¿Qué es un esquema de base de datos?
¿Qué es un esquema de base de datos?
Un esquema de base de datos es una estructura lógica que define cómo se organizan los datos dentro de una base de datos. Las bases de datos relacionales y algunas bases de datos no relacionales utilizan esquemas para describir la estructura de sus datos, sus interconexiones y los procesos internos. Los esquemas de bases de datos proporcionan un esquema lógico para el almacenamiento y la organización de los datos, a fin de aumentar la accesibilidad de los usuarios, la escalabilidad y la integridad de los datos.
¿Cuáles son las ventajas de un esquema de base de datos?
Dado que un esquema de base de datos define la forma en que una empresa organiza sus datos, usar uno ofrece varios beneficios.
Mejora de la organización
Las empresas pueden organizar su información en estructuras de datos claras para mejorar la organización y garantizar que las relaciones entre los conjuntos de datos sean claras y coherentes. Un esquema bien definido también permite a las empresas escalar su sistema de administración de bases de datos con mayor facilidad.
Mejora de la integridad de los datos
Al implementar reglas sobre cómo su empresa almacena los datos con un esquema, garantiza un alto nivel de integridad, incluso en sistemas de almacenamiento complejos. El mantenimiento de reglas coherentes ayuda a garantizar la validez de los datos y a cumplir los requisitos de conformidad.
Aumento de la accesibilidad
Un esquema de base de datos ofrece varias vistas de las estructuras de datos generales que utiliza. Al utilizar estos distintos niveles, los diseñadores, los administradores y las partes interesadas pueden analizar la estructura incluso sin conocimientos técnicos.
¿Cuáles son los pasos para diseñar un esquema de base de datos?
Hay tres pasos para diseñar los esquemas de bases de datos que se utilizan habitualmente en un sistema de administración de bases de datos.
1. Esquema conceptual de base de datos
Un diseño de esquema de base de datos conceptual es la vista de más alto nivel de una base de datos y proporciona una vista general de la base de datos sin detalles menores. El diseño de un esquema de base de datos conceptual suele ser un dibujo rápido a mano.
Por ejemplo, las bases de datos relacionales almacenan los datos en tablas, y cada tabla contiene un conjunto de datos relacionados. Un esquema de base de datos conceptual puede describir una tabla de productos y sus atributos, una tabla de clientes y una relación de varios a varios entre las tablas. Sin embargo, es posible que un esquema de base de datos conceptual no contenga detalles de implementación más detallados, como tipos de datos o restricciones de acceso.
Un esquema conceptual es útil para trazar el flujo de datos general de una organización sin ofrecer demasiados detalles.
2. Esquema de base de datos lógico
Un diseño de esquema de base de datos lógico proporciona un esquema de cómo se estructuran los datos de una base de datos. Describe la relación entre las entidades y muestra más detalles sobre cómo se organizan los datos. El diseño de un esquema de base de datos lógico suele ser un ejercicio de modelado de datos digitales.
Cada entidad del esquema de datos se define en relación con información como:
- Nombres de tablas
- Relaciones entre entidades
- Nombres de atributos
- Valores predeterminados
- Tipos de datos
- Restricciones de seguridad
- Procedimientos
- Vistas
- Índices
- Metadatos
Un diseño de esquema lógico completo garantiza la coherencia e integridad de los datos al proporcionar restricciones para los datos nuevos y existentes.
Los esquemas de bases de datos lógicos no suelen incluir ningún requisito técnico.
3. Esquema de base de datos físico
Un esquema de base de datos físico describe exactamente dónde se pueden encontrar los datos dentro de una estructura de base de datos más amplia. Incluye detalles técnicos de almacenamiento, la identificación de las ubicaciones de los archivos, los formatos de almacenamiento específicos y las estrategias de indexación utilizadas por cada tabla para almacenar sus datos. El diseño de un esquema físico suele ser una combinación de patrones de diseño técnico de bases de datos fijos y especificaciones de usuario.
El esquema físico es la forma menos conceptual de esquema de base de datos y ofrece una visión real de las ubicaciones de los datos. Se requieren esquemas lógicos y físicos para la instalación de la base de datos.
¿Cuáles son las formas de modelar esquemas de bases de datos?
Los diferentes tipos de estilos de esquemas de bases de datos se adaptan a las distintas necesidades empresariales y tipos de datos. Las bases de datos de procesamiento de transacciones en línea (OLTP), como los sistemas de pedido de productos, utilizan la técnica de modelado de esquemas entidad-relación. Las bases de datos de procesamiento analítico en línea (OLAP), como las consultas empresariales complejas, pueden requerir diferentes técnicas de modelado, como el esquema en estrella y el esquema de copo de nieve.
