VÂNIA DE CARVALHO MARÇAL. PROPOSTA DE UMA APLICAÇÃO USANDO BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS ORACLE9i E A TECNOLOGIA WAP DAS REDES WIRELESS

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1 VÂNIA DE CARVALHO MARÇAL PROPOSTA DE UMA APLICAÇÃO USANDO BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS ORACLE9i E A TECNOLOGIA WAP DAS REDES WIRELESS Monografia de conclusão do curso de Ciência da Computação apresentada ao Departamento de Ciência da Computação da Universidade Federal de Lavras como parte das exigências da disciplina Projeto Orientado II, para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação. Orientadora Profª. Olinda Nogueira Paes Cardoso Co-Orientador Prof. Ricardo Martins de Abreu Silva LAVRAS MINAS GERAIS BRASIL 2002

2 VÂNIA DE CARVALHO MARÇAL PROPOSTA DE UMA APLICAÇÃO USANDO BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS ORACLE9i E A TECNOLOGIA WAP DAS REDES WIRELESS APROVADA, em 16 de dezembro de Monografia de conclusão do curso de Ciência da Computação apresentada ao Departamento de Ciência da Computação da Universidade Federal de Lavras como parte das exigências da disciplina Projeto Orientado II, para obtenção do título de Bacharel em Ciência da Computação. Profª Olinda Nogueira Paes Cardoso (Orientadora) Prof. Ricardo Martins de Abreu Silva (Co-Orientador) LAVRAS MINAS GERAIS BRASIL 2002 ii

3 O maior heroísmo de um jovem é manter o sorriso no rosto, mesmo que o coração estraçalhe de dor. (Autor Desconhecido) Dedico este trabalho a todos que, de alguma forma, deram-me motivos para que eu mantivesse o sorriso no rosto mesmo quando meu coração se estraçalhava de dor. E, em especial, dedico à minha maravilhosa mãe, que partiu antes que este momento chegasse. Hoje, especialmente, a saudade é bem mais forte, mas a lembrança de sua voz amiga, de seu sorriso, de seu abraço forte, realimentam o amor que tornou- me capaz de chegar até aqui e de concretizar este nosso sonho. iii

4 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus pela presença fundamental, pela força e principalmente, por amparar-me em todos os momentos difíceis. Expresso também meu maior agradecimento e o meu profundo respeito, os quais sempre serão poucos diante do muito que foi oferecido, àquela que quando deveria ser simplesmente professora e orientadora, mostrou-se um exemplo de dedicação, doação, força, compreensão e, sobretudo de amor. Obrigada, Olinda! Esteja certa de que aonde quer que eu vá, levarei você para sempre no meu coração. iv

5 RESUMO O objetivo deste trabalho é conciliar as tecnologias de Banco de dados Distribuído e WAP (protocolo para redes sem fios), usando como exemplo de aplicação de um Sistema de Pronto atendimento Remoto Hospitalar. Este sistema deve atender às necessidades estratégicas, econômicas e sociais de determinada região, evidenciando como integrar e acessar informações distribuídas em diversas localidades, através de dispositivos sem fio, tais como telefones celulares. A integração dos sistemas hospitalares via Internet e o acesso a eles, via rede Wireless (sem fio) é apresentada dentro do contexto do Sistema Gerenciador de Bancos de Dados Oracle9i, considerando-se a funcionalidade da arquitetura cliente-servidor. Os resultados foram obtidos de um estudo sobre as técnicas de implementação deste sistema, e as dificuldades em seu desenvolvimento foram apresentadas. Palavras-chave: Banco de Dados Distribuídos, Redes Wireless, Dispositivos Sem Fio, Telefone Celular, Protocolo WAP, Oracle9i, Sistema Hospitalar. v

6 SUMÁRIO CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO...1 CAPÍTULO 2 BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS Vantagens dos Bancos de Dados Distribuídos Gerência de dados distribuídos com diferentes tipos de transparência Confiabilidade e disponibilidade crescentes Melhor desempenho Expansão mais fácil Funções Adicionais de Banco de Dados Distribuídos Fragmentação, Replicação e Alocação de Dados Tipos de Sistemas de Banco de Dados Distribuídos Visão Geral de Controle de Concorrênica e recuperação em BDD Controle de Concorrência distribuída baseada em cópia distinta de um item de dado Controle de Concorrência distribuída baseada em votação Recuperação Distribuída Visão Geral da Arquitetura Cliente-Servidor e sua relação com Banco de Dados Distribuídos Banco de Dados Distribuídos no Oracle Banco de Dados Heterogêneos em Oracle...24 CAPÍTULO 3 O PROTOCOLO WAP O Modelo 3.2 O Modelo WAP WDP(Wireless Datagram Protocol) WTLS(Wireless Transport Layer Security) WTP(Wireless Transaction Protocol)...34 vi

