Bases de datos

Arquitectura de los
sistemas de bases de datos

Hay tres características importantes inherentes a
los sistemas de bases de datos:

• 1. la separación entre los programas de
  aplicación y los datos,

• 2. el manejo de múltiples vistas por
  parte de los usuarios y

• 3. el uso de un catálogo para almacenar
  el esquema de la base de datos.

El objetivo de la arquitectura de tres niveles es el de
separar los programas de aplicación de la base de datos
física. En esta arquitectura, el esquema de una base de
datos se define en tres niveles de abstracción
distintos:

• Nivel Interno: se describe la
  estructura física de la base de datos mediante
  un esquema interno. Este esquema se especifica
  mediante un modelo físico y describe todos los
  detalles para el almacenamiento de la base de datos,
  así como los métodos de acceso.

• Nivel Conceptual: se describe la
  estructura de toda la base de datos para una comunidad de
  usuarios (todos los de una empresa u organización),
  mediante un esquema conceptual: Este esquema
  oculta los detalles de las estructuras de almacenamiento y se
  concentra en describir entidades, atributos, relaciones,
  operaciones de los usuarios y restricciones. En este nivel se
  puede utilizar un modelo conceptual o un modelo lógico
  para especificar el esquema.

• Nivel Externo se describen
  varios esquemas externos o vistas
  de usuario. Cada esquema externo describe la parte de la
  base de datos que interesa a un grupo de usuarios
  determinado, y oculta a ese grupo el resto de la base de
  datos. En este nivel se puede utilizar un modelo conceptual o
  un modelo lógico para especificar los
  esquemas.

La mayoría de los SGBD no distinguen del todo los
tres niveles. Algunos incluyen detalles del nivel físico
en el esquema conceptual. En casi todos los SGBD que se manejan
vistas de usuario, los esquemas externos se especifican con el
mismo modelo de datos que describe la información a nivel
conceptual, aunque en algunos se pueden utilizar diferentes
modelos de datos en los niveles: conceptual y externo.

Hay que destacar que los tres esquemas no son más
que descripciones de los mismos datos pero con distintos niveles
de abstracción. Los únicos datos que existen
realmente están a nivel físico, almacenados en un
dispositivo como puede ser un disco. En un SGBD basado en la
arquitectura de tres niveles, cada grupo de usuarios hace
referencia exclusivamente a su propio esquema externo. Por lo
tanto, el SGBD debe transformar cualquier petición
expresada en términos de un esquema externo a una
petición expresada en términos del esquema
conceptual, y luego, a una petición en el esquema interno,
que se procesará sobre la base de datos almacenada. Si la
petición es de una obtención (consulta) de datos,
será preciso modificar el formato de la información
extraída de la base de datos almacenada, para que coincida
con la vista externa del usuario. El proceso de transformar
peticiones y resultados de un nivel a otro se
denomina correspondencia o transformación.
Estas correspondencias pueden requerir bastante tiempo, por lo
que algunos SGBD no cuentan con vistas externas.

La arquitectura de tres niveles es útil para
explicar el concepto de independencia de
datos que podemos definir como la capacidad para
modificar el esquema en un nivel del sistema sin tener que
modificar el esquema del nivel inmediato superior. Se pueden
definir dos tipos de independencia de datos:

• La independencia
  lógica es la capacidad de modificar el
  esquema conceptual sin tener que alterar los esquemas
  externos ni los programas de aplicación. Se puede
  modificar el esquema conceptual para ampliar la base de datos
  o para reducirla. Si, por ejemplo, se reduce la base de datos
  eliminando una entidad, los esquemas externos que no se
  refieran a ella no deberán verse afectados.

• La independencia
  física es la capacidad de modificar el
  esquema interno sin tener que alterar el esquema conceptual
  (o los externos). Por ejemplo, puede ser necesario
  reorganizar ciertos ficheros físicos con el fin de
  mejorar el rendimiento de las operaciones de consulta o de
  actualización de datos. Dado que la independencia
  física se refiere sólo a la separación
  entre las aplicaciones y las estructuras físicas de
  almacenamiento, es más fácil de conseguir que
  la independencia lógica.