Estos son algunos de los estilos de esquemas de bases de datos más populares.
Esquema entidad-relación (ER)
Un esquema entidad-relación asigna cada entidad a una tabla y, a continuación, asigna las conexiones entre las tablas. Los esquemas E-R tienen múltiples relaciones puente entre todos los datos: 1:1. 1:varios y varios:varios. Este tipo de esquema de base de datos relacional utiliza tablas, columnas y filas para construir sistemas de datos, a los que conectan mediante relaciones y restricciones.
Esquema en estrella
Las empresas pueden utilizar un esquema estelar para administrar y organizar grandes conjuntos de datos en función de dos principios principales: hechos y dimensiones. En el contexto de un esquema estelar, los hechos son el centro de la estructura y proporcionan datos basados en mediciones. Ejemplos de estos hechos fundamentales son el número de transacciones, los clics en el sitio web o el total de compras. A continuación, las dimensiones proporcionan información adicional sobre el hecho, como qué cliente realizó la compra, desde dónde la hizo y qué producto compró.
Esquema de copo de nieve
Un esquema de copo de nieve, al igual que un esquema en estrella, utiliza una tabla de hechos central que, a continuación, se conecta a tablas de múltiples dimensiones. Sin embargo, a diferencia del esquema en estrella, las tablas de dimensiones del esquema de copos de nieve tendrán entonces un rango de tablas de bases de datos adicionales que se ramifican y ofrecen más detalles sobre esas dimensiones. El uso de un esquema de copos de nieve es útil para datos que tienen un gran número de dimensiones y subdimensiones. Tanto los esquemas en estrella como los de copo de nieve se utilizan con frecuencia en la inteligencia empresarial. Ambos enfoques permiten a los usuarios de bases de datos organizar su visión de los datos organizada por dimensiones empresariales específicas.
Esquema jerárquico
Un esquema de base de datos jerárquico emplea una estructura similar a un árbol, con un nodo raíz en la parte superior que se ramifica en otras ramas de nodos. En un modelo jerárquico, cada dato “principal” puede tener varios nodos secundarios, mientras que cada nodo secundario solo puede tener un nodo principal. Por ejemplo, un modelo jerárquico podría comenzar con una empresa, expandirse a cada departamento y, luego, extenderse a empleados individuales dentro de cada departamento.
¿Cuál es el proceso de diseño de un esquema de base de datos OLTP?
El proceso de diseño de un esquema de base de datos se denomina modelado de datos.
Estos son los pasos principales para producir un modelo de datos de un sistema OLTP.
Reunir los requisitos
Antes de crear una base de datos, debe identificar su propósito y describir la información clave, como los datos que desea que contenga y cómo piensa usar la base de datos. La mejor base de datos para usted variará en función de:
- Los datos específicos que utiliza
- Las consultas que necesita para interactuar con la base de datos
- Los informes que desea generar
Este paso describe sus objetivos y guía el proceso de diseño del esquema de la base de datos.
Crear diagramas entidad-relación
Un diagrama de relaciones entre entidades (ERD) muestra cómo se conectan las tablas, los objetos de la base de datos y las entidades individuales de una base de datos. La creación de una vista de esquema conceptual de la base de datos le permite visualizar cómo funciona la base de datos y obtener información sobre los datos que almacena.
En esta etapa, también puede definir las convenciones de nomenclatura que las tablas, las columnas, los objetos de base de datos y los índices utilizan en la base de datos. Las convenciones ayudan a todos a tener un enfoque estándar a la hora de introducir datos.
Organizar las entidades de datos en tablas
Según su mapa ERD, ahora puede organizar todos sus datos en tablas específicas. Cada entidad de la estructura de la base de datos debe tener su propia tabla, con columnas individuales que contengan los atributos relacionados. Defina la clave principal que le permitirá identificar y recuperar fácilmente valores de datos específicos.
Normalizar las estructuras de datos
La normalización es un proceso en el diseño de esquemas de bases de datos destinado a reducir la redundancia de datos y mejorar la integridad de los datos. Implica organizar los datos en tablas de tal manera que las relaciones entre los datos estén bien estructuradas y se minimicen las anomalías.
Hay varios formularios normales, cada uno con requisitos específicos. Cada formulario normal sucesivo aborda un tipo de redundancia o dependencia diferente para mejorar la coherencia de los datos y hacer que el esquema sea más sólido.