7 3.2.4 WSP(Wireless SessionProtocol) WAE(Wireless Datagram Protocol)...37 CAPÍTULO 4 BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS E REDE WIRELESS Infra-estrutura Wireless O proceso de Requisição Móvel Limitaçõs no Desenvolvimento de Aplicações Móveis Oracle9i como solução Wireless Desenvolvimento Multi-Channel (Múltiplos Canais) Multi Modal (Múltiplas Bandas) Criação de aplicações Push e SMS Customização da Interação entre Aplicação e Usuário Final Reuso de Aplicações Web existentes Gerenciamento Offline Noção da Localização das Aplicações...63 CAPÍTULO 5 O SISTEMA DE PRONTO ATENDIMENTO REMOTO HOSPITALAR Desenvolvimento e Testes...69 CAPÍTULO 6 CONCLUSÕES...74 CAPÍTULO 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...78 ANEXO A...80 Editor Easy Pad Waptor...80 Editor Dream Weaver MX...81 ANEXO B...82 Pré-Visualização do dispositivo Siemens, fornecidad pelo Editor Easy Pad Waptor...82 Pré-Visualização PalmPilot, fornecida pelo Editor Easy Pad Waptor...83 Pré-Visualização do dispositivo Siemens, fornecida pelo Editor Easy Pad Waptor...84 Pré-Visualização de um Nokia 7110, fornecidad pelo Editor Easy Pad Waptor 85 ANEXO C...86 vii

8 Código WML correspondente à aplicação da ambulância...86 ANEXO D...90 Ilustração das tabelas construídas no Oracle9i Enterprise Manager Console...90 Ilustração dos tipos de objetos construídos no Oracle9i Enterprise Manager Console...91 Ilustração dos tipos de array construídos no Oracle9i Enterprise Manager Console...92 Ilustração dos tipos de tabelas construídos no Oracle9i Enterprise Manager Console...93 Ilustração dos procedimentos no Oracle9i Enterprise Manager Console...94 ANEXO E...95 Listagem completa dos comandos Oracle9i...95 viii

9 LISTA DE ABREVIATURAS BDD Banco de Dados Distribuídos CDMA Code Division Multiple Access CDM Common Data Model CGI Commom Gateway Interface CPU Central Processing Unit DBA Data Base Administrator E / S Entrada e Saída GSM Global System for Mobile Communication HTML HyperText Markup Language HTTP Hypertext Markup Protocol IP Internet Protocol ISO International Standards Organization LAN Local Area Network PAP Push Access Protocol PC Personal Computer PDA Personal Digital Assistant ix

10 PHP Personal Home Page PPG Push Proxy Gateway OTA Over The Air SAI - (Session Initiation Application) SBDF Sistema de Banco de Dados Federados SGBD Sistema Gerenciador de Banco de Dados SGBDD Sistema Gerenciador de Banco de Dados Distribuídos SI Service Indication SL Service Loading SMS Short Message Service SQL Structured Query Language SSL Secure Sockets Layer TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TDMA Time Division Multiple Access TLS Transport Layer Security UDP User Datagram Protocol UI User Interface URI Universal Resource Identifier URL Universal Resource Locator XHTML extensible HyperText Markup Language XML extensible markup Language x

11 WAN Wide Area Network WAE Wireless Application Environment WAP Wireless Application Protocol WCMP Wireless Control Message Protocol WDP Wireless Datagram Protocol WIM WAP Identity Module WML Wireless Markup Language WSP Wireless Session Protocol WTA Wireless Telephony Application WTAI Wireless Telephony Application Interface WTLS Wireless Transport Layer Security WTP Wireless Transaction Protocol WWW World Wide Web 2,5G Segunda geração de celulares 3G Terceira geração de celulares xi

