Introducción al sistema gestor de base de datos (SGBD)

Prácticamente ningún ordenador o aplicación web podrían funcionar sin un sistema de base de datos, por lo que no viene mal familiarizarse con los conceptos básicos relacionados con este tema. El sistema de gestión de base de datos subyacente a toda base de datos es tan importante como el propio conjunto de los datos, ya que no sería posible administrarlos sin él.

¿Qué es un data management system (DBMS)?

La propia base de datos y el sistema gestor de base de datos o SGBD (también llamado DBMS, del inglés database management system) conforman lo que se denomina el sistema de base de datos (a veces, se utiliza simplemente el término base de datos para denominarlo). En términos generales, un SGBD es un software que sigue un modelo de sistema de base de datos y, por lo tanto, resulta decisivo a la hora de configurarla, administrarla y utilizarla. Solo cuando el sistema gestor de base de datos está instalado y configurado, los usuarios pueden introducir y consultar los datos. Los permisos de lectura y escritura, así como las funciones de administración generales, se establecen mediante las interfaces específicas de la aplicación y el lenguaje de definición de datos correspondiente. El más conocido de estos lenguajes es SQL (Structured Query Language, lenguaje de consulta estructurada).

Nota

Los términos sistema gestor de base de datos (SGBD) y base de datos suelen utilizarse indistintamente cuando se habla del software que se emplea para administrar bases de datos. No obstante, la base de datos en sí solo consta de los propios datos en forma estructurada, mientras que el SGBD es el elemento básico para materializar estas estructuras.

¿Cuáles son los componentes de un SGBD?

Un sistema de gestión de base de datos consta de varios componentes, todos los cuales contribuyen al buen funcionamiento del software. Los elementos básicos que lo conforman son tres: el diccionario de datos, el lenguaje de definición de datos y el lenguaje de manipulación de datos.

  • Diccionario de datos: consiste en una lista de metadatos que reflejan las características de los diversos tipos de datos incluidos en la base de datos. Además, estos metadatos informan sobre los permisos de uso de cada registro y su representación física. De esta manera, el diccionario proporciona toda la información relevante sobre los datos almacenados.
  • Lenguaje de definición de datos: el lenguaje de definición de datos, también llamado lenguaje de base de datos o DDL (data definition language), sirve para estructurar el contenido de la base de datos. Gracias a este lenguaje, es posible crear, modificar y eliminar objetos individuales, como referencias, relaciones o derechos de usuario.
  • Lenguaje de manipulación de datos: mediante el lenguaje de manipulación de datos o DML (data manipulation language), se pueden introducir nuevos registros en la base de datos, así como eliminar, modificar y consultar los que ya contiene. Este lenguaje también permite comprimir y extraer los datos.

Tareas, funciones y propiedades del sistema gestor de base de datos

El sistema de gestión de base de datos es el componente más importante de un sistema de base de datos. Sin él, no sería posible administrar, controlar o supervisar la base de datos. Este software también es responsable de gestionar todos sus permisos de lectura y escritura. Un término que suele utilizarse mucho para resumir las funciones y propiedades de las transacciones de los sistemas gestores de base de datos es ACID, siglas de los términos en inglés atomicity, consistency, isolation y durability (es decir, atomicidad, consistencia, aislamiento y permanencia). Estos cuatro conceptos engloban los requisitos más importantes de un SGBD:

  • La atomicidad o integridad describe la propiedad de “todo o nada” de los SGBD, por la que todas las fases de una transacción deben finalizarse por completo y en el orden correcto para que esta sea válida.
  • La consistencia implica que las transacciones completadas no afecten la estabilidad de la base de datos, lo que requiere supervisarlas constantemente.
  • El aislamiento es la propiedad que asegura que las transacciones no obstaculicen a las demás, de lo que, por lo general, se encargan algunas funciones de bloqueo.
  • La permanencia implica que todos los datos queden almacenados permanentemente en el SGBD, no solo después de una transacción correcta, sino también o especialmente en caso de error o caída del sistema. Los registros de las transacciones, donde quedan anotados todos los procesos del SGBD, son fundamentales para garantizar la permanencia.

En la siguiente tabla, te mostramos una clasificación distinta de las funciones y propiedades de los sistemas gestores de base de datos, que va más allá del modelo ACID.

