Los sistemas de base de datos relacionales son aquellos que almacenan y administran de manera lógica los datos en forma de tablas. Una TABLA es, a su vez, un método para presentar los datos en la forma de filas y columnas.
Cada columna representa un campo único de un registro. Varias de estas columnas o campo componen un registro, proveyendo información significativa e interrelacionada. Cada registro es representado en una fila. Una tabla puede consistir en varias columnas. Muchas de las tablas que poseen datos interrelacionados e interdependientes son agrupadas por medio de el establecimiento de relaciones entre ellas. Al administrar las tablas y sus relaciones, encontramos los medios para insertar, borrar, consultar y actualizar la información de un sistema RDBMS.
Figura 1
En la tabla anterior, la tabla Empleados consiste en tres columnas y tres filas. Las columnas o campo conforman un registro lógico, correspondiente a un empleado. La tabla Empleados esta relacionada con la tabla de Departamentos por medio de una columna "Numero de Departamento" que aparece en ambas tablas.
Llave Primaria
Hemos visto que los datos son almacenados de manera lógica en tablas en la Bases de datos relacionales. Cada tabla tiene un nombre único. Para identificar una fila particular en una tabla, se usa una columna o combinación de columnas. Esta columna debe ser tal que identifique de manera única e inequívoca cada fila. No puede haber mas de dos filas (registros) en una tabla que tengan el mismo valor para la columna que haya sido elegida como llave primaria. Una columna identificada como la llave primaria no puede tener valores duplicados no nulos. Por ejemplo, considerando la tabla de Empleados presentada en la Figura No. 1, podemos ver que cada empleado tiene un único numero de empleado. La columna "NUM-EMP" puede ser escogida como la llave primaria. Similarmente, la columna "NUM-DEPT" en la tabla de Departamentos puede ser igualmente una llave primaria.
Llave Foránea
La llave primaria y la llave foránea son usadas para establecer relaciones entre tablas. En la Figura No. 1 el dominio de los valores de la columna "NUM-DEPT" de la tabla Empleados se encuentra dentro del rango de valores de la columna "NUM-DEPT" de la tabla Departamentos. Un empleado deber pertenecer a un Departamento que esté listado en la tabla Departamentos. Se considera entonces que la columna "NUM-DEPT" en la tabla Empleados es una llave foránea. De esta manera, la existencia de esta llave foránea en la tabla Empleados controla que no pueda ser ingresado un nuevo registro de un empleado si este no pertenece primero a un Departamento. Si el empleado que desea ingresarse a la tabla trabaja en un Departamento que no esta listado en la tabla Departamentos, primero debe crearse el registro del Departamento en su respectiva tabla, y luego si procedemos a ingresar al empleado. Este tipo de control que impone la asignación de una llave foránea en una tabla es de mucha utilidad para evitar la existencia de registros huérfanos y para evitar la incongruencia de datos, temas que veremos mas adelante. Además, como dijimos al principio, la llave foránea nos permite relacionar dos tablas, lo cual nos permite compartir y repartir la información de manera que no tengamos los mismos datos duplicados en varias tablas. Estos conceptos serán aterrizados en la sección de Normalización de tablas que se estudiará en un capitulo posterior.
FIGURA 2
En la figura No. 2 hemos establecido la siguiente convención: En los esquemas de tablas, las llaves primarias están subrayadas. Igualmente diagramaremos restricciones de integridad referencial a través de líneas de conexión que van desde cada llave foránea hasta la llave primaria que referencie. Para que haya mejor claridad, la punta de la flecha deberá apuntar hacia la llave primaria de la tabla referenciada
Nulos
Un Nulo se puede interpretar como un valor indefinido o como ningún valor. Los nulos son usados en las columnas donde se desconozca su valor. Un nulo no significan espacios en blanco. Un valor "nulo" no puede ser usado para hacer ningún cálculo u operaciones de comparación. Un "nulo" puede ser comparable a un infinito. Un "nulo" no es igual a otro "nulo".