12 LISTA DE FIGURAS Figura 1 SGBDD s Heterogêneos conectados ao telefone celular via WAP.3 Figura 2 Arquitetura de um Banco de Dados verdadeiramente distribuído...13 Figura 3 Modelo de Programação Internet...28 Figura 4 Modelo de Programação WAP...29 Figura 5 Exemplo de uma rede WAP...31 Figura 6 A Arquitetura WAP...32 Figura 7 Arquitetura Genérica do WDP...33 Figura 8 Modelo Lógico do WAE...38 Figura 9 Componentes do modelo lógico WAE...39 Figura 10 A arquitetura lógica do agente-usuário do WML...43 Figura 11 Arquitetura lógica sem o agente-usuário WML...43 Figura 12 Exemplo da Arquitetura WTA...44 Figura 13 O agente-usuário WTA e a Biblioteca Pública WTAI...45 Figura 14 Oracle9iAS Wireless...46 Figura 15 Wireless Infrastructure componentes...47 Figura 16 Wireless Request Process...50 Figura 17 Complications of MobileApplication Development...56 Figura 18 Oracle9iAS Wireless Architecture...58 Figura 19 Voice Request Process...61 Figura 20 Modelo Entidade-Relacionamento...66 Figura 21 Projeto de Navegação da Aplicação...71 Figura 22 Erro ocorrido na instalação do Oracle9iAS...76 xii

13 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Projeto Conceitual da Entidade Hospital...67 Tabela 2 Projeto Conceitual da Entidade Serviços...67 Tabela 3 Projeto Conceitual da Entidade Convênios...68 Tabela 4 Projeto Conceitual da Entidade Pacientes...68 Tabela 5 Descrição dos tamanhos dos discos de instalação Oracle9i...75 xiii

14 xiv

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16 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, a Tecnologia da Informação evoluiu dos primeiros computadores centrais até os atuais sistemas distribuídos. Essa visão moderna e descentralizada busca obter vantagens, principalmente em termos de acessibilidade, disponibilidade e custo. Um importante componente desses sistemas distribuídos consiste no Banco de Dados Distribuídos (BDD). Nos últimos anos, houve diversas tentativas de viabilizar o acesso à Internet em uma plataforma sem fio. Neste contexto, o WAP (Wireless Application Protocol - Protocolo para Aplicações Sem Fio) surgiu como promessa de um protocolo capaz de reconhecer os serviços WWW (World Wide Web), além de propor novos, por exemplo o serviço de mensagens telefônicas. Esse padrão especifica um ambiente de aplicação e uma pilha de protocolos para esses dispositivos sem fio como, por exemplo, telefones celulares. Isto permite às aplicações tirarem proveito do fato de que, freqüentemente, o usuário de Internet possui um dispositivo de telefonia móvel [Spo02]. O objetivo deste trabalho é conciliar estas duas tecnologias, Banco de Dados Distribuídos e a tecnologia WAP, numa aplicação que atenda às necessidades estratégicas, econômicas e sociais de determinada região. Dessa forma, seria possível integrar informações distribuídas em diversas localidades de uma região e acessá-las em qualquer parte através dos dispositivos sem fio. 1

17 Portanto, a intenção deste projeto é integrar sistemas autônomos e heterogêneos via Internet e acessá-los via rede Wireless. A aplicação hospitalar refere-se à viabilização de dispositivos sem fio, por exemplo, telefones celulares em ambulâncias, que estejam conectados através da Internet a hospitais da região. O sistema irá buscar o hospital que melhor satisfaça às necessidades de determinado caso que esteja sendo atendido. Esta estratégia permite que sejam feitas consultas como, por exemplo, qual hospital está apto a receber dado paciente, em dada situação. Além disso, a reserva de um leito para um dos hospitais poderá ser realizada, a fim de que, ao chegar ao hospital preferencial, já exista uma equipe médica o aguardando para o devido atendimento. A possível modelagem do Banco de Dados Distribuído, que irá gerenciar os bancos de dados locais de cada hospital, interagindo via WAP com o telefone celular localizado na ambulância, poderia ser como a apresentada na Figura 1. 2

18 MySQL PostgresSQ Paradox Oracle9i WAP Telefone celular Figura 1: SGBDD s Heterogêneos conectados ao telefone celular via WAP Inserido na conjuntura atual, em que o telefone celular tornou-se um dispositivo quase indispensável e, acima de tudo, acessível à maioria das pessoas, é amplamente viável investir neste tipo serviço. Pois além de gerar uma economia que estará sendo feita ao evitar deslocamentos desnecessários, exclui o risco do paciente chegar a um local onde não haja o devido atendimento. O segundo capítulo, apresenta conceitos da arquitetura cliente-servidor e relaciona os mesmos a bancos de dados distribuídos, descrevendo algumas das 3

