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Bases de datos distribuidas




Enviado por Pablo Turmero



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    Definición Diferencias con BD Centralizadas Base de Datos
    Distribuida

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    Almacenamiento cercano Procesamiento paralelo Expansión
    rápida Tolerancia a fallos Autonomía de nodos
    Ventajas

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    Control y manejo de datos Seguridad Complejidad en mantener
    integridad Control de concurrencia mas complejo Desventajas

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    Diseño de la base de datos distribuida:
    distribución de información entre nodos
    Procesamiento de consultas: costo de procesamiento y
    transmisión de datos Control de concurrencia:
    coordinación de acceso a la base de datos Confiabilidad:
    manejo de transacciones Aspectos importantes SGBD
    distribuidos

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    Independencia de datos: aplicaciones inmunes a cambios en
    definición y organización de datos y viceversa
    Lógica: inmunidad a cambios en estructura lógica de
    la base de datos Física: ocultamiento de detalles sobre
    estructuras de almacenamiento a las aplicaciones de usuario
    Transparencia de replicación: replicas controladas por el
    sistema, no por el usuario. Arquitectura BDD – Niveles de
    transparencia en SBDD (1/2)

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    Transparencia a nivel de red Localización de datos:
    comando usado es independiente de la ubicación de los
    datos y lugar donde la operación se realice Esquema de
    nombramiento: proporcionando nombre único a cada objeto de
    sistema distribuido. Transparencia de fragmentación:
    sistema maneja conversión de consultas definidas sobre
    relaciones globales a consultas definidas sobre fragmentos
    Arquitectura BDD – Niveles de transparencia en SBDD
    (2/2)

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    Mayoría basadas en sistema ANSI-SPARC con tres niveles:
    interno, conceptual y externo. Externa: vista por usuario
    Conceptual: vista lógica global Interno: nivel de
    descripción mas bajo de los datos en una base de datos
    Arquitectura BDD

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    Dimensiones Distribución Heterogeneidad Autonomía
    Diseño: decisión sobre cuestiones de diseño
    Comunicación: decisión sobre cuestiones de
    comunicación Ejecución: decisión sobre
    cuestiones de ejecución de operaciones de manera local
    Alternativas implementacion SMDB

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    Algoritmos de control de concurrencia: Candado de dos fases
    Ordenamiento por estampas de tiempo Ordenamiento por estampas de
    tiempo múltiple Control de concurrencia optimista
    Tarea

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    Diseño base de datos distribuidas

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    Nivel de distribución Ninguno Solo datos (sist.
    Homogéneo) Datos mas programas (sist. Heteregéneo)
    Comportamiento de patrones de acceso Estático
    Dinámico Nivel de conocimiento sobre comportamiento de
    patrones Sin información / parcial Información
    total Dimensiones

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    Estrategias de diseño – Descendente

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    Análisis de requerimientos que define el ambiente del
    sistema. Determina necesidades de los datos y del proceso. DBMS
    debe ser definido por: desempeño, confiabilidad,
    disponibilidad, economía y flexibilidad. Diseño
    visual: definir las GUI Diseño conceptual: examina la
    empresa para generar diagrama E-R Estrategias de diseño
    – Descendente (1-3)

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    Como resultado de los diseños conceptual y visual debe
    darse un esquema conceptual global y recopilación de los
    patrones de acceso. Diseño de distribución:
    diseñar esquema conceptual local para cada sitio del SD.
    Fragmentación y asignación. Estrategias de
    diseño – Descendente (2-3)

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    Diseño físico: mapear esquemas conceptuales locales
    con los dispositivos de almacenamiento físicos disponibles
    en cada sitio. Estrategias de diseño – Descendente
    (3-3)

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    Conveniente cuando BD ya existen y tareas de proceso involucran
    integración. Punto de inicio son esquemas conceptuales
    individuales, se integran para obtener esquema conceptual global
    y posiblemente generar GUI. Estrategias de diseño –
    Ascendente

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    Encontrar unidad de relación apropiada. Diferentes
    aplicaciones ingresan a diferentes sub-conjuntos de datos.
    Replicaciones mas convenientes, solamente de sub-relaciones.
    Ejecuciones concurrentes de procesos sobre sub-conjuntos
    aislados. ¿Por qué fragmentar?

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    Unión de fragmentos para consultas Costoso en proceso
    Costoso en transferencia de datos Control de semántica de
    datos y revisión de integridad Problemas de la
    fragmentación

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    Fragmentación vertical Fragmentación horizontal
    Fragmentación híbrida ¿Cómo
    fragmentar?

