1998 M. Tamer Özsu & Patrick Valduriez, com tradução livre de Marta Mattoso. Sistemas de Bancos de Dados Distribuídos. Top. Esp em Banco de Dados

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1 Top. Esp em Banco de Dados Profa. Marta Mattoso COPPE- Sistemas / UFRJ Arquiteturas em Banco de Dados Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos Bibliografia 2 Arquitetura Define a estrutura do sistema Identificação dos componentes Definição das funções de cada componente Definição de relacionamentos e interações entre os componentes 3 tradução livre de Marta Mattoso 1

2 Padronização Modelo de Referência Uma referência conceitual cujo propósito é dividir o trabalho de padronização em partes gerenciáveis e mostrar num nível mais alto como essas partes se relacionam entre si. 4 Padronização Abordagens Baseada em componentes Os componentes do sistema são definidos junto com as relações entre os componentes. Bom para projeto e implementação de sistemas. Baseada em funções Classes de usuários são identificados junto com a funcionalidade que o sistema fornecerá a cada classe. Os objetivos são identificados. Mas como alcançar? Baseada em dados Identifica as diferentes formas de descrever dados e especifica as unidades funcionais que irão definir e usar os dados de acordo com as formas. 5 Arquitetura ANSI/SPARC (dados) Usuários Externo Externa Externa Externa Conceitual Conceitual Interno Interna 6 tradução livre de Marta Mattoso 2

3 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD Arquitetura baseada em dados SGBD (ANSI/SPARC) nível Externo nível Conceitual nível Interno SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 7 Arquitetura ANSI/SPARC (dados) Usuários Externo Externa Externa Externa Conceitual Conceitual Interno Interna 8 Definição do conceitual RELATION CIA_AEREA [ KEY = {NOME NOME: CHAR (20) FATURAM: NUMERIC (6) PRESID: CHAR (20) SEDE: CHAR (50) RELATION PASSAGEIROS [ KEY = {NOME NOME: CHAR (40) TELEFONE: CHAR (12) 9 tradução livre de Marta Mattoso 3

4 Definição do conceitual RELATION VOOS [ KEY = {VOO VOO: CHAR (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6) CIA: CHAR (20) RELATION RESERVAS [ KEY = {VOO, PASSAGEIRO VOO: CHAR (5) PASSAGEIRO: CHAR (40) 10 Definição do interno RELATION VOOS [ KEY = {VOO VOO: CHAR (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6) CIA: CHAR (20) INTERNAL_REL VOOS [ INDEX ON V# CALL VOINX FIELD = { HEADER: BYTE (1) V#: BYTE (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6) CIA: CHAR (20) 11 Definição de externa Exemplo 1 Criação da TARIFA a partir de VOOS CREATE VIEW TARIFA (VOO, VALOR) AS SELECT VOO, TARIFA FROM VOO 12 tradução livre de Marta Mattoso 4

5 Definição de externa Exemplo 2 Criação da Contato a partir de Passageiros e Reservas CREATE VIEW CONTATO (VOO, NOME, TELEFONE) AS SELECT VOO, NOME, TELEFONE FROM RESERVAS, PASSAGEIROS WHERE PASSAGEIRO = NOME 13 conceitual ex. livro RELATION EMP [ KEY = {ENO ENO : CHARACTER(9) ENOME : CHARACTER(15) CARGO : CHARACTER(10) RELATION PAY [ KEY = {TITLE CARGO : CHARACTER(10) SAL : NUMERIC(6) 14 conceitual ex. livro RELATION PROJ [ KEY = {PNO PNO : CHARACTER(7) PNAME : CHARACTER(20) BUDGET : NUMERIC(7) RELATION ASG [ KEY = {ENO,PNO ENO : CHARACTER(9) PNO : CHARACTER(7) RESP : CHARACTER(10) DUR : NUMERIC(3) 15 tradução livre de Marta Mattoso 5