19 facilidades no Oracle9i para suportar banco de dados distribuídos. No terceiro capítulo, são tratados alguns aspectos gerais sobre o WAP e descreve-se sobre o funcionamento desse protocolo para redes sem fio, sob um ponto de vista teórico, isto é, com abordagem puramente centrada em suas camadas e nos serviços por estas oferecidos. No quarto capítulo, as duas tecnologias são relacionadas, mostrando o Oracle9i como solução Wireless. No quinto capítulo, são apresentados os procedimentos tomados para a construção do Banco de Dados da aplicação, como poderia ser feita a integração dos hospitais no servidor Web, e as ferramentas utilizadas para desenvolvimento e teste da aplicação. E, finalmente, o sexto capítulo, apresenta a conclusão deste trabalho, referenciando não só os pontos que exigiram maior esforço e disponibilidade de tempo, bem como aqueles que ofereceram menor grau de dificuldade de desenvolvimento e propostas de trabalhos futuros. 4

20 CAPÍTULO 2 BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDOS Da mesma maneira, a Oracle não é só uma plataforma de desenvolvimento de aplicações, ela fornece toda uma infra-estrutura técnica de desenvolvimento e gerenciamento de aplicações móveis. Logo, todo o referencial teórico sobre como desenvolver uma aplicação móvel usando a versão Oracle9i foi retirado do site oficial da Oracle. Indiscutivelmente, ela abrange uma infra-estrutura completa e ideal para empreendimentos que buscam uma maior eficiência com a tecnologia móvel, sendo capaz de distribuir todas as aplicações e dados em qualquer lugar, a qualquer hora, e em qualquer dispositivo. Os bancos de dados distribuídos mostram as vantagens da computação distribuída sob domínio da gerência de bancos de dados. Um sistema de computação distribuído consiste em uma série de elementos de processamento, não necessariamente homogêneos, que são interligados por um sistema de rede de computadores e que cooperam na realização de determinadas tarefas específicas. Vale ressaltar que a maioria das informações deste capítulo foi retirada de [EN02]. Com objetivo geral, sistemas de computação distribuídos repartem um grande e não gerenciável problema em partes menores e resolvem o mesmo de maneira eficiente e coordenada. A viabilidade econômica dessa abordagem destaca-se por duas razões: (1) maior esforço computacional é despendido para solucionar uma tarefa complexa e (2) cada elemento autônomo do 5

21 processamento pode ser gerenciado independentemente e desenvolver suas próprias aplicações. Define-se Banco de Dados Distribuído (BDD) como uma coleção de vários bancos de dados logicamente inter-relacionados, distribuídos ao longo de um sistema de rede de computadores. Logo, Sistema de Gerência de Banco de Dados Distribuídos (SGBDD) é um conjunto de programas que gerencia um banco de dados distribuído e ao mesmo tempo torna a distribuição transparente para o usuário[cer85]. Uma coleção de arquivos armazenados em diferentes nós de um sistema de rede e manutenção de inter-relações entre eles através de hyperlinks tornaram-se uma organização comum na Internet com os arquivos das páginas da Web. As funções comuns no gerenciamento de bancos de dados, incluindo o processamento uniforme de consultas e o processamento uniforme de transações, ainda não se aplicam a esse cenário. A tecnologia, no entanto, está caminhando em uma direção tal que os bancos de dados distribuídos da World Wide Web (WWW) se tornarão realidade em um futuro próximo. 2.1 Vantagens dos Bancos de Dados Distribuídos A gerência de bancos de dados distribuídos foi proposta por vários motivos, abrangendo desde a descentralização organizacional e o processamento 6

22 econômico até uma maior autonomia. A seguir encontram-se algumas destas vantagens Gerência de dados distribuídos com diferentes tipos de transparência Em termos ideais, um SGBD deve ser transparente na distribuição, de certo modo escondendo os detalhes sobre onde cada arquivo (tabela ou relação) está fisicamente armazenado dentro do sistema. Os seguintes tipos de transparências são possíveis: Transparência de distribuição ou de rede Refere-se a liberar o usuário dos detalhes sobre a rede. Pode ser dividida entre transparência de localização e transparência de nomeação. A transparência de localização se refere ao fato de que o comando utilizado para realizar uma tarefa é independente da localização dos dados e da localização do sistema no qual o comando foi emitido. A transparência de nomeação implica que, uma vez que se especifique um nome, pode-se acessar os objetos nomeados de maneira nãoambígua sem especificação adicional. Transparência de replicação Cópias de dados podem ser armazenadas em vários sites para melhor disponibilidade, desempenho e confiabilidade. A transparência de replicação faz 7

