• Descripción

Arquitectura de Bases de datos es una asignatura optativa, propuesta dentro del itinerario en Tecnologías de la Información, que pertenece al Grado de Ingeniería Informática. La asignatura profundiza en el conocimiento adquirido en asignaturas previas obligatorias en materia de bases de datos, como por ejemplo, Uso de Bases de datos y Diseño de Bases de datos.

La asignatura se inicia estudiando los principales inconvenientes del modelo relacional y presenta algunos modelos alternativos de datos. A continuación, se analizan los principales problemas relacionados con la implantación de sistemas gestores de bases de datos (SGBD), tanto en entornos centralizados como en entornos distribuidos. Finalmente, se introducen conceptos fundamentales sobre el diseño de bases de datos distribuidas.

El Grado de Ingeniería Informática tiene el aprendizaje en lenguas extranjeras (en concreto el inglés) como competencia transversal a ser adquirida. Por eso algunas asignaturas tienen el material de aprendizaje en lengua inglesa. Éste es el caso de Arquitectura de Bases de datos, dadas sus características específicas (una asignatura de especialización con un modelo basado en evaluación continua).

• Conocimientos previos

Los estudiantes que quieran matricularse en la asignatura tienen que haber logrado las competencias y conocimientos de las asignaturas de Uso de Bases de datos y Diseño de Bases de datos (obligatorias). Adicionalmente es necesario tener un buen nivel de lengua inglesa a nivel de lectura.

• Información previa a la matrícula

Los estudiantes que se quieran matricular a la asignatura tienen que verificar los siguientes requisitos:

• Haber adquirido las competencias y conocimientos asociados a las asignaturas obligatorias de bases de datos (Uso de Bases de Datos y Diseño de Bases de datos).
• Tener un buen conocimiento de la lengua inglesa a nivel de lectura.

Adicionalmente, es importante destacar:

• Los materiales de aprendizaje han sido desarrollados en inglés, no obstante, siguen las directrices y convenciones de los materiales de la UOC.
• Los estudiantes podrán utilizar los mecanismos de comunicación de la asignatura (foros, correo, etc.) y entregar las respuestas a las actividades de evaluación en castellano o inglés.
• El código fuente de los ejemplos, incluido dentro de los materiales, se proporcionará a los alumnos para que pueda ser probado con Oracle Express (Oracle 11 XE). Se proporcionarán materiales complementarios y recursos en línea a través del Campus Virtual.
• Los estudiantes tendrán acceso (en formato electrónico y a través de la biblioteca virtual) a la Encyclopedia of Database Systems. Esta publicación es el resultado de uno de los esfuerzos más ambiciosos nunca realizados en el área de conocimiento de las bases de datos, editada por Ling Liu y M. Tamer Özsu en 2009 y publicada por Springer. Los estudiantes dispondrán otras referencias en formato electrónico en la biblioteca virtual (ver la sección "Consulta de la bibliografía disponible a la biblioteca" de este plan docente).

• Objetivos y competencias

Los materiales de aprendizaje asociados a esta asignatura tienen que permitir a los estudiantes lograr los siguientes objetivos:

• Conocer dos extensiones del modelo relacional clásico que permiten: a) Capturar más semántica (pe. extensión Object-Oriented) y b) Representar y trabajar con datos semiestructurados (p.e. XML).
• Entender el significado y los beneficios de la fragmentación, replicación y distribución de la información.
• Conocer las diferentes maneras de integrar los esquemas y la información de las bases de datos.
• Entender las responsabilidades del administrador de bases de datos (ABD) desde el punto de vista de seguridad informática.
• Entender las amenazas sobre la confidencialidad de la información y las soluciones disponibles en los SGBD relacionales.
• Aprender nuevas técnicas de control de la concurrencia más allá de las reservas simples (p.e. reservas multigránulo, multiversión y sellos de tiempo).
• Entender nuevos modelos de transacciones y mecanismos adecuados para sistemas altamente distribuidos.
• Entender el significado y las ventajas de trabajar con información en memoria (in-memory).
• Conocer como funciona el gestor de datos y cómo garantiza la recuperación de la información (p.e. registros y recuperación de soportes), tanto en SGBD's centralizados como distribuidos.
• Comprender los beneficios de la ejecución paralela de consultas.
• Conocer las modificaciones que hay que introducir en el gestor de consultas para gestionar la distribución de los datos y la ejecución distribuida de consultas.

Estos objetivos están relacionados con diferentes competencias específicas incluidas dentro del Grado de Ingeniería en Informática, concretamente:

[9] Capacidad para evaluar soluciones tecnológicas y elaborar propuestas de proyectos teniendo en cuenta los recursos, las alternativas disponibles y las condiciones de mercado.

[14] Capacidad para analizar la arquitectura y la organización de los sistemas y aplicaciones informáticos en red.