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    Afecta desempeño de la ejecución de los Query.
    Dependerá de las necesidades de nuestra aplicación.
    Grado de fragmentación

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    Condición de completitud. La descomposición de una
    relación R en los fragmentos R1, R2,
    …, Rn es completa si y solamente si cada elemento de
    datos en R se encuentra en algún de los Ri.
    Condición de Reconstrucción. Si la
    relación R se descompone en los
    fragmentos R1, R2, …, Rn, entonces debe existir
    algún operador relacional Ñ , tal que,R
    = Ñ 1£ i£ n Ri
    Condición de Fragmentos Disjuntos. Si la
    relación R se descompone en los
    fragmentos R1, R2, …, Rn, y el
    dato di está en Rj, entonces, no debe estar
    en ningún otro fragmento Rk (k¹ j).
    Correctitud fragmentación

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    Forma para asignación de fragmentos de las relaciones en
    cada uno de los sitios teniendo ya bien realizada nuestra
    fragmentación. Costos mínimos: costos de
    actualización entre sitios y costos de comunicación
    de datos Desempeño: minimizar el tiempo de respuesta y
    maximizar la salida de información a cada sitio.
    Alternativas de asignación

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    Mejora Querys de sólo lectura Confiabilidad Empeora Query
    de actualización Estrategias: No soportar
    replicación. Cada fragmento reside en un solo sitio.
    Soportar replicación completa. Cada fragmento en cada uno
    de los sitios. Soportar replicación parcial. Cada
    fragmento en algunos de los sitios. Replicación

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    Replicación

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    En diseño de distribución influyen factores como:
    Información sobre el significado de los datos
    Información sobre las aplicaciones que los usan
    Información acerca de la red de comunicaciones
    Información acerca de los sistemas de cómputo
    Requerimientos de información

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    Cada subconjunto puede contener datos que tienen propiedades
    comunes y se puede definir expresando cada fragmento como una
    operación de selección sobre la relación
    global Considere la relación global: SUPPLIER( SNUM, NAME,
    CITY ) entonces, la fragmentación horizontal puede ser
    definida como: SUPPLIER1 = SLcity == "SF"SUPPLIER SUPPLIER1 =
    SLcity == "LA"SUPPLIER Esta fragmentación satisface la
    condición de completes si "SF" y "LA" son solamente los
    únicos valores posibles del atributo CITY. La
    condición de reconstrucción se logra con: SUPPLIER
    = SUPPLIER1 union SUPPLIER2 La condición de disjuntos se
    cumple claramente en este ejemplo. Fragm. Horizontal
    Primaria

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    La fragmentación derivada horizontal se define partiendo
    de una fragmentación horizontal. En esta operación
    se requiere de Semi-junta (Semi-Join) el cual nos sirve para
    derivar las tuplas o registros de dos relaciones. Las siguientes
    relaciones definen una fragmentación horizontal derivada
    de la relación SUPPLY. SUPPLY1 = SUPPLYSJsnum ==
    snumSUPPLIER1 SUPPLY2 = SUPPLYSJsnum == snumSUPPLIER2 Fragm.
    Horizontal Derivada

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    Enfoques Agrupamiento (Clustering): Inicia asignando cada
    atributo a un fragmento, y en cada paso, algunos de los
    fragmentos satisfaciendo algún criterio se unen para
    formar un solo fragmento. Division: Inicia con una sola
    relación realizar un particionamiento basado en el
    comportamiento de acceso de las consultas sobre los atributos.
    Fragmentacion Vertical

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    Formula general: min( Costo Total ) Dadas: Restricciones tiempo
    de rta Restricciones capacidad de almacenamiento Restricciones en
    tiempo de procesamiento Costo total = procesamiento de consultas
    + almacenamiento Procesamiento de consultas = sumatoria del costo
    de procesamiento de todas las consultas Almacenamiento =
    sumatoria de costos de almacenar todos los fragmentos en los
    correspondientes nodos Modelo de asignación

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    Costo de almacenamiento por nodo = costo almacenamiento unitario
    en el nodo * tamaño del fragmento Costo del procesamiento
    por consulta = costo de procesamiento + costo de transmision
    Costo de procesamiento = costo de acceso + costo de mantenimiento
    de integridad + costo debido a control de concurrencia Modelo de
    asignación

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    Costo de acceso = sumatoria(numero total de actualizaciones y
    lecturas realizadas por consulta en el fragmento i * costo
    unitario de procesamiento local en el fragmento i) i = cada
    fragmento involucrado en la consulta Costos de mantenimiento de
    integridad y costo de control de concurrencia se calculan similar
    al costo del control de acceso. Modelo de asignación

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    Costo de transmisión Procesamiento de actualizaciones =
    costo de envió de mensajes de actualización a los N
    nodos involucrados + costo de envió de mensaje de
    confirmación Procesamiento de consultas = costo de
    transmitir consulta a N nodos involucrados + costo de
    transmisión de respuestas de los N nodos a las N consultas
    Modelo de asignación

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    Tiempo de respuesta Para cada Qi el tiempo de respuesta <=
    máximo tiempo de respuesta esperado. Almacenamiento Costo
    de almacenamiento en Nodoi <= capacidad de almacenamiento de
    dicho nodo Tiempo procesamiento Carga de procesamiento Nodoi
    <= capacidad de procesamiento de dicho nodo Restricciones a
    asignación

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