Fundamentos de Banco de Dados

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1 Fundamentos de Banco de Dados

2 SISTEMAS BASEADOS NO PROCESSAMENTO DE ARQUIVOS Sistema A Funcionário Pagamento Cargo Sistema B Funcionário Projeto

3 SISTEMAS GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS (SGBD) Sistema A SGBD Dados Sistema B Quais são as grandes Funcionalidades da caixa preta? Como a caixa preta atende estas Funcionalidades?

4 Plano de Execução da Consulta Requisições AD-HOC Compilador DML Requisições Compiladas Otimizador Requisições EMBEDED Restrições de Segurança e Integridade Concorrência e Recuperação De Falhas LOG Requisições Otimizadas Gerente em tempo de execução Dados MetaDados Armazenamento

5 Otimizador Escolhe a melhor maneira de executar uma consulta. Diversos planos de execução são gerados e escolhido aquele com o menor custo. Custo estimado em função do número de operações de acesso a disco. Segurança e Integridade O SGBD deve monitorar e controlar o acesso aos objetos de forma a permitir que somente usuários autorizados tenham acesso. Garantir que restrições de integridade (referencial, entidade, domínio) não sejam violadas.

6 Concorrência e Recuperação de Falhas O sistema deve estar apto a detectar falhas e a recuperar o banco de dados ao seu último estado consistente Ex: falta de energia ß Controle de Concorrência O SGBD deve permitir o acesso concorrente por múltiplos usuários de forma transparente e segura.

7 Armazenamento do Dados Visão lógica Rede -> Registro Relacional -> Tabela OO -> Classe Visão Física Arquivos em disco no sistema operacional Diferentes formas de organização (indexado, hash, seqüencial) Armazenamento dos Metadados Dicionário de Dados (Catálogo do sistema)

8 10

9 Gerenciador Armazenamento Controla o acesso a informação do SGBD que está armazenada no disco. Implementa os mecanismos de autorização e integridade Usa os serviços básicos do S.O para transferir dados entre o disco e a memória principal Controla o uso dos buffers na memória Controla o espaço de armazenamento em disco Implementa as estruturas de dados do sistema físico: Arquivos que armazenam o banco de dados Dicionário de dadosque armazena o esquema (metadados) Nome e tipo dos itens de dados, tabelas Nome e definição de índices Nome e localização dos arquivos Restrições ( CONSTRAINTS ) Índices que podem fornecer um acesso mais rápido aos itens de dados 11

10 Gerenciador Armazenamento (Cont.) Gerenciador de transação Uma transação é um conjunto de operações que realiza uma única função lógica em uma aplicação. Garante as propriedades de atomicidade e durabilidade. 12

11 Processador da consulta Interpretador da DDL que compila e registra as definições no dicionário Compilador da DML que traduz os comandos de consulta, atualização e exclusão para uma representação a ser avaliada pelo Otimizador Uma consulta pode gerar diversos planos de execução diferentes. Cabe ao Otimizador do SGBD escolhe o melhor plano (estratégia) em função do custo. Mecanismo de avaliação da consulta que executa as instruções de baixo nível geradas pelo compilador 13

12 Arquiteturas do SGBD A arquitetura de um sistema de banco de dados é bastante influenciada pelo sistema de computador subjacente (arquitetura do ambiente) em que o sistema de banco de dados é executado: Centralizado Cliente / Servidor Distribuído Paralelo 14

13 Arquitetura Centralizada São sistemas executados sobre um único Sistema Computacional Podem ter o tamanho de um BD mono-usuário, rodando em um computador pessoal, até BD multi-usuário, executando em máquinas de grande poder de processamento (mainframe) Programas Aplicação SGBD Sistema Operacional BD Administração de Banco de Dados 15

14 Arquitetura Cliente/Servidor Os programas de aplicação residem nos computadores cliente O SGBD reside numa máquina servidor O driver formata as solicitações das aplicações para envio ao SGBD O software de comunicação interage com o hardware para troca de mensagens entre o driver do SGBD e o próprio SGBD Programas Aplicação Driver do SGBD computador Cliente COM COM SGBD SO computador Servidor BD Administração de Banco de Dados 16

15 Arquitetura em três Camadas 17

16 Distribuído O Banco de Dados fica armazenado em diversas máquinas Estas máquinas se comunicam pela rede Em cada computador, que pode ser de qualquer tamanho, existe um servidor de Banco de Dados ( SGBD) Site2 SGBD Site1 Rede Site3 SGBD SGBD 18

17 Paralelo O Banco de Dados fica armazenado em uma máquina com diversos processadores Estes processadores se comunicam por uma rede de conexão de alta velocidade Os dados podem ser alocados segundo diversas técnicas de distribuição Nó 1 SGBD Nó n Dados Nó 2 Nó 3 Dados Dados Dados Administração de Banco de Dados 19

18 Utilitários do SGBD São programas que estão incluídos no SGBD e facilitam algumas tarefas do DBA como: Backup (dump, backup, export, recover, etc) Carga de dados (load, copy, etc) Reorganização dos dados (export/import, vacuum) Monitoramento de desempenho (analyse) 20

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