[19] Capacidad para aplicar las técnicas específicas de tratamiento, almacenamiento y administración de datos.

[20] Capacidad para proponer y evaluar diferentes alternativas tecnológicas para resolver un problema concreto.

Finalmente, destacar también la siguiente competencia transversal del Grado de Ingeniería Informática relativa a habilidades profesionales:

[3] Capacidad para comunicarse en lenguas extranjeras.

• Contenidos

El objetivo de esta asignatura, tal y cómo se explica en el primer módulo, es introducir en primera instancia la arquitectura de los Sistemas Gestores de Bases de datos (SGBD) centralizados, para evolucionar hacia los sistemas distribuidos, identificando las principales diferencias.

En el segundo módulo, se presentarán las limitaciones del modelo relacional para introducir el uso de objetos y datos semiestructurados, dando especial relevancia a las extensiones Object-Relational y XML. En primer lugar, se trabajarán las principales características de SQL estándar (p.e. objetos grandes, tipos definidos por el usuario, herencia, referencias y atributos multivaluados). A continuación, se trabajarán estándares XML, como por ejemplo, XSchema, XPath y XQuery.

Las bases de datos distribuidas se presentarán en el tercer módulo. En primer lugar, se explicará una clasificación de las bases de datos distribuidas. A continuación, dependiendo de si la distribución es deseada o impuesta, se explicará como abordar el diseño o integración. El diseño se relaciona con la fragmentación de las bases de datos (p.e. horizontal, vertical o híbrida), mientras que la integración se puede implementar como vista global, vista local, peer-to-peer o basada con wrappers o interfaces.

El módulo cuatro aborda aspectos de seguridad informática en bases de datos, atendiendo a los tres aspectos clave de este concepto: confidencialidad, integridad y disponibilidad. Se tratarán aspectos como el control de acceso, acceso de aplicaciones, vulnerabilidades, inferencia y mecanismos de auditoría. Se enfatizará sobre los diferentes sistemas de control de acceso, así como los accesos basados en roles. También se trabajarán aspectos relacionados con sistemas gestores de datos avanzados y se tratarán aspectos de control de acceso para XML.

Dentro del quinto módulo se profundizará sobre el concepto de transacción explicado en asignaturas anteriores. En base a este concepto, se distinguirá entre transacciones ACID y BASE. Se explicarán las reservas multinivel, el mecanismo de multiversión y los sellos de tiempo (timestamping). Los dos primeros mecanismos se han escogido debido a que son extensamente utilizados en los SGBD comerciales, mientras que el último, ha sido escogido porque es extensamente utilizado en entornos distribuidos.

El sexto módulo introduce conceptos relacionados con la recuperación de datos, que a la vez se relacionan con las transacciones.

Finalmente, en el séptimo módulo, se explicarán conceptos relacionados con la optimización de consultas en entornos distribuidos. En primer lugar, analizaremos la optimización sintáctica para continuación trabajar con la optimización física. También se trabajarán los conceptos de intra e inter paralelismo.

• Consulta de los materiales de los que dispone la asignatura

• Materiales y herramientas de apoyo

Los materiales de aprendizaje básicos son aquellos anteriormente descritos en la sección de "Contenidos". Los materiales están disponibles en el aula en formato web y el software a utilizar también puede ser descargado desde el aula. En esta asignatura se utilizará el SGDB Oracle Express, del cual se proporcionarán tutoriales y manuales de instalación y utilización.

• Informaciones sobre la evaluación a la UOC

La Normativa académica de la UOC dispone que el proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal del estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.

La falta de originalidad en la autoría o el mal uso de las condiciones en las que se hace la evaluación de la asignatura es una infracción que puede tener consecuencias académicas graves.

El estudiante será calificado con un suspenso (D/0) si se detecta falta de originalidad en la autoría de alguna actividad evaluable (práctica, prueba de evaluación continua (PEC) o final (PEF), o la que se defina en el plan docente), ya sea porque ha utilizado material o dispositivos no autorizados, ya sea porque ha copiado de forma textual de internet, o ha copiado de apuntes, de materiales, manuales o artículos (sin la citación correspondiente) o de otro estudiante, o por cualquier otra conducta irregular.

La calificación de suspenso (D/0) en la evaluación continua (EC) puede conllevar la obligación de hacer el examen presencial para superar la asignatura (si hay examen y si superarlo es suficiente para superar la asignatura según indique este plan docente).

Cuando esta mala conducta se produzca durante la realización de las pruebas de evaluación finales presenciales, el estudiante puede ser expulsado del aula, y el examinador hará constar todos los elementos y la información relativos al caso.

Además, esta conducta puede dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.

La UOC habilitará los mecanismos que considere oportunos para velar por la calidad de sus titulaciones y garantizar la excelencia y la calidad de su modelo educativo.

• Consulta del modelo de evaluación