En la era digital actual, el almacenamiento y la gestión de información se han vuelto cada vez más importantes. Es aquí donde entran en juego las bases de datos. Pero, ¿qué son exactamente? ¿Cómo funcionan las bases de datos informatizadas? En este artículo, te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre las bases de datos.
¿Qué es una base de datos y cómo se define?
Una base de datos se define como «un conjunto de datos almacenados y estructurados según sus características o tipología para ser utilizados o consultados posteriormente». Antes, las bases de datos eran en su mayoría analógicas, es decir, se almacenaba la información en papel o en textos impresos. Sin embargo, con la llegada de la era digital y el Big Data, se volvió imprescindible el uso de bases de datos informatizadas.
Las bases de datos en formato digital han permitido resolver muchos de los problemas que surgieron debido a la enorme cantidad de información que manejamos en la actualidad. Por ejemplo, permiten ahorrar espacio, agilizar las consultas y almacenar una gran cantidad de información. Todo esto ha sido posible gracias a los sistemas gestores de bases de datos (SGBD) o Database Management Systems (DBMS), que facilitan el almacenamiento y la consulta de datos. Estos programas no solo son utilizados por grandes empresas o administraciones públicas, sino también por usuarios y empresas de todo tipo.
Para acceder a la información almacenada en las bases de datos, se utilizan consultas. Una consulta es una solicitud al gestor de la base de datos para acceder, borrar o modificar la información presente en la base de datos. Para ello, se utiliza un lenguaje específico, siendo el más común el SQL.
Características de las bases de datos
Las bases de datos tienen varias características clave que las hacen fundamentales en la gestión de la información. Estas características incluyen:
- Independencia física y lógica de los datos: Los datos almacenados en las bases de datos son independientes tanto en su ubicación física como en su estructura lógica.
- Integridad de los datos: Las bases de datos garantizan la integridad de los datos, evitando la duplicación y asegurando que la información se mantenga coherente.
- Reducción de redundancia: Los sistemas de bases de datos minimizan la redundancia, evitando la repetición innecesaria de datos y optimizando el uso del espacio de almacenamiento.
- Acceso múltiple: Varios usuarios pueden acceder a una base de datos al mismo tiempo, permitiendo un uso colaborativo y eficiente de la información.
- Consultas complejas: Las bases de datos permiten realizar consultas complejas que involucran diferentes tipos de datos, lo que facilita el análisis y la extracción de información específica.
- Seguridad en el acceso a los datos: El acceso a la información almacenada en las bases de datos está protegido y solo puede ser realizado por usuarios autorizados.
- Copia de seguridad y recuperación de datos: Las bases de datos permiten realizar copias de seguridad para prevenir la pérdida de información y facilitar la recuperación en caso de fallos.
- Acceso a través de un lenguaje específico: La información almacenada en las bases de datos se accede mediante un lenguaje específico, como el SQL.
Objetivos de las bases de datos
Si bien el objetivo principal de una base de datos es almacenar información, su papel va mucho más allá. Las bases de datos tienen varios objetivos que abarcan diferentes áreas:
Trabajar con consultas complejas y no predefinidas
Uno de los principales objetivos de una base de datos es permitir la realización de consultas complejas y no predefinidas que involucran más de una entidad. Por ejemplo, se puede querer saber el número de clientes de una tienda online que tienen más de 30 años y han realizado más de 5 pedidos en el último año. Además, se puede querer obtener información específica de cada uno de esos clientes, como su nombre, apellido, domicilio y dirección de correo electrónico.
Ofrecer flexibilidad e independencia
Las bases de datos deben estar diseñadas para ser flexibles ante los cambios. Es importante que los datos y los procesos sean independientes entre sí, lo que permite realizar actualizaciones y cambios tecnológicos sin necesidad de modificar las aplicaciones existentes.
Evitar la redundancia
La redundancia se define como la existencia de datos repetidos en una base de datos. En general, no es deseable tener datos redundantes. En caso de que un sistema de gestión de bases de datos permita datos redundantes, debe encargarse de mantener actualizada la información en todos los lugares donde esté repetida.
Garantizar la integridad de los datos
La integridad de los datos es otro objetivo fundamental de una base de datos. Para lograrlo, se definen reglas de integridad que aseguran que los datos cumplan con ciertos criterios. Por ejemplo, se puede definir que el número de identificación sea un atributo clave, que la fecha de nacimiento sea una fecha válida, o que los clientes tengan una edad comprendida entre 18 y 99 años.