23 com que o usuário não se torne ciente da existência de cópias. Transparência de fragmentação Dois tipos de fragmentação são possíveis: A fragmentação horizontal que distribui uma relação entre conjuntos de tuplas (linhas); e a fragmentação vertical que distribui uma relação ente sub-relações em que cada sub-relação é definida através de um conjunto de colunas da relação original. Uma consulta global feita pelo usuário deve ser transformada em diversos fragmentos de consultas. A transparência de fragmentação faz com que o usuário não se torne ciente da existência de fragmentos Confiabilidade e disponibilidade crescentes São duas entre as vantagens potenciais mais comuns citadas para bancos de dados distribuídos. A confiabilidade é geralmente definida como a probabilidade que um sistema esteja funcionando (não esteja parado) em um certo momento, enquanto disponibilidade é a probabilidade de que um sistema esteja continuamente disponível durante um intervalo de tempo. Quando os dados e o SGBD estão distribuídos em diversos sites, um site pode falhar enquanto outros continuam a operar. Somente os dados e os programas que existem no site que falhou não podem ser acessados. Isso melhora tanto a confiabilidade quanto a disponibilidade. 8

24 Outros aperfeiçoamentos são conseguidos através de criteriosa replicação de dados e de software em mais de um site. Em um sistema centralizado falhas em um único site fazem com que todo o sistema se torne indisponível para todos os usuários. Em um banco de dados distribuídos, alguns dados podem ser inatingíveis, mas os usuários podem acessar outras partes do banco de dados Melhor desempenho Um SGBD distribuído fragmenta o banco de dados mantendo os dados mais próximos do local onde são mais necessitados. A localização de dados reduz a disputa entre serviços da CPU (Central Processing Unit) e de E/S (Entrada e Saída) e ao mesmo tempo reduz a demora no acesso que sistemas de rede de áreas distantes (longo alcance) implicam. Quando um grande banco de dados é distribuído em vários sites, existem bancos de dados menores em cada site. Por esse motivo, consultas e transações locais que acessam dados em um único site tem menor número de transações em execução do que no caso de todas as transações serem submetidas a um único banco de dados centralizado. Além disso, o paralelismo inter-consultas e intra-consultas pode ser obtido executando múltiplas consultas em diferentes sites ou desmembrando-se uma consulta em uma série de sub-consultas que sejam executadas em paralelo. Isso contribui para um melhor desempenho. 9

25 2.1.4 Expansão mais fácil Em um ambiente distribuído, a expansão do sistema em termos de acrescentar mais dados, aumentar o tamanho dos bancos de dados ou acrescentar mais processadores é muito mais fácil. A transparência total fornece ao usuário global uma visão de todo o Sistema de Banco de Dados Distribuído (SBDD) como se fosse um único sistema centralizado. A transparência é fornecida como um complemento para a autonomia, que fornece aos usuários um controle mais rígido sobre seus próprios bancos de dados locais. Características da transparência podem ser implementadas como uma parte da linguagem do usuário, que pode traduzir os serviços necessários para operações apropriadas. Além disso, a transparência causa impacto sobre as características que devem ser fornecidas pelo sistema operacional e pelo SGBD. 2.2 Funções Adicionais de Banco de Dados Distribuídos A distribuição acarreta maior complexidade no projeto e na implementação do sistema. Para obter as vantagens potenciais listadas anteriormente, o software do SGBDD deve ter capacidade de fornecer as seguintes funções, além das funções de um SGBD centralizado: 10

26 Controlar os dados Capacidade de controlar a distribuição, a fragmentação e a replicação de dados expandindo o catálogo do SGBDD. Processamento de consultas distribuídas Capacidade de acessar sites remotos e transmitir consultas e dados entre os vários sites através de uma rede de comunicação. Gerenciamento de transações distribuídas Capacidade de planejar estratégias de execução para consultas e transações que acessam dados de mais de um site e de sincronizar o acesso a dados distribuídos e manter integridade do banco de dados geral. Gerenciamento de dados replicados Capacidade de decidir qual cópia de um item de dado replicado acessar e manter a consistência de cópias de um item de dado replicado. Recuperação de bancos de dados distribuídos Capacidade de se recuperar de colapsos (crash) em sites individuais e de novos tipos de falhas tais como a falha de um link de comunicação. 11

