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1 Top. Esp em Banco de Dados Profa. Marta Mattoso COPPE- Sistemas / UFRJ Arquiteturas em Banco de Dados

2 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos Bibliografia 2

3 Arquitetura Define a estrutura do sistema Identificação dos componentes Definição das funções de cada componente Definição de relacionamentos e interações entre os componentes 3

4 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

5 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

6 Arquitetura ANSI/SPARC (dados) Usuários Esquema Externo visão Externa visão Externa visão Externa Esquema Conceitual visão Conceitual Esquema Interno visão Interna 6

7 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

8 Arquitetura ANSI/SPARC (dados) Usuários Esquema Externo visão Externa visão Externa visão Externa Esquema Conceitual visão Conceitual Esquema Interno visão Interna 8

9 Definição do esquema conceitual RELATION CIA_AEREA [ KEY = {NOME} ATTRIBUTES = { NOME: CHAR (20) FATURAM: NUMERIC (6) PRESID: CHAR (20) SEDE: CHAR (50) } ] RELATION PASSAGEIROS [ KEY = {NOME} ATTRIBUTES = { NOME: CHAR (40) TELEFONE: CHAR (12) } ] 9

10 Definição do esquema conceitual RELATION VOOS [ KEY = {VOO} ATTRIBUTES = { VOO: CHAR (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6) CIA: CHAR (20) } ] RELATION RESERVAS [ KEY = {VOO, PASSAGEIRO} ATTRIBUTES = { VOO: CHAR (5) PASSAGEIRO: CHAR (40) } ] 10

11 Definição do esquema interno RELATION VOOS [ KEY = {VOO} ATTRIBUTES = { 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

12 Definição de visão externa Exemplo 1 Criação da visão TARIFA a partir de VOOS CREATE VIEW TARIFA (VOO, VALOR) AS SELECT VOO, TARIFA FROM VOO 12

13 Definição de visão externa Exemplo 2 Criação da visão 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

14 Esquema conceitual ex. livro RELATION EMP [ KEY = {ENO} ATTRIBUTES = { ENO : CHARACTER(9) ENOME : CHARACTER(15) CARGO : CHARACTER(10) } ] RELATION PAY [ KEY = {TITLE} ATTRIBUTES = { CARGO : CHARACTER(10) SAL : NUMERIC(6) } ] 14

15 Esquema conceitual ex. livro RELATION PROJ [ KEY = {PNO} ATTRIBUTES = { PNO : CHARACTER(7) PNAME : CHARACTER(20) BUDGET : NUMERIC(7) } ] RELATION ASG [ KEY = {ENO,PNO} ATTRIBUTES = { ENO : CHARACTER(9) PNO : CHARACTER(7) RESP : CHARACTER(10) DUR : NUMERIC(3) } ] 15

16 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD Arquitetura baseada em dados SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 16

17 Arquitetura de SGBD Distribuído esquema Externo 1 esquema Externo 2... esquema Externo n esquema Conceitual Global esquema esquema... esquema Conceitual Local 1 Conceitual Local 2 Conceitual Local m esquema Interno Local 1 esquema Interno Local 2... esquema Interno Local m 17

18 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

19 Arquit. Componentes do SGBDD Processador do Usuário Interface Usuário Controlador Semântica Otimizador Cons. Global Monitor de Execução Global Esquema Externo Esquema Conceit. Global Catálogo G Processador de Dados Otimizador Cons. Local Gerente Reconstr. Local Processo apoio execução Esquema Conceit. Local Log Esquema Interno Local Base de Dados 19

20 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

21 Acesso Compartilhado ao SGBD Centralizado Sem armaz. de dados Terminais ou PC emulando Hospedeiro Roda todo o software Pedidos batch Comunicação Sw Aplicação Serviços SGBD Respostas Rede Base de dados 21

22 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

23 Distribuição de Tarefas Consulta SQL Aplicação Interface Cons.... Interface Prog. Comunicação Gerente de Comunicação Tabela resultado Gerente de Comunicação Otimizador de Consulta Gerente de Bloqueio Gerente de Armazenamento Gerente de Págs. e Cache Base de dados 23

24 Muitos Clientes / Um Servidor Aplicação Serviços Cliente Comunicação Comunicação Aplicação Serviços Cliente Comunicação Comunicação Aplicação Serviços Cliente Comunicação Comunicação Pedidos alto nível Comunicação Dados já filtrados Rede Local Serviços SGBD Base de dados 24

25 Vantagens Arquit. Cliente/Servidor Divisão 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

26 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

27 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

28 Muitos Clientes/ Muitos Servidores diretório caching decomp. consulta commit Aplicação Serviços Cliente Comunicação Comunicação Comunicação Serviços SGBD Comunicação Serviços SGBD Rede Local Base de dados Base de dados 28

29 Servidor para Servidor Interface SQL Interface Program. Outros ambientes de apoio a aplicação Aplicação Serviços Cliente Comunicação Comunicação Comunicação Serviços SGBD Comunicação Serviços SGBD Rede Local Base de dados Base de dados 29

30 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

31 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

32 Cliente/Servidor 3 camadas [Valduriez99] Cliente PC Application server Database server NC Application Data 32

33 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

34 Acesso ao SGBD por Web Browser 4 camadas [Valduriez99] Netscape Internet Explorer HTTP Web server Service ORB DBMS CGI Service RDA Spy Mosaic Browser Applications Database 34

35 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

36 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

37 Roteiro Introdução a arquiteturas de SGBD SGBD (ANSI/SPARC) SGBD Distribuído Cliente / Servidor Sistemas Heterogêneos 37

38 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

39 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

40 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

41 Funções do Adaptador Extração e restruturação de dados Pedido Pedido Object Publicat. date Closing date Department Lots Standards Adaptador Contents... 41

42 Exemplo- integração de informações Pedidos & Empresas no mesmo departamento dep dep Empresas join Pedidos dep Pedidos Visão estruturada homogênea dep union dep Pedidos 42

43 Exemplo- integração de informações Person(name, picture), Publication(author,...) select * from Publication pub, Person pers where pub.author = pers.name Plano de execução: submit Join Wrapper1 submit Wrapper2 s Person s select author=x Publication scan Person select scan Publication 43

44 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

45 Alternativas: Implementação SGBDD 45

46 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, Comunicação e Execução 46

47 Arquitetura de SGBD-D (dados) esquema Externo 1 esquema Externo 2... esquema Externo n esquema Conceitual Global esquema esquema... esquema Conceitual Local 1 Conceitual Local 2 Conceitual Local m esquema Interno Local 1 esquema Interno Local 2... esquema Interno Local m 47

48 Arquitetura de Multi-SGBD (dados) 48

49 Arquitetura de Multi-SGBD (comp.) 49

50 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,

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