Permitir la concurrencia de usuarios
Las bases de datos deben permitir el acceso simultáneo de varios usuarios. Sin embargo, esto puede generar problemas de interferencia cuando varios usuarios intentan modificar los mismos datos al mismo tiempo. Las bases de datos solucionan este problema mediante transacciones de bases de datos.
Asegurar la seguridad de los datos
La seguridad de los datos es otro objetivo crucial de las bases de datos. Esto implica garantizar la confidencialidad de los datos, establecer autorizaciones y derechos de acceso, y cumplir con la normativa vigente sobre protección de datos.
Tipos de bases de datos
Existen varios tipos de bases de datos, clasificadas según diferentes criterios. Algunos de los tipos más comunes son:
Según el modelo
La clasificación más común de las bases de datos es según el modelo utilizado. Algunos ejemplos de modelos de bases de datos son:
- Bases de datos relacionales: Son las más frecuentes y se caracterizan por su flexibilidad y facilidad de uso. Estas bases de datos no se preocupan por la ubicación o la forma en que se almacenan los datos, sino que se accede a ellos mediante consultas que permiten acceder de forma ágil y flexible a la información. El lenguaje SQL es comúnmente utilizado para trabajar con bases de datos relacionales.
- Bases de datos distribuidas: Estas bases de datos se establecen en diferentes lugares y están conectadas a través de una red. Se utilizan en organizaciones descentralizadas que necesitan combinar bases de datos de diferentes ubicaciones. Las bases de datos distribuidas pueden ser homogéneas (utilizan el mismo SGDB) o heterogéneas (utilizan sistemas multi-base).
- Bases de datos NoSQL: Son bases de datos que no utilizan el lenguaje SQL o solo lo utilizan como soporte, pero no para consultas principales. Algunos ejemplos de lenguajes utilizados en bases de datos NoSQL son CQL (Contextual Query Language), JSON (JavaScript Object Notation) y GQL (Graph Query Language).
- Bases de datos multidimensionales: Son similares a las bases de datos relacionales, pero se utilizan principalmente en aplicaciones muy específicas. La principal diferencia radica en que los atributos de las tablas pueden representar tanto dimensiones como medidas.
- Bases de datos documentales: Están diseñadas para indexar textos completos y, por lo tanto, deben estar preparadas para almacenar una gran cantidad de información en formato de documentos.
- Bases de datos transaccionales: Se utilizan para enviar y recibir datos a gran velocidad. Estas bases de datos no tienen en cuenta la redundancia o duplicidad de los datos, ya que su función principal es el envío y recepción de información a la mayor velocidad posible.
- Bases de datos de red: Son similares a las jerárquicas, pero permiten varios nodos padres. Esto supuso un avance importante en comparación con las bases de datos jerárquicas, especialmente en lo que respecta a la redundancia de datos.
Según el contenido
Otra forma de clasificar las bases de datos es según la forma en que presentan el contenido. En este caso, podemos encontrar bases de datos bibliográficas y bases de datos de texto completo.
- Bases de datos bibliográficas: Muestran información relevante sobre una publicación específica, como el título, el autor, el año de publicación, la editorial, etc. También pueden incluir un breve extracto del texto, pero no presentan la publicación original completa.
- Bases de datos de texto completo: Almacenan y muestran todo el contenido de las publicaciones. Por ejemplo, pueden contener todos los números publicados de una revista determinada.
Según la variabilidad
Otra variable utilizada para clasificar las bases de datos es la variabilidad de la información que presentan. En este caso, podemos distinguir entre bases de datos estáticas y bases de datos dinámicas.
- Bases de datos estáticas: Almacenan datos fijos que no cambian con el tiempo. Por lo general, se trata de datos históricos que se pueden estudiar para ver su evolución a lo largo del tiempo y realizar proyecciones o tomar decisiones basadas en dicha evolución.
- Bases de datos dinámicas: Almacenan información que cambia con el tiempo. Los datos se editan y actualizan a medida que cambian. Por ejemplo, una base de datos de precios de un comercio.
¿Dónde almacenar las bases de datos: en la nube o localmente?
En la actualidad, existen diferentes métodos para gestionar las bases de datos. Lo más común es hacerlo a través de una red local o en la nube. A continuación, veremos las diferencias entre ambos enfoques.
Nube
El método de Database as a Service (DBaaS) se basa en contratar proveedores de servicios para el almacenamiento de los datos. En este caso, la información se guarda en los servidores del proveedor y se puede acceder a ella a través de internet.