27 Segurança Transações distribuídas devem ser executadas com o gerenciamento apropriado da segurança dos dados e os privilégios de autorização / acesso de usuários. Gerenciamento do diretório (catálogo 1 ) distribuído Um diretório contém informações (metadados) sobre dados do banco de dados. O diretório pode ser geral para todo o BDD ou local para cada site. O posicionamento e a distribuição do diretório são questões inerentes a projetos e políticas. Por si sós, essas funções aumentam a complexidade de um SGBDD em relação a um SGBD centralizado. No nível físico do hardware, os seguintes fatores principais distinguem um SGBDD de um sistema centralizado: Existem muitos computadores, chamados sites ou nós. Esses sites devem ser conectados por um tipo de rede comunicação para transmitir dados e comandos entre sites, conforme mostra a Figura 2 1 Um catálogo do sistema tem a função de armazenar os esquemas, ou descrições dos bancos de dados que o SGBD mantém. Essas informações geralmente são chamadas de metadados. Elas incluem uma descrição do esquema conceitual do banco de dados, o 12

28 Postgress Site 1 MySQL Site 2 Rede de Comunicaçõe Site 3 Oracle9i Site 4 Paradox Figura2: Arquitetura de um Banco de Dados verdadeiramente distribuído 2.3 Fragmentação, Replicação e Alocação de Dados Em um BDD, devem ser tomadas decisões em relação a qual site deve utilizado para armazenar quais partes do banco de dados. Por ora, vamos admitir que não haja nenhuma replicação; ou seja, cada relação - ou parte de relação deve ser armazenada somente em um site. Também utilizaremos a terminologia de banco de dados relacionais conceitos similares aplicam-se a outros modelos de dados. Parte-se do pressuposto que estamos iniciando com um esquema de um banco de dados relacional e é preciso decidir como distribuir as relações ao esquema interno, quaisquer esquemas externos, bem como os módulos específicos do 13

29 longo dos vários sites. Antes de decidir como distribuir os dados, deve-se determinar as unidades lógicas do banco de dados que devem ser distribuídas. As unidades lógicas mais simples são as próprias relações; ou seja, cada relação inteira deve ser armazenada em um determinado site. Em muitos casos, no entanto, uma relação pode ser dividida em unidades lógicas menores para fins de distribuição. A replicação é útil para melhorar a disponibilidade de dados. O caso mais extremo é a replicação de todo o banco de dados em todos os sites no sistema distribuído, criando assim uma banco de dados totalmente replicado. Isso pode melhorar bastante a disponibilidade, porque o sistema pode continuar a operar enquanto pelo menos um site estiver ligado. Também melhora o desempenho de recuperação para consultas globais, porque o resultado dessa consulta pode ser obtido localmente a partir de qualquer site individual; assim sendo, uma consulta de recuperação pode ser processada no site local no qual é submetida, se esse site incluir um módulo de servidor. A desvantagem de replicação total é que pode desacelerar drasticamente operações de atualização, uma vez que uma única atualização lógica deve ser realizada em todas as cópias do banco de dados para manter consistentes as cópias do banco de dados. 2.4 Tipos de Sistemas de Banco de Dados Distribuídos SGBD. 14

30 A expressão sistemas de gerência de bancos de dados distribuídos pode descrever vários sistemas que se distinguem um do outro em muitos aspectos. A principal característica em comum entre estes sistemas é o fato de que os dados e os softwares são distribuídos em diversos sites conectados por alguma forma de sistema de rede de comunicação[cd91]. É importante considerar o grau de homogeneidade dos softwares do SGBDD. Se todos os servidores (ou SGBD locais individuais) utilizam softwares idênticos e todos os usuários (clientes) utilizam softwares idênticos, o SGBDD é chamado homogêneo; em caso contrário é chamado heterogêneo. Um outro fator relacionado ao grau de homogeneidade é o grau de autonomia local. Se não existir previsão para que o site local funcione como um SGBD autônomo (stand-alone), o sistema não tem autonomia local. Por outro lado, se o acesso direto de transações locais a um servidor for permitido, o sistema tem algum grau de autonomia local. Em um extremo do espectro de autonomia, temos um SGBDD que se parece com um SGBD centralizado para o usuário. Existe um único esquema conceitual e todo acesso ao sistema é obtido através de um site que é parte de um SGBDD chamado SGBDD federado (ou um sistema de múltiplos bancos de dados). Nesse sistema, cada servidor é um SGBD centralizado independente e autônomo que tem seus próprios usuários locais, transações locais e DBA (Data Base Administrator) e, portanto tem um grau muito elevado de autonomia local. 15