Vistas
Los RDBMS gestionan la estructura física de los datos y su almacenamiento. Con esta funcionalidad, el RDBMS se convierte en una herramienta de gran utilidad. Sin embargo, desde el punto de vista del usuario, se podría discutir que los RDBMS han hecho las cosas más complicadas, ya que ahora los usuarios ven más datos de los que realmente quieren o necesitan, puesto que ven la base de datos completa. Conscientes de este problema, los RDBMS proporcionan un mecanismo de vistas que permite que cada usuario tenga su propia vista o visión de la base de datos. El lenguaje de definición de datos permite definir vistas como subconjuntos de la base de datos. Las vistas, además de reducir la complejidad permitiendo que cada usuario vea sólo la parte de la base de datos que necesita, tienen otras ventajas:
Las vistas proporcionan un nivel de seguridad, ya que permiten excluir datos para que ciertos usuarios no los vean. Las vistas proporcionan un mecanismo para que los usuarios vean los datos en el formato que deseen.
d Una vista representa una imagen consistente y permanente de la base de datos, incluso si la base de datos cambia su estructura.
Regla No. 4 - La regla de la descripción de la base de datos
"La descripción de la base de datos es almacenada de la misma manera que los datos ordinarios, esto es, en tablas y columnas, y debe ser accesible a los usuarios autorizados". La información de tablas, vistas, permisos de acceso de usuarios autorizados, etc, debe ser almacenada exactamente de la misma manera: En tablas. Estas tablas deben ser accesibles igual que todas las tablas, a través de sentencias de SQL.
Regla No. 5 - La regla del sub-lenguaje Integral.
"Debe haber al menos un lenguaje que sea integral para soportar la definición de datos, manipulación de datos, definición de vistas, restricciones de integridad, y control de autorizaciones y transacciones". Esto significa que debe haber por lo menos un lenguaje con una sintaxis bien definida que pueda ser usado para administrar completamente la base de datos.
Regla No. 6 - La regla de la actualización de vistas
"Todas las vistas que son teóricamente actualizables, deben ser actualizables por el sistema mismo". La mayoría de las RDBMS permiten actualizar vistas simples, pero deshabilitan los intentos de actualizar vistas complejas.
Regla No. 7 - La regla de insertar y actualizar
"La capacidad de manejar una base de datos con operandos simples aplica no solo para la recuperación o consulta de datos, sino también para la inserción, actualización y borrado de datos". Esto significa que las cláusulas SELECT, UPDATE, DELETE e INSERT deben estar disponibles y operables sobre los registros independientemente del tipo de relaciones y restricciones que haya entre las tablas.
Regla No. 8 - La regla de independencia física
"El acceso de usuarios a la base de datos, a través de terminales o programas de aplicación, debe permanecer consistente lógicamente cuando quiera que haya cambios en los datos almacenados, o sean cambiados los métodos de acceso a los datos". El comportamiento de los programas de aplicación y de la actividad de usuarios vía terminales debería ser predecible basados en la definición lógica de la base de datos, y este comportamiento debería permanecer inalterado, independientemente de los cambios en la definición física de ésta.
Regla No. 9 - La regla de independencia lógica
"Los programas de aplicación y las actividades de acceso por terminal deben permanecer lógicamente inalteradas cuando quiera que se hagan cambios (según los permisos asignados) en las tablas de la base de datos". La independencia lógica de los datos especifica que los programas de aplicación y las actividades de terminal deben ser independientes de la estructura lógica, por lo tanto los cambios en la estructura lógica no deben alterar o modificar estos programas de aplicación.
Regla No. 10 - La regla de la independencia de la integridad
"Todas las restricciones de integridad deben ser definibles in los datos, y almacenables en el catalogo, no n el programa de aplicación". Las reglas de integridad son: 1. Ningún componente de una llave primaria puede tener valores en blanco o nulos. (esta es la norma básica d integridad). 2. Para cada valor de llave foránea deberá existir una valor de llave primaria concordante. La combinación de estas reglas aseguran que haya Integridad referencial.
Regla No. 11 - La regla de la distribución
"El sistema debe poseer un lenguaje de datos que pueda soportar que la base de datos esté distribuida físicamente en distintos lugares sin que esto afecte o altere a los programas de aplicación". El soporte para bases de datos distribuidas significa que una colección arbitraria de relaciones, bases de datos corriendo en una mezcla de distintas máquinas y distintos sistemas operativos y que este conectada por una variedad de redes, pueda funcionar como si estuviera disponible como una única base de datos en una sola máquina.
Regla No. 12 - Regla de la no-subversión
"Si el sistema tiene lenguajes de bajo nivel, estos lenguajes de ninguna manera pueden ser usados para violar la integridad de las reglas y restricciones expresadas en un lenguaje de alto nivel(como SQL)". Algunos productos solamente construyen una interfaz relacional para sus bases de datos No relacionales, lo que hace posible la subversión (violación) de las restricciones de integridad. Esto no debe ser permitido.