6 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD Arquitetura baseada em dados SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 16 Arquitetura de SGBD Distribuído Externo 1 Externo 2... Externo n Conceitual Global... Conceitual Local 1 Conceitual Local 2 Conceitual Local m Interno Local 1 Interno Local 2... Interno Local m 17 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD Arquitetura baseada em dados SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Arquitetura baseada em componentes SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 18 tradução livre de Marta Mattoso 6

7 Arquit. Componentes do SGBDD Processador do Usuário Interface Usuário Controlador Semântica Otimizador Cons. Global Monitor de Execução Global Externo Conceit. Global Catálogo G Processador de Dados Otimizador Cons. Local Gerente Reconstr. Local Processo apoio execução Conceit. Local Log Interno Local Base de Dados 19 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Muitos Clientes / Um Servidor Muitos Clientes / Muitos Servidores Três camadas (servidor de aplicação) Sistemas Heterogêneos 20 Acesso Compartilhado ao SGBD Centralizado Sem armaz. de dados Terminais ou PC emulando Hospedeiro Roda todo o software Pedidos batch Sw Aplicação Serviços SGBD Respostas Rede Base de dados 21 tradução livre de Marta Mattoso 7

8 Distribuição de tarefas [Valduriez99 Application Application tool Connectivity tool Client Commands (SQL+Exec) Network prototcol Result Table Network Network prototcol Connectivity tool DBMS Stored procedures Server Database 22 Distribuição de Tarefas Consulta SQL Aplicação Interface Cons.... Interface Prog. Gerente de Tabela resultado Gerente de Otimizador de Consulta Gerente de Bloqueio Gerente de Armazenamento Gerente de Págs. e Cache Base de dados 23 Muitos Clientes / Um Servidor Aplicação Serviços Cliente Aplicação Serviços Cliente Aplicação Serviços Cliente Pedidos alto nível Serviços SGBD Dados já filtrados Rede Local Base de dados 24 tradução livre de Marta Mattoso 8

9 Vantagens Arquit. Cliente/Servidor Di de trabalho mais adequada Escalonamento de recursos horizontal e vertical Máquinas cliente com bom preço/desemp. Pode-se usar ferramentas conhecidas (cliente) Cliente acessa dados remotos (via padrões) Todos serviços do SGBD disponíveis p/ cliente Melhor preço/desemp. do sistema global 25 Problemas com Muitos-Clientes/Um Servidor O servidor é um ponto de estrangulamento O servidor é um ponto de falha único (não há alternativas) O crescimento da base de dados é difícil 26 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Muitos Clientes / Um Servidor Muitos Clientes / Muitos Servidores Três camadas (servidor de aplicação) Sistemas Heterogêneos 27 tradução livre de Marta Mattoso 9

10 Muitos Clientes/ Muitos Servidores diretório caching decomp. consulta commit Aplicação Serviços Cliente Serviços SGBD Serviços SGBD Rede Local Base de dados Base de dados 28 Servidor para Servidor Interface SQL Interface Program. Outros ambientes de apoio a aplicação Aplicação Serviços Cliente Serviços SGBD Serviços SGBD Rede Local Base de dados Base de dados 29 Limitações de Cliente/ Servidor Operar é difícil necessita de vários especialistas: SGBD, rede ferramentas heterogêneas dificuldade de evolução aplicação muda => propaga em todos os clientes cria nova base => replica storage procedures Custo de manutenção é alto 30 tradução livre de Marta Mattoso 10

11 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Muitos Clientes / Um Servidor Muitos Clientes / Muitos Servidores Três camadas (servidor de aplicação) Sistemas Heterogêneos 31 Cliente/Servidor 3 camadas [Valduriez99 Cliente PC Application server Database server NC Application Data 32 Vantagens - três camadas (3-tier) Cliente Universal padrão, browser multimidia applets portabilidade Servidor de aplicação facilita manutenção e desenvolvimento facilita acesso a múltiplos servidores de BD Naturalmente estende p/ n camadas 33 tradução livre de Marta Mattoso 11