1 NF
1 NF requiere que cada columna contenga valores atómicos (indivisibles) y que cada registro sea único. Elimina los grupos repetidos y los campos con valores múltiples.
2 NF
2 NF se basa en 1 NF al garantizar que todos los atributos que no son clave dependan completamente desde el punto de vista funcional de toda la clave principal (es decir, elimina las dependencias parciales).
3 NF
3 NF añade que todos los atributos que no sean clave deben depender únicamente de la clave principal y no de otros atributos que no sean clave (es decir, elimina las dependencias transitivas).
Implementar medidas de seguridad
Cree una estructura de permisos para garantizar que solo los usuarios autorizados puedan acceder a la base de datos y ver la información que contiene. Puede asignar distintos privilegios a los diferentes grupos de usuarios de la base de datos, como la capacidad de leer, escribir o eliminar información, lo que ayuda a proteger sus datos confidenciales. Defina controles de acceso basados en funciones para garantizar que solo los usuarios autorizados puedan ver o modificar los datos confidenciales.
Probar
Probar el diseño del esquema de la base de datos con algunas consultas básicas y otras interacciones garantiza que todo funcione según lo previsto. La recopilación de datos sobre el funcionamiento de la base de datos en esta etapa servirá de base para cualquier cambio adicional que necesite realizar para garantizar que su esquema sea efectivo y no presente problemas de rendimiento.
¿Cuál es la diferencia entre un esquema de base de datos y una instancia de base de datos?
Un esquema de base de datos se refiere al diseño general de una base de datos y proporciona información sobre su estructura, lo que puede incluir y las relaciones entre los conjuntos de datos. Sin embargo, un esquema de datos es solo el esquema para la organización de los datos; el esquema no contiene ningún dato.
Una instancia de base de datos es la sesión activa en la que un esquema de base de datos describe y almacena los datos en un momento dado. Una instancia es donde se encuentran los valores de los datos reales y cambiarán constantemente a medida que se agreguen, eliminen o actualicen nuevos datos. A diferencia de los esquemas de bases de datos, las instancias de bases de datos contienen todos los datos.
¿Qué es la conversión de esquemas de bases de datos?
La conversión de esquemas de bases de datos es el proceso de adaptar un esquema de base de datos existente a un nuevo formato. Esto puede implicar agregar o modificar tablas, columnas, índices, restricciones o relaciones entre tablas.
El objetivo suele ser dar soporte a los nuevos requisitos de las aplicaciones, mejorar el rendimiento o pasar a un sistema de base de datos diferente. La conversión de esquemas permite una organización de datos más eficiente o admite las características de un sistema nuevo.
La migración de datos puede requerir o no la conversión de esquemas, según las bases de datos de origen y destino.
¿Cómo puede AWS cumplir con sus requisitos de esquema de base de datos?
El proceso de modelado de datos normalmente se realiza fuera de la base de datos. Una vez creado el modelo, Amazon Relational Database Service (RDS) admite la creación y administración de esquemas mediante SQL estándar. Amazon RDS proporciona sistemas de administración de bases de datos relacionales administradas, como PostgreSQL, MySQL y Amazon Aurora.
Para las migraciones de bases de datos, AWS Database Migration Service (DMS) es un servicio administrado de migración que ayuda a trasladar sus cargas de trabajo de análisis y bases de datos a AWS de forma rápida y segura. La base de datos de origen permanece totalmente operativa durante la migración, lo que minimiza el tiempo de inactividad de las aplicaciones que dependen de ella.
Conversión de esquemas de DMS en AWS DMS hace que las migraciones de bases de datos entre distintos tipos de bases de datos sean más predecibles. Puede evaluar la complejidad de la migración para su proveedor de datos de origen y convertir esquemas de bases de datos y objetos de código. A continuación, puede aplicar el código convertido a la base de datos de destino.
La nueva capacidad de IA generativa de la conversión de esquemas de AWS DMS automatiza algunas de las tareas de conversión de esquemas que requieren más tiempo. La característica convierte automáticamente hasta el 90 por ciento de los objetos de esquema de bases de datos comerciales a migraciones de PostgreSQL.
También puede utilizar la herramienta de conversión de esquemas de AWS (SCT) para convertir su esquema existente de base de datos desde un motor de base de datos a otro.
Para comenzar a convertir esquemas de bases de datos en AWS, cree una cuenta gratuita hoy mismo.