Las bases de datos en la nube ofrecen varias ventajas, como el ahorro de espacio físico, la reducción de costos y la posibilidad de acceder a los datos desde cualquier lugar o dispositivo con acceso a internet.
Local
Por otro lado, una base de datos local utiliza una red local (LAN), lo que significa que la infraestructura y la gestión de la base de datos se llevan a cabo en la propia organización. Solo los equipos conectados a la red local pueden acceder a la información.
La elección entre una base de datos en la nube o una base de datos local depende de las necesidades y preferencias de cada organización. Ambos enfoques tienen sus ventajas y desventajas, y es importante evaluar cuidadosamente cuál es el más adecuado en cada caso.
Ventajas y desventajas de las bases de datos
Las bases de datos ofrecen numerosas ventajas en la gestión de la información, pero también tienen algunas desventajas que deben tenerse en cuenta. A continuación, veremos las principales ventajas y desventajas de trabajar con bases de datos.
Ventajas
Las bases de datos informatizadas ofrecen varias ventajas importantes:
- Reducción de redundancia: Las bases de datos informatizadas almacenan una sola copia de los datos, lo que permite ahorrar espacio de almacenamiento y facilita las consultas. Aunque es importante señalar que reducir la redundancia a cero no siempre es posible, ya que en ocasiones es necesaria para establecer relaciones entre los datos.
- Consistencia de los datos: Al reducir la redundancia, también se minimiza la posibilidad de inconsistencias entre los datos. Al almacenar cada dato una sola vez, también es posible modificarlos de manera más eficiente y que estén inmediatamente disponibles para los usuarios.
- Compartir datos: Las bases de datos permiten que la información almacenada sea compartida por los miembros de la organización o por los usuarios autorizados.
- Integridad de los datos: La información almacenada en las bases de datos tiene mayor validez y consistencia gracias a las reglas y restricciones definidas en el sistema gestor de bases de datos, las cuales no se pueden vulnerar.
- Seguridad: Solo los usuarios autorizados pueden acceder a los datos almacenados en las bases de datos. Además, las bases de datos electrónicas suelen incluir medidas de seguridad para evitar accesos no autorizados.
- Agilidad en las consultas: El acceso a los datos es más rápido y eficiente gracias al uso de lenguajes de consulta específicos.
- Aumento de la productividad: Las bases de datos permiten ahorrar tiempo tanto a los programadores como a los usuarios que realizan las consultas.
- Simplificación del mantenimiento: Gracias a la independencia entre los datos y las aplicaciones, cualquier cambio, modificación o traslado de datos se puede realizar de manera más ágil y sencilla.
- Acceso simultáneo de varios usuarios: Las bases de datos permiten que varios usuarios accedan a la información al mismo tiempo, evitando problemas de pérdida de información o integridad de los datos que podrían ocurrir en sistemas de archivos tradicionales.
- Copias de seguridad: Los sistemas gestores de bases de datos realizan copias de seguridad automáticas, minimizando la pérdida accidental de datos.
- Cumplimiento de estándares: Es más sencillo adaptar el almacenamiento, acceso e intercambio de datos a los estándares de la empresa, así como a las normas nacionales e internacionales, como el RGPD (Reglamento General de Protección de Datos) o la LOPDGD (Ley Orgánica de Protección de Datos y Garantía de los Derechos Digitales).
Desventajas
Sin embargo, también existen algunas desventajas asociadas al uso de bases de datos:
- Complejidad de los SGBD: Los sistemas gestores de bases de datos pueden ser complejos, ya que incluyen muchas funcionalidades que requieren un conocimiento profundo, además del lenguaje de programación utilizado.
- Costo adicional: Dependiendo de la cantidad de datos que se vayan a almacenar, puede ser necesario adquirir equipos potentes y una gran cantidad de espacio de almacenamiento, lo que implica un costo adicional.
- Posibilidad de fallos: Los sistemas gestores de bases de datos no son infalibles y pueden ser vulnerables a fallos de seguridad. Esto puede ser especialmente grave si toda la información está centralizada en el sistema, lo que podría poner en riesgo todo el sistema. Por lo tanto, es fundamental contar siempre con copias de seguridad.
Principales motores de bases de datos
En la actualidad, existen numerosos gestores de bases de datos que permiten almacenar y acceder a la información de manera ágil y flexible. Algunos de los principales motores de bases de datos son:
MySQL
MySQL es el gestor de bases de datos más utilizado en el mundo. Es un sistema multiusuario y multihilo que se utiliza en la mayoría de las páginas web actuales y en aplicaciones de software libre. Entre las ventajas de MySQL se encuentran su sencillez de uso, buen rendimiento, facilidad de instalación y configuración, y soporte multiplataforma. Sin embargo, puede presentar problemas de escalabilidad al manejar grandes volúmenes de datos.