12 Acesso ao SGBD por Web Browser 4 camadas [Valduriez99 Netscape Internet Explorer HTTP Web server CGI Service ORB Service RDA DBMS Spy Mosaic Browser Applications Database 34 Acesso ao SGBD por Web Browser Web browser se comunica com servidor Web usando HTTP Através do CGI (Common Gateway Interface) é possível invocar um programa executável (acesso SQL) Quando o SGBD executa a consulta o servidor da aplicação transforma as tuplas do resultado em páginas HTML 35 Servidor de Aplicação Simples = servidor web aplicações pequenas, sem transações Servidor Empresarial aplicações grandes e distribuídas transações apoio a padrões: CORBA componentes apoio a padrões: CORBA, COM, EJB ferramentas de desenvolvimento 36 tradução livre de Marta Mattoso 12

13 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 37 Integração de Sistemas Heterogêneos (sistemas legados) Ponto único de acesso a fontes de informações distribuídas e heterogêneas Visão homogênea sobre dados heterogêneos Acesso eficiente a dados relevantes Acesso uniforme via Internet - Intranet 38 Arquiteturas de integração Acoplam. fraco Integrado Federado Serviço de Consultas Dicionário dados global M 2 M 1 Um módulo de acesso por aplicação Um mediador por domínio Um módulo global de integração 39 tradução livre de Marta Mattoso 13

14 Uso de mediadores com integração de domínios A p l i c a ç ã o M A A M Desenvolv. Incremental Organização Flexibilidade M A A M A A A A Lotus Notes Databases A A A A A A HTTP Server Arquivos Altavista Dados legados IMS IDS DB2 Oracle 40 Funções do Adaptador Extração e restruturação de dados Pedido Pedido Object... Publicat. date... Closing date... Department Lots... Adaptador Standards... Contents Exemplo- integração de informações Pedidos & Empresas no mesmo departamento dep dep Empresas join Pedidos dep Pedidos Visão estruturada homogênea dep union dep Pedidos 42 tradução livre de Marta Mattoso 14

15 Exemplo- integração de informações Person(name, picture), Publication(author,...) select * from Publication pub, Person pers where pub.author = pers.name Plano de execução: Join submit Wrapper1 submit Wrapper2 s Person s select author=x Publication scan Person select scan Publication 43 Produtos de Integração de Info. Ferramentas Multidatabase com interfaces Web DataJoiner (IBM) Oracle/Star EDA/SQL (Information Builders) Open Database Exchange (B2Systems) Ferramentas recuperação info. p/ documentos Web Harvest (U. Colorado) Strudel (ATT) AltaVista (Digital) Mediadores na integração BD e documentos Mediation products (Dyade - Bull and Inria) Tsimmis (Stanford U.) 44 Alternativas: Implementação SGBDD 45 tradução livre de Marta Mattoso 15

16 Dimensões do Problema Distribuição Se os componentes do sistema estão localizados na mesma máquina ou não Heterogeneidade Varios níveis (hardware, comunicação, sistema operacional) SGBD importantes: modelo de dados, linguagem de consultas, gerência de transações, algoritmos Autonomia Não é bem compreendida Projeto, e Execução 46 Arquitetura de SGBD-D (dados) Externo 1 Externo 2... Externo n Conceitual Global... Conceitual Local 1 Conceitual Local 2 Conceitual Local m Interno Local 1 Interno Local 2... Interno Local m 47 Arquitetura de Multi-SGBD (dados) 48 tradução livre de Marta Mattoso 16

17 Arquitetura de Multi-SGBD (comp.) 49 Bibliografia Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Ozsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, Prentice-Hall, Cliente / Servidor Ozsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, 16 Prentice-Hall, Valduriez, P. Application Servers, Apresentação PUC, Oracle Application Server 4.0 Overview, White paper,1998. Sistemas Heterogêneos Ozsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, 16 Prentice-Hall, tradução livre de Marta Mattoso 17