de bases de datos o SGBD (aunque se suele utilizar más a menudo las siglas DBMS procedentes del inglés, Data Base Management System) es el software que permite a los usuarios procesar, describir, administrar y recuperar los datos almacenados en una base de datos.
DBMS
Diseño conceptual de bases de datos
El éxito del DBMS reside en mantener la seguridad e integridad de los datos. Lógicamente tiene que proporcionar herramientas a los distintos usuarios. Entre las herramientas que proporciona están:
Herramientas para la creación y especificación de los datos. Así como la estructura
de la base de datos.
Herramientas para administrar y crear la estructura física requerida en las unidades
de almacenamiento.
Herramientas para la manipulación de los datos de las bases de datos, para añadir,
modificar, suprimir o consultar datos.
Herramientas de recuperación en caso de desastre
Herramientas para la creación de copias de seguridad
Herramientas para la gestión de la comunicación de la base de datos
funciones de un DBMS
Función de descripción. Sirve para describir los datos, sus relaciones y sus
condiciones de acceso e integridad. Además del control de vistas de usuarios y
de la especificación de las características físicas de la base de datos. Para poder
realizar todas estas operaciones se utiliza un lenguaje de definición de datos o DDL.
Función de manipulación. Permite buscar, añadir, suprimir y modificar
datos de la base de datos. El DBMS proporciona una lenguaje de
manipulación de datos (DML) para realizar esta función.
Función de control. Incorpora las funciones que permiten una buena
comunicación con la base de datos. Además proporciona al DBA los
procedimientos necesarios para realizar su labor.