SQLite
SQLite es una biblioteca escrita en C que permite realizar transacciones de datos. Una de sus principales ventajas es que no requiere un servidor ni configuraciones complejas, por lo que ocupa menos espacio que otros gestores de bases de datos. Además, ofrece un buen rendimiento y cumple con los criterios de atomicidad, consistencia, aislamiento y durabilidad.
MongoDB
MongoDB es el gestor de bases de datos NoSQL más utilizado en la actualidad. Se basa en el almacenamiento de archivos y utiliza el lenguaje BSON. Es tan popular que grandes empresas como Google, Facebook o Cisco lo utilizan en sus sistemas.
MariaDB
MariaDB es un gestor de bases de datos muy similar a MySQL. De hecho, nace como una evolución de MySQL después de que Oracle adquiriera este último. MariaDB tiene la mayoría de las funcionalidades de MySQL y también incluye algunas extensiones adicionales. Es de código abierto y compatible al 100% con MySQL.
El lenguaje de las bases de datos: SQL
El lenguaje de consulta de bases de datos más utilizado es el SQL (Structured Query Language), que significa «lenguaje de consulta estructurada». Es un lenguaje diseñado para gestionar y recuperar información en gestores de bases de datos relacionales. Utiliza el cálculo relacional y el álgebra para realizar consultas y manipulaciones de datos. Además, incluye reglas y comandos para garantizar la integridad de los datos y permite la inclusión de instrucciones en diferentes lenguajes de programación, como C++, Pascal, Java, PHP, entre otros.
El lenguaje SQL se originó en la década de 1970 con el propósito de gestionar datos basados en el modelo relacional propuesto por E.F. Codd. A lo largo de los años, se ha convertido en el lenguaje más utilizado en la mayoría de los sistemas de bases de datos relacionales. En 1986, el SQL fue reconocido y estandarizado por el ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares).
Algunas características importantes del lenguaje SQL incluyen la capacidad de crear, modificar y eliminar esquemas de relación, el uso del álgebra y el cálculo relacional para realizar consultas, y la inclusión de reglas basadas en comandos para garantizar la integridad de los datos.
Ejemplos de bases de datos
Existen numerosos ejemplos de bases de datos obsoletas que han sido reemplazadas por bases de datos informatizadas basadas en el lenguaje SQL. Algunos ejemplos comunes son:
- Guías de teléfonos: Anteriormente, se utilizaban guías telefónicas impresas que contenían listados de números de teléfono ordenados por sectores o por el nombre de los titulares. Sin embargo, este tipo de guías han caído en desuso debido a su peso, espacio ocupado y falta de acceso inmediato a la información. Actualmente, las bases de datos telefónicas están informatizadas y se accede a ellas a través de sistemas en línea.
- Bibliotecas: Las bibliotecas suelen utilizar sistemas de bases de datos para almacenar y clasificar los libros disponibles. Estos sistemas permiten registrar los títulos, controlar el número de ejemplares y gestionar los préstamos, tanto en sala como en circulación.
- Historiales médicos: Los datos de los pacientes se actualizan cada vez que acuden al hospital. Los historiales médicos incluyen información como fechas de visitas, patologías, tratamientos recibidos, entre otros. Estos datos se consideran sensibles y el acceso está restringido al personal médico autorizado.
- Tiendas online: Las tiendas online manejan datos de clientes, productos, precios, transacciones, entre otros. Para gestionar eficientemente esta información, es esencial utilizar un gestor de bases de datos.
En conclusión, las bases de datos son fundamentales en la era digital para almacenar y gestionar información de manera eficiente. Ofrecen numerosas ventajas, como la reducción de redundancia, la consistencia de los datos, la posibilidad de compartir información, la mejora de la seguridad y la agilización de las consultas. Sin embargo, también presentan desafíos, como la complejidad de los sistemas gestores de bases de datos y la necesidad de contar con medidas de seguridad adecuadas.
Afortunadamente, existen diferentes tipos de bases de datos y motores de bases de datos que se adaptan a diversas necesidades y requisitos. Al elegir entre una base de datos en la nube o una base de datos local, es importante considerar las características y ventajas de cada enfoque. En definitiva, las bases de datos son una herramienta valiosa en el mundo digital actual y su uso adecuado puede ayudar a las organizaciones a gestionar y aprovechar eficientemente la información.
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