PDF de programación - Bases de Datos Distribuidas

BASES DE DATOS

DISTRIBUIDAS

BASES DE DATOS AVANZADAS
DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA

1

MOTIVACIÓN DE LAS BDD

 NECESIDAD DE
INTEGRACIÓÓN + DISTRIBUCI
INTEGRACI

N + DISTRIBUCIÓÓNN

Bases de datos

distribuidas

Bases de datos

Redes de

ordenadores

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2

INTEGRACIÓN

 PROBLEMAS DERIVADOS DEL

DESARROLLO DE BD INDEPENDIENTES



Datos redundantes
SGBD distintos
Plataformas variadas (pc’s, workstations)

Consecuencia

Inconsistencias en los datos
Dificultad de interoperatividad
Aislamiento de los distintos grupos de usuarios

Necesidad de Sistemas de Información integrados que respondan

a los objetivos globales de la empresa

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3

DISTRIBUCIÓN

 FINALIDAD

Acercar la informática a los usuarios

 Compartiendo
 Optimizando

Necesidad de Sistemas de Información Distribuidos que doten de

autonomía a los usuarios y que consigan mayor eficiencia

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4

NO OBSTANTE…

INTEGRACIÓN

=

CENTRALIZACIÓN

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5

DEFINICIONES

 BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS (BDD)

Colección de múltiples bases de datos, lógicamente

interrelacionadas, distribuidas sobre una red de ordenadores

 SISTEMA DE GESTIÓN DE BDD (SGBDD)

Producto software capaz de gestionar una BDD,
suministrando mecanismos de acceso que hacen
transparente la distribución

 SISTEMA DE BDD = BDD + SGBDD

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6

BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS

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7

CARÁCTERÍSTICAS DE LAS BDD

 Los datos deben estar físicamente en más de un ordenador (distintas

sedes)

 Las sedes deben estar interconectadas mediante una red (cada sede es un

nodo de la red)

 Los datos han de estar lógicamente integrados (recuperación y

actualización) tanto en local como remoto (esquema lógico global y
único)

 En una única operación se puede acceder (recuperar o actualizar) datos

que se encuentran en más de una sede (acceso a datos locales o
remotos)

 Todas las acciones que necesiten realizarse sobre más de una sede serán
transparentes al usuario (transparencia de distribución para el usuario)

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ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO

 Dada una relación R:

RÉPLICA: copia de R en emplazamiento diferente

FRAGMENTACIÓN: R dividida en fragmentos

diferentes almacenados en sitios diferentes

RÉPLICA Y FRAGMENTACIÓN: R dividida en

fragmentos que son replicados en sitios diferentes

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VENTAJAS DE LAS BDD (I)

 ORGANIZATIVAS:

Adaptación a la organización de la institución (unión de
compañías/descentralización), respondiendo a cambios

Almacenar los datos donde son generados y/o usados, la

mayor parte locales

Proporcionar autonomía local, controlándose desde cada

nodo. Política general contra política local

 ECONÓMICAS:

Costes de comunicación y de creación de pequeños

sistemas

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VENTAJAS DE LAS BDD (y II)

 TÉCNICAS:

Flexibilidad, acceso desde distintos lugares y por

distintas personas a la vez

Fiabilidad/disponibilidad, en un determinado

momento / intervalo. Varios sitios, duplicaciones,
evitan fallos
Modularidad
Mejora del rendimiento, BD más pequeñas,

operaciones de menor volumen

Crecimiento incremental, añadiendo poder de

procesamiento y almacenamiento

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DESVENTAJAS DE LAS BDD

Complejidad del sistema, desarrollo de software más
costoso, problemas de sincronización, dificultad para
conocer la corrección de los algoritmos paralelos,
detección de caídas de nodos

Dependencia de la red de comunicaciones, sobrecarga de

procesamiento de mensajes

Dificultad de diseño, fases adicionales
Poca madurez de los productos comerciales, orientados a

replicación

Funciones de administración compleja, sincronización y

coordinación

Dificultad de cambio, inexistencia de metodologías
Personal especializado

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COMPONENTES DE UNA BDD

 BD locales

 SGBDD

 Red de comunicaciones

 Diccionario o directorio global

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EL SGBDD (I)
 Las RESPONSABILIDADES del SGBDD serán:

Transparencia de red
Transparencia de fragmentación
Transparencia de copias o duplicación

 Propagación de actualizaciones

Procesamiento de consultas distribuidas, definición de estrategias
Mantener un diccionario integrado
Control de concurrencia, integridad de la BDD, consistencia entre

las múltiples copias de los datos

Fiabilidad de los SGBDD, capaz de recuperar y devolver a las bases

de datos implicadas en el fallo un estado consistente y estable

Soporte de sistema operativo
Bases de datos heterogéneas, mecanismos de traducción

