¿Qué es un SGBD? Conceptos clave explicados con ejemplos

Los datos están por todas partes, desde los registros de los clientes hasta las transacciones de las aplicaciones, y mantenerlos organizados es muy importante. De hecho, se prevé que la cantidad de datos creados, capturados, copiados y consumidosed alcance los 394 zettabytes en 2028. Es una cantidad alucinante de información, y sin un sistema para gestionarla, las cosas se desordenarían rápidamente.

Por eso utilizamos un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD). Ayuda a almacenar y gestionar datos para que las empresas y las aplicaciones puedan funcionar sin problemas. En esta guía, te explicaré qué es un SGBD, cómo funciona, sus distintos tipos y por qué es esencial para el almacenamiento y la gestión de datos modernos.

¿Qué es un SGBD?

Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) almacena, organiza y gestiona eficazmente los datos. Sin un SGBD, los datos estarían dispersos en varios archivos, lo que dificultaría su localización o actualización. Un SGBD simplifica estas tareas proporcionando un sistema centralizado, que permite a los usuarios añadir, modificar o eliminar datos fácilmente, garantizando al mismo tiempo su exactitud y coherencia.

Funciones clave de un SGBD

Un SGBD hace mucho trabajo cuando se trata de gestionar datos. Organiza y protege la información para que podamos encontrar lo que necesitamos, cuando lo necesitamos, sin quebraderos de cabeza. Exploremos en detalle sus funciones clave.

Definición de datos

Las bases de datos almacenan la información de forma estructurada mediante DDL (Lenguaje de Definición de Datos). Con DDL, podemos crear tablas, añadir campos y vincularlos entre sí, como crear una lista de clientes con nombres, números de teléfono y correos electrónicos.

Aquí tienes algunos comandos DDL comunes:

1) CREATE crea nuevas tablas, campos y relaciones. Nos ayuda a definir qué tipo de datos vamos a almacenar. Supongamos que estás creando una base de datos de clientes. En ese caso, he aquí cómo crearías una tabla para almacenar los datos de los clientes:

CREATE TABLE Customers (
ID INT PRIMARY KEY, 
Name VARCHAR(100)
);

2) ALTER modifica una tabla existente (añade, elimina o cambia columnas). Aquí he añadido un nuevo campo (correo electrónico) en mi tabla Customers:

ALTER TABLE Customers ADD Email VARCHAR(255);

3) DROP borra definitivamente un objeto de la base de datos. Así es como elimino la tabla Customers:

DROP TABLE Customers;

4) TRUNCATE elimina todos los registros de una tabla, pero mantiene su estructura. A diferencia de DROP, esto mantiene la tabla intacta, por lo que podemos seguir utilizándola. A continuación te explicamos cómo puedes utilizar este comando:

TRUNCATE TABLE Customers;

5) RENAME cambia el nombre de una tabla o columna. Por ejemplo, para cambiar el nombre de la tabla Customers a Clients, haría lo siguiente:

RENAME TABLE Customers TO Clients;

Manipulación de datos

Una vez que hemos configurado una base de datos, podemos empezar a manipular los datos -añadir, actualizar o eliminar registros- utilizando el Lenguaje de Manipulación de Datos (LMD). 

Aquí tienes algunos comandos DML comunes:

1) INSERT añade una nueva fila de datos a una tabla. Por ejemplo, para añadir un nuevo cliente a nuestra tabla Customers, utilizo este código:

INSERT INTO Customers 
(ID, Name, Email) 
VALUES 
(1, Drake White, 'drake@example.com');

Esto añade un cliente con ID 1, nombre Drake White, y correo electrónico drake@example.com a la tabla.

2) UPDATE modifica los registros existentes en una tabla. Para cambiar el correo electrónico de un cliente, actualizo su registro así:

UPDATE Customers SET Email = 'drake .new@example.com' WHERE ID = 1;

Esto actualiza el correo electrónico del cliente con ID 1 a drake .new@example.com.

3) DELETE elimina datos concretos de una tabla. Para eliminar un cliente cuyo ID es 1, utilizo el siguiente comando:

DELETE FROM Customers WHERE ID = 1;

NOTA: Cuidado con DELETE: una vez que los datos desaparecen, desaparecen (a menos que tengas una copia de seguridad).

