¿Qué es un esquema de base de datos?

Los esquemas suelen utilizar representaciones visuales para comunicar la arquitectura de la base de datos, convirtiéndose en la base de la disciplina de gestión de datos de una organización. Este proceso de diseño de esquemas de bases de datos también se conoce como modelado de datos.

Los modelos de datos sirven para diversos roles, como los usuarios de bases de datos, los administradores de bases de datos y los programadores. Por ejemplo, pueden ayudar a los administradores de bases de datos a administrar los procesos de normalización para evitar la duplicación de datos. También pueden permitir a los analistas navegar por las estructuras de datos para realizar informes u otros análisis de negocios valiosos. Los diagramas actúan como documentación valiosa dentro del sistema de administración de bases de datos (DBMS), asegurando la alineación entre los distintos stakeholders.

Un esquema de base de datos se considera el "proyecto técnico" de una base de datos, el cual describe cómo pueden relacionarse los datos con otras tablas u otros modelos de datos. Sin embargo, el esquema en realidad no contiene datos.

Una muestra de datos de una base de datos en un momento específico se conoce como instancia de base de datos. Contiene todas las propiedades que el esquema describe como valores de datos. Dado que las instancias de bases de datos son solo una instantánea de un momento dado, es probable que cambien con el tiempo, a diferencia de los esquemas de bases de datos.

Si bien el término esquema se usa ampliamente, por lo general se refiere a tres tipos de esquemas diferentes: un esquema de base de datos conceptual, un esquema de base de datos lógico y un esquema de base de datos físico.

• Los esquemas conceptuales ofrecen una visión general de lo que contendrá el sistema, cómo se organizará y qué reglas de negocio están involucradas. Los modelos conceptuales usualmente se crean como parte del proceso de recopilación de los requisitos iniciales del proyecto.

• Los esquemas lógicos de bases de datos son menos abstractos que los esquemas conceptuales. Definen claramente los objetos del esquema con información, como nombres de tablas, nombres de campos, relaciones entre entidades y restricciones de integridad, es decir, cualquier regla que gobierne la base de datos. Sin embargo, normalmente no incluyen ningún requisito técnico.

• Los esquemas físicos de bases de datos proporcionan la información técnica de la que carece el tipo de esquema lógico de base de datos, además de la información contextual, como nombres de tablas, nombres de campos, relaciones entre entidades, etcétera. Es decir, también incluyen la sintaxis que se utilizará para crear las estructuras de datos dentro del almacenamiento en disco.

Tanto en los esquemas lógicos como en los físicos, las tablas de bases de datos tendrán una clave primaria o una clave externa, que actuarán como identificadores únicos para las entradas individuales de una tabla. Estas claves se utilizan en sentencias SQL para unir tablas y crear una vista unificada de la información. Los diagramas de esquema son especialmente útiles para mostrar las relaciones entre las tablas, y permiten a los analistas comprender las claves sobre las que deben unirse. Existen otros dos tipos de esquemas a los que se hace referencia en el contexto de los sistemas de gestión de bases de datos relacionales (RDBMS); son los conocidos como esquemas de estrella y esquemas de copo de nieve.

Mientras que los esquemas conceptuales, lógicos y físicos contienen diferentes niveles de información sobre las bases de datos en sus diagramas, los esquemas de estrella y de copo de nieve representan esas relaciones entre entidades de manera diferente. Más específicamente, un esquema en estrella es un tipo de esquema de base de datos relacional que se compone de una única tabla de hechos central rodeada de tablas de dimensiones. Esto tiende a considerarse un esquema más simple en comparación con el esquema de copo de nieve.

Un esquema de copo de nieve consta de una tabla de hechos que está conectada a muchas tablas de dimensiones, que pueden conectarse a otras tablas de dimensiones a través de una relación de muchos a una. Este esquema ofrece la ventaja de manejar niveles bajos de redundancia de datos, pero no es tan eficaz en cuanto al desempeño de las consultas.

Como su nombre lo indica, un esquema de estrella tiende a parecerse a una estrella, mientras que un esquema de copo de nieve tiende a parecerse a un copo de nieve.

A medida que big data continúa creciendo, los objetos y esquemas de bases de datos son críticos para garantizar la eficiencia en las operaciones diarias de las empresas. Si los modelos relacionales están mal organizados y mal documentados, serán más difíciles de mantener, lo que planteará problemas tanto para sus usuarios como para la empresa.

Algunos beneficios clave de los esquemas de bases de datos incluyen:

• Acceso y seguridad:  el diseño del esquema de base de datos ayuda a organizar los datos en entidades independientes, lo que facilita el uso compartido de un único esquema dentro de otra base de datos. Los administradores también pueden controlar el acceso a través de los permisos de la base de datos, lo que agrega otra capa de seguridad para más datos de propiedad exclusiva. Por ejemplo, un único esquema puede contener información de identificación personal (PII), que usted querría cifrar por motivos de privacidad y seguridad.

• Organización y comunicación: la documentación de los esquemas de bases de datos permite una mayor organización y una mejor comunicación entre los stakeholders internos. Dado que proporciona una fuente común de verdad, permite a los usuarios comprender las restricciones lógicas y los métodos de agregación en todas las tablas.

• Integridad: la organización y la comunicación también ayudan a garantizar la validez de los datos. Por ejemplo, pueden ayudar a los administradores a gestionar los procesos de normalización para evitar la duplicación de datos. También pueden ayudar a monitorear el cumplimiento de las restricciones en el diseño de la base de datos del esquema, permitiendo el cumplimiento de las propiedades ACID (atomicidad, constancia, aislamiento, durabilidad).