RESUMEN
TAL COMO LO ANUNCIAMOS, A CONTINUACIÓN PRESENTAREMOS UN RESUMEN EN TERMINOLOGÍA DE FÁCIL COMPRESNSION, QUE ILUSTRA LOS PRINCIPALES CONCEPTOS DE LAS BASES DE DATOS Y LAS REGLAS DE CODD LLEVADAS A LA PRACTICA.
Un RDBMS debe proporcionar a los usuarios la capacidad de almacenar datos en la base de datos, acceder a ellos y actualizarlos. Esta es la función fundamental de un RDBMS y por supuesto, el RDBMS debe ocultar al usuario la estructura física interna (la organización de los archivos y las estructuras de almacenamiento).
Un RDBMS debe proporcionar un catálogo en el que se almacenen las descripciones de los datos y que sea accesible por los usuarios. Este catálogo es lo que se denomina diccionario de datos y contiene información que describe los datos de la base de datos (metadatos). Normalmente, un diccionario de datos almacena: Nombre, tipo y tamaño de los datos, Nombre de las relaciones entre los datos.
Un RDBMS debe proporcionar un mecanismo que garantice que todas las actualizaciones correspondientes a una determinada transacción se realicen, o que no se realice ninguna. Una transacción en el sistema informático de los empleados de una empresa (por ejemplo) sería dar de alta a un empleado o eliminar un cargo. Una transacción un poco más complicada sería eliminar un Departamento o división y reasignar todos sus empleados a otro Departamento. En este caso hay que realizar varios cambios sobre la base de datos. Si la transacción falla durante su realización, por ejemplo porque falla el hardware (o se va la energía eléctrica) , la base de datos quedará en un estado inconsistente. Algunos de los cambios se habrán hecho y otros no, por lo tanto, los cambios realizados deberán ser deshechos para devolver la base de datos a un estado consistente.
Un RDBMS debe proporcionar un mecanismo capaz de recuperar la base de datos en caso de que ocurra algún suceso que la dañe. Como se ha comentado antes, cuando el sistema falla en medio de una transacción, la base de datos se debe devolver a un estado consistente. Este fallo puede ser a causa de un fallo en algún dispositivo hardware o un error del software, que hagan que el RDBMS aborte, o puede ser a causa de que el usuario detecte un error durante la transacción y la aborte antes de que finalice. En todos estos casos, el RDBMS debe proporcionar un mecanismo capaz de recuperar la base de datos llevándola a un estado consistente.
Un RDBMS debe proporcionar un mecanismo que garantice que sólo los usuarios autorizados pueden acceder a la base de datos. La protección debe ser contra accesos no autorizados, tanto intencionados como accidentales.
Un RDBMS debe ser capaz de integrarse con algún software de comunicación. Muchos usuarios acceden a la base de datos desde terminales. En ocasiones estos terminales se encuentran conectados directamente a la máquina sobre la que funciona el RDBMS. En otras ocasiones los terminales están en lugares remotos, por lo que la comunicación con la máquina que alberga al RDBMS se debe hacer a través de una red. En cualquiera de los dos casos, el RDBMS recibe peticiones en forma de mensajes y responde de modo similar. Todas estas transmisiones de mensajes las maneja el gestor de comunicaciones de datos. Aunque este gestor no forma parte del RDBMS, es necesario que el RDBMS se pueda integrar con él para que el sistema sea comercialmente viable.
Un RDBMS debe proporcionar los medios necesarios para garantizar que tanto los datos de la base de datos, como los cambios que se realizan sobre estos datos, sigan ciertas reglas. La integridad de la base de datos requiere la validez y consistencia de los datos almacenados. Se puede considerar como otro modo de proteger la base de datos, pero además de tener que ver con la seguridad, tiene otras implicaciones. La integridad se ocupa de la calidad de los datos. Normalmente se expresa mediante restricciones, que son una serie de reglas que la base de datos no puede violar. Por ejemplo, se puede establecer la restricción de que el número de cédula de un empleado no puede tener caracteres alfanuméricos, o por ejemplo que para dar de alta un empleado éste debe pertenecer obligatoriamente a un Departamento. En este caso sería deseable que el RDBMS controlara que no se violen esas reglas cada vez que se ingresen los datos de un empleado a la base de datos de la empresa.