4) SELECT recupera datos de una tabla. Por ejemplo, para ver todos los clientes de mi mesa, utilizo

SELECT * FROM Customers;`

Si sólo quiero ver los clientes con un nombre concreto, puedo utilizar: 

SELECT * FROM Customers WHERE Name = 'Drake White';

Esto sólo devolverá los registros en los que el campo Name coincida con Drake White.

Recuperación de datos

Como vimos en el apartado anterior, un SGBD recupera información rápidamente mediante SQL u otros lenguajes de consulta. En lugar de buscar manualmente en miles de registros, podemos utilizar consultas para encontrar exactamente lo que necesitamos en cuestión de segundos. 

Supongamos que quiero encontrar a todos los clientes de New York. Así, en lugar de desplazarme por miles de registros, simplemente utilizo una consulta SQL como ésta:

SELECT * FROM customers WHERE city = 'New York';

Integridad y seguridad de los datos

Un SGBD mantiene la exactitud de los datos asignando a cada registro un ID único y vinculando las tablas relacionadas. Conecta filas con claves primarias y mantiene la coherencia entre tablas con claves externas. Para mantener los datos seguros, utiliza:

• Autenticación para controlar quién puede acceder a los datos.
• Encriptación para protegerla de los piratas informáticos.
• Control de acceso para gestionar quién puede verlo o editarlo.

Almacenamiento de datos y copias de seguridad

Un SGBD almacena los datos de forma eficiente y mantiene sus copias de seguridad. Utiliza la indexación para acelerar las búsquedas e incluye funciones de copia de seguridad y recuperación para evitar la pérdida de datos por borrados accidentales o fallos del sistema. De este modo, si algo va mal, podemos restaurar los datos sin perder información importante.

Tipos de SGBD

No todos los SGBD funcionan igual. De hecho, hay distintos tipos, cada uno diseñado para tipos de datos y casos de uso específicos. Vamos a desglosarlos con algunos ejemplos fáciles de seguir.

SGBD jerárquico

Un SGBD jerárquico estructura los datos como un árbol genealógico, en el que cada registro tiene un padre, y cada padre puede tener varios hijos. Sin embargo, cada hijo sólo puede tener un padre (relación de uno a muchos). 

Piensa en el organigrama de una empresa: Un directivo (padre) supervisa a varios empleados (hijos), pero cada empleado sólo depende de un directivo. 

Estructura jerárquica del SGBD. Imagen del autor.

Un ejemplo bien conocido de SGBD jerárquicoes el Sistema de Gestión de la Información (SGI) de IBM, uno de los primeros en utilizar esta estructura para manejar grandes cantidades de datos.

SGBD en red

UnSGBD en redes más flexible que un SGBD jerárquico porque permite que los registros tengan varios padres y varios hijos (una relación de muchos a muchos). Esto facilita el manejo de relaciones complejas. Un ejemplo de este tipo es el Almacén Integrado de Datos. 

Por ejemplo, en una base de datos universitaria, los alumnos pueden matricularse en varios cursos, y cada curso puede tener varios alumnos.

Estructura del SGBD en red. Imagen del autor.

SGBD relacional (SGBDR)

Un SGBD relacional almacena los datosa en tablas, donde cada tabla consta de filas y columnas (como las hojas de cálculo). Estas tablas están vinculadas mediante claves únicas, lo que facilita la organización y recuperación de datos: 

• A clave primaria identifica de forma única cada fila.
• A clave externa conecta tablas haciendo referencia a una clave primaria de otra tabla.

Este tipo de SGBD se utiliza mucho porque es fiable, escalable y fácil de gestionar. Algunos de sus ejemplos populares incluyenude MySQL, PostgreSQL y Oracle.

Supongamos que tenemos dos tablas:

• Students: almacena los nombres de los alumnos, los números de lista y los cursos.
• Marks: almacena los números de lista y las notas de los exámenes correspondientes.

La columna Roll No. de la tabla Students es la clave primaria, mientras que en la tabla Marks es una clave externa que conecta con la tabla Students.

SELECT Students.Name, Students.Course, Marks.Marks
FROM Students
JOIN Marks ON Students.RollNo = Marks.RollNo;

La consulta anterior devuelve una vista combinada de los nombres de los alumnos, su curso matriculado y sus notas.

Estructura del SGBD relacional. Imagen del autor.

SGBD orientado a objetos (SGBDO)

Un SGBD orientado a objetos almacena los datos como objetos, de forma similar a como manejan los objetos lenguajes de programación como Java o Python. Estos objetos contienen tanto los datos como los métodos utilizados para trabajar con ellos. Un ejemplo común de esto es db4o, una base de datos de código abierto para desarrolladores Java y .NET.