Función/propiedad Definición    
Almacenamiento de datos La base de datos almacena texto, documentos, contraseñas y otros datos digitales que pueden consultarse.    
Edición de datos La mayoría de las bases de datos permiten editar directamente los datos almacenados, según los derechos de acceso.    
Eliminación de datos Los registros que contiene la base de datos pueden eliminarse por completo. En algunos casos, es posible recuperar los datos borrados, mientras que, en otros, la información se pierde para siempre.    
Administración de metadatos Por lo general, en la base de datos, la información se almacena con metadatos o metaetiquetas que, por ejemplo, ayudan a organizarla y facilitan la función de búsqueda. Los derechos de acceso también suelen regularse mediante metadatos.La administración de los datos consiste en cuatro operaciones fundamentales: create (crear), read/retrieve (leer/recuperar), update (actualizar) y delete (borrar). Este concepto, conocido como ((principio CRUD websites/web-entwicklung/crud-die-wichtigsten-Datenbankoperationen/)), es el pilar de la gestión de los datos.  
Seguridad de los datos La base de datos debe ser segura para evitar el acceso de personas no autorizadas. Para mantener la seguridad de los datos, además de implementar un método de cifrado eficaz, hay que administrar la base de datos cuidadosamente, sobre todo por parte del administrador principal. Ante todo, mantener la seguridad se basa en tomar las precauciones técnicas necesarias para evitar que los datos se pierdan o sean manipulados, lo que representa un aspecto central de la {{protección de datos El RGPD y las bases de datos https://blog.ec4u.com/en/database-foundation-for-gdpr/}}.
Integridad de los datos Con integridad nos referimos a que la información contenida en la base de datos se adhiera a ciertas normas para garantizar su coherencia, así como a definir su lógica comercial. Solo así se garantiza que el conjunto de la base de datos funcione de manera coherente y constante. En el modelo de base de datos relacional, se aplican cuatro de estas normas: integridad de dominio, integridad de entidad, integridad referencial y coherencia lógica.    
Modo multiusuario Las aplicaciones de la base de datos permiten acceder a ella desde varios dispositivos. En el modo multiusuario, es fundamental distribuir adecuadamente los derechos y mantener la seguridad de los datos. Otro reto para las bases de datos con esta función es mantener la coherencia de los datos cuando muchos usuarios los consultan y editan, sin afectar demasiado el rendimiento.    
Optimización de consulta En el aspecto técnico, la base de datos debe optimizar el procesamiento de cada consulta al máximo para garantizar un buen rendimiento. Si la base de datos tiene que “dar muchas vueltas” para consultar los datos, el rendimiento general del sistema se verá afectado.    
Triggers y stored procedures De estos procedimientos se encargan unas miniaplicaciones almacenadas en el SGBD, que se activan automáticamente (trigger) como consecuencia de algunas acciones, con el objetivo de mejorar la integridad de los datos, entre otros. Los triggers y stored procedures son procesos típicos de las bases de datos relacionales; el último también puede contribuir a la seguridad del sistema si al usuario solo se le permite realizar acciones a través de procedimientos predefinidos.    
Transparencia del sistema La transparencia del sistema es especialmente importante para los sistemas distribuidos: al impedir que el usuario distribuya e implemente los datos, el uso de la base de datos distribuida es similar al de una base de datos centralizada. Mediante diferentes niveles de transparencia del sistema, se muestran u ocultan los procesos en segundo plano. El objetivo principal, no obstante, es simplificar el uso lo máximo posible.    
Nota

Si administras tu propia base de datos, es fundamental que sepas proteger la seguridad de los datos de manera integral.

¿Qué tipos de SGBD existen?

El objetivo de instalar un sistema gestor de base de datos es administrar los registros de la mejor manera posible. Como ya hemos mencionado, existen varios modelos para ello, que difieren básicamente en la manera en que se estructuran los datos. Por lo tanto, decidirse por un DBMS siempre implica decantarse por un modelo de base de datos concreto. Existen los siguientes modelos de bases de datos:

  • Relacional
  • Jerárquica
  • De red
  • Orientada a objetos
  • Orientada a documentos

El más común y popular es el modelo de base de datos relacional, en el que los datos se estructuran en filas de tabla. La ventaja de este modelo radica en la posibilidad de crear diferentes relaciones entre las filas y presentarlas en columnas. El procedimiento es diferente al del modelo de base de datos jerárquico, donde los diferentes datos se organizan en relaciones padre-hijo, en una estructura similar a la de un árbol.

Otros enfoques para organizar los datos son el modelo de base de datos de red, donde los datos, como el nombre indica, se estructuran en forma de red, o el modelo de bases de datos orientada a objetos, en el que no solo importa la relación entre los registros de datos, sino también el concepto de la herencia: esto significa que los objetos pueden transferir algunos de sus atributos a otros objetos, lo que se regula a través del SGBD.

Por su parte, el modelo de base de datos orientado a documentos permite almacenar los registros de datos en diferentes documentos.

Sistema gestor de base de datos: resumen de ventajas e inconvenientes

Los SGBD, el pilar de todas las bases de datos, presentan varias ventajas y puntos fuertes, aunque, como cualquier otro software, también tienen algunos inconvenientes, como puedes ver en la siguiente lista:

Ventajas de los sistemas gestores de base de datos:

  • Gestión fácil de grandes conjuntos de datos
  • Acceso sencillo y eficaz a los datos almacenados
  • Gran flexibilidad
  • Integridad y consistencia de los datos
  • Control de acceso del usuario (seguridad y protección de datos)
  • Alta disponibilidad

Inconvenientes de los sistemas gestores de base de datos:

  • Inversión inicial relativamente elevada (incluidos costes de hardware adicionales)
  • Bastante menos eficaz para el software especial
  • Se requieren empleados cualificados (administradores de bases de datos)
  • Mayor vulnerabilidad por el hecho de centralizar los datos

Ejemplos de SGBD: sistemas más populares

De entre los numerosos sistemas gestores de bases de datos que existen, estos son los 15 más populares y utilizados:

  • Microsoft Access (relacional)
  • Microsoft SQL Server (relacional)
  • MySQL (relacional)
  • Oracle Database (relacional)
  • OrientDB (orientado a documentos)
  • CouchDB (orientado a documentos)
  • Db2 de IBM (relacional)
  • IMS de IBM (jerárquico)
  • IBM Informix (relacional)
  • MariaDB (relacional)
  • Sybase ASE (relacional)
  • MongoDB (orientado a documentos)
  • PostgreSQL (combina relacional y orientado a objetos)
  • Firebird (relacional)
  • Caché (jerárquico)

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