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EL SGBDD (y II)

 Un SGBDD tiene, conceptualmente, tres

COMPONENTES principales



Procesador de datos locales (PDL)

 Gestión de datos local

Procesador de aplicaciones distribuidas (PAD)

 Responsable de las funciones de distribución

Software de comunicaciones

 Suministra las primitivas y los servicios de comunicaciones

que necesita el PAD

 Cada sede puede tener un PDL y un PAD o bien

sólo uno de ellos

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TIPOLOGÍA DE LAS BDD

 SEGÚN EL GRADO DE HOMOGENEIDAD DE LOS SGBD

LOCALES:
SGBDD homogéneos: todos los SGBD locales son iguales
SGBDD heterogéneos: los SGBD locales son distintos

 SEGÚN EL GRADO DE AUTONOMÍA FUNCIONAL:

SGBDD federados: total autonomía funcional (multibase de

datos)

SGBDD sin ninguna autonomía funcional local

 SEGÚN EL GRADO DE AUTONOMÍA ORGANIZATIVA:

Autonomía total: las decisiones se toman a nivel local
Organización centralizada

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ESQUEMAS DE UNA BDD

 Usuarios
de la BDD

 Esquemas locales y esquema global
 Diccionario global integrado

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DISEÑO DE BDD – ESTRATEGIAS

 TOP-DOWN (descendente)

En un principio el diseño no existe.
Diseñador necesita identificar tablas, pero

también su ubicación y la necesidad de
replicación.

 BOTTOM-UP (ascendente)

Cuando existen diseños previos.
Integración de esquemas existentes (ELL) al

esquema global (ELG).

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DISEÑO DE BDD –
FRAGMENTACIÓN (I)
 RAZONES PARA FRAGMENTAR

Encontrar unidad de distribución más adecuada.
Disminuir cantidad de accesos remotos.
Incrementar el nivel de concurrencia.

 DESVENTAJAS

Degradación del rendimiento.
Complejidad de mantenimiento de la integridad

referencial.

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DISEÑO DE BDD –
FRAGMENTACIÓN (II)
 CORRECCIÓN EN LA FRAGMENTACIÓN

Completitud
a algún Rj

" di

Reconstrucción
˛ FR

R = Ri, " Ri

Disyunción

 Frag horizontal : R1, R2, …, Rn, el dato di está en Rj y sólo en

Rj

 Frag vertical: sólo se repiten atributos clave

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˛
DISEÑO DE BDD –
FRAGMENTACIÓN (III)
 TIPOS DE FRAGMENTACIÓN

HORIZONTAL

 Divide la relación en subconjuntos de tuplas.
 Operador SELECCIÓN: s
 Primaria y Derivada
 Recuperación mediante UNION.

Ci (R)

VERTICAL

 Divide la relación verticalmente en columnas.
 Operación PROYECCIÓN: P
 Agrupamiento y División.
 Recuperación mediante JOIN.

Li (R)

HÍBRIDA

 Mezcla de fragmentación vertical y horizontal.
 Recuperación mediante UNION y JOIN.

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DISEÑO DE BDD –
FRAGMENTACIÓN (y IV)
 RESULTADO: ESQUEMA DE

FRAGMENTACIÓN
Conjunto de fragmentos que incluye todos los

atributos y tuplas de la BD original.

La BD completa puede reconstruirse mediante

UNION y JOIN.

Expresado en álgebra relacional.

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s
s
s
P
P
P
DISEÑO DE BDD – ASIGNACIÓN (I)

 Búsqueda de distribución óptima de los fragmentos

Fi en los nodos Si.

 Características deseables:

Coste mínimo

 Almacenamiento
 Comunicación

Máximo rendimiento:

 Tiempos de respuesta mínimos
 Capacidad de procesamiento máxima

 Depende del tipo y frecuencia de transacciones.
 Existen algoritmos de asignación que buscan

distribución óptima.

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DISEÑO DE BDD – ASIGNACIÓN (y II)

 RESULTADO: ESQUEMA DE ASIGNACIÓN

Correspondencia sitios - fragmentos de la BD.
Si un fragmento se encuentra en más de un sitio,

el fragmento está replicado.

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DISEÑO DE BDD – REPLICACIÓN (I)

 RAZONES PARA REPLICAR:

Mejorar el rendimiento en la recuperación de

consultas globales.

 DESVENTAJAS:

Actualización de réplicas.

 ESTRATEGIAS:
Replicación total.
Asignación no redundante.
Replicación parcial.

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DISEÑO DE BDD – REPLICACIÓN (y II)

 RESULTADO: ESQUEMA DE

REPLICACIÓN
Descripción de la replicación de los fragmentos

 ENFOQUES:

Consultas de los datos en múltiples sitios: se

replica.

Número de actualizaciones elevado: no se

replica.

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