31 A expressão sistema de Banco de Dados Federado (SBDF) é utilizada quando existe alguma visão ou esquema global da federação de bancos de dados que sejam compartilhados pelas aplicações. Por outro lado, um sistema de múltiplos bancos de dados não tem um esquema global e constrói esse esquema interativamente, à medida que se fizer necessário por parte da aplicação. Ambos os sistemas são híbridos entre sistema distribuídos e centralizados e a distinção que faz-se entre eles não é estritamente seguida. Em um SBDD heterogêneo, um servidor pode ser um SGBD relacional, um outro pode ser um SGBD de rede e um terceiro pode ser um SGBD hierárquico. Os diferentes tipos de autonomia contribuem para uma heterogeneidade semântica, a qual deve ser resolvida em um SBDF heterogêneo. A heterogeneidade semântica ocorre quando existem diferenças no significado, na interpretação e na utilização pretendida dos mesmos dados ou de dados correlacionados. A heterogeneidade semântica entre sistemas de bancos de dados componentes (SBD) cria o maior obstáculo quando se projetam esquemas globais de bancos de dados heterogêneos. A autonomia de projeto de SBD componentes refere-se à sua liberdade de escolher os seguintes parâmetros de projeto, que por sua vez afetam a eventual complexidade do SBDF: 1) O universo de discurso do qual os dados são extraídos podem conter algumas informações comuns e algumas inteiramente distintas. 16

32 2) A representação e nomeação de elementos de dados e a estrutura do modelo de dados podem ser previamente especificadas para cada banco de dados local. 3) Entendimento, significado e interpretação subjetiva dos dados constituem-se nos mais fortes contribuintes para a heterogeneidade semântica. 4) Restrições de transações e outras políticas de transações. 5) Resumos, agregações e outras características e operações de processamentos de dados mantidas pelo sistema. A autonomia de comunicação de um SBD componente refere-se à sua capacidade de decidir comunicar-se com um outro SBD componente. A autonomia de execução refere-se à capacidade de um SBD componente executar operações locais sem interferência de operações externas de outros SBD componentes, e à sua capacidade de decidir sobre a ordem na qual executá-las. A autonomia de associação de um SBD componente implica que ele tem a capacidade de decidir se deve e quanto deve compartilhar sua funcionalidade (operações que suporta) e recurso (dados que gerencia) com outros SBD componentes. O maior desafio quando se projetam SBDF é deixar que SBD componentes interoperem, ao mesmo tempo, fornecendo a eles os tipos mencionados de autonomia. O esquema local é o esquema conceitual (definição completa do banco de dados) de um banco de dados componente, e o esquema componente é extraído traduzindo-se o esquema local par um modelo de dados 17

33 canônico ou modelo de dados comum (CDM - Common Data Model) para o SBDF. O translado de esquemas desde o esquema local até o esquema componente é acompanhado pela geração de mapeamentos para transformar comandos em um esquema componente em comandos no esquema local correspondente. O esquema de exportação representa o subconjunto de um esquema componente que esteja disponível para o SBDF. O esquema federado é o esquema ou visão global, que resulta da integração de todos os esquemas de exportação compartilháveis. Os esquemas externos definem o esquema para um grupo de usuários ou para uma aplicação como na arquitetura de três níveis. 2.5 Visão Geral de Controle de Concorrência e recuperação em BDD O método de controle de concorrência é responsável por manter consistência entre as várias cópias dos itens de dados. Já o método de recuperação é responsável por tornar uma cópia consistente com outras cópias se o site no qual a cópia estiver armazenada falhar e se recuperar posteriormente. O sistema deve ter capacidade de lidar com falhas em um ou mais dos links de comunicação que conectam os sites. Um caso extremo desse problema é que pode ocorrer um particionamento da rede Controle de concorrência distribuída baseada em cópia distinta de um item de dado 18

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