Por ejemplo, una universidad almacena la información de los estudiantes como objetos, donde cada objeto Student tiene atributos como Name, Age, y Student ID y comportamientos como Enroll() y Drop_Course(). Los alumnos están vinculados a los objetos Course con detalles como Course_Name, Instructor, Credits_hours, y Enrollment objetos que siguen Enrollment_Date y Grades.

Estructura del SGBD orientado a objetos. Imagen del autor.

SGBD NoSQL

Un SGBD NoSQL almacena datos utilizando modelos no relacionales, como estructuras basadas en documentos, clave-valor, familia de columnas o grafos. Utiliza principalmente la estructura JSON (JavaScript Object Notation) para manejar grandes cantidades de datos no estructurados o semiestructurados. 

A diferencia de las bases de datos relacionales, no utiliza tablas fijas y permite formas más flexibles de almacenar y recuperar datos. Esto lo hace ideal para big data, aplicaciones en tiempo real y sistemas basados en la nube. Algunos de sus principales ejemplos son MongoDB, Apache Cassandra y Couchbase.

Así es como podemos almacenar los datos de los alumnos utilizando el formato JSON: 

{
  "student_id": "101",
  "name": "Emma",
  "age": 16,
  "grade": 11,
  "subjects": ["Math", "Science", "English"]
}

Software SGBD popular

Los distintos SGBD se construyen para necesidades diferentes. Algunos son gratuitos y perfectos para sitios web, mientras que otros están pensados para grandes empresas que necesitan seguridad y rendimiento de primera categoría. Exploremos algunos de los programas de SGBD más populares y cómo se utilizan.  

MySQL

MySQL es uno de los Sistemas de Gestión de Bases de Datos Relacionales (RDBMS) de código abierto más utilizados. Se utiliza en sitios web y aplicaciones porque es rápido y escalable. Las grandes plataformas como WordPress y los sitios de comercio electrónico confían en MySQL para gestionar eficazmente grandes cantidades de datos sin ralentizarse.

PostgreSQL

PostgreSQL es un avanzado Sistema de Gestión de Bases de Datos Objeto-Relacional (ORDBMS) de código abierto, muy flexible y potente. Admite consultas complejas y funciona con múltiples lenguajes de programación, como Java y Python. Grandes nombres como Netflix e Instagram utilizan PostgreSQLporque puede manejar cantidades masivas de datos estructurados y no estructurados en diferentes plataformas, como Windows, macOS y Linux.

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Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server (SQL Server) es un RDBMS comercial creado por Microsoft para ofrecer rendimiento y seguridad a nivel empresarial. Es la opción preferida de las empresas que confían en los productos de Microsoft, porque se integra perfectamente con herramientas como Azure y Power BI. De hecho, mantiene los datos ordenados en tablas estructuradas y utiliza Transact-SQL (T-SQL) y el protocolo Tabular Data Stream para procesar las transacciones sin errores.

MongoDB

MongoDB es una base de datos NoSQL de código abiertorce, lo que significa que no utiliza tablas tradicionales como MySQL o SQL Server. En su lugar, almacena la información en documentos (similar al formato JSON). Esto lo hace muy flexible y escalable, perfecto para manejar grandes volúmenes de datos dinámicos o no estructurados. Debido a su velocidad y escalabilidad, MongoDB es la mejor opción para aplicaciones en tiempo real, aplicaciones móviles y procesamiento de big data.

Base de datos Oracle

En 1977, Larry Ellison, Bob Miner y Ed Oates desarrollaron la base de datos Oracle, que más tarde pasó a formar parte de Oracle Corporation. Es un RDBMS de alto rendimiento creado para grandes empresas que necesitan seguridad y automatización sólidas como una roca.  

Puede manejar cantidades masivas de datos optimizando el rendimiento por sí solo, lo que ahorratiempo a las empresasy reduce los costes de cálculo hasta un 87%. Con elcifrado, los controles de acceso y las herramientas de supervisión incorporados, Oracle mantiene los datos confidenciales a salvo de accesos no autorizados.

Reflexiones finales

Los Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD) son la columna vertebral de un tratamiento de datos organizado, seguro y eficaz. Sin ellas, la gestión de grandes cantidades de información sería lenta y propensa a errores.

Para las empresas, un SGBD garantiza que los datos sean precisos, estén protegidos y sea fácil acceder a ellos siempre que sea necesario.

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