Alcides Pamplona

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1 Alcides Pamplona Objetivos Gerais Capacitar o aluno a compreender os paradigmas dos Bancos de Dados Distribuídos, visando sua aplicação na análise e projeto de bancos de dados com essa característica. Específicos Apresentar os conceitos de Banco de Dados Distribuídos Fornecer diretrizes para a análise, projeto e implementação de sistemas utilizando Banco de Dados Distribuídos; Aplicar os conceitos apreendidos no desenvolvimento de um projeto. 2 1

2 Conteúdo Programático da Disciplina Conceitos Básicos de Tópico 1 Projeto de Tópico 2 Processamento Distribuído de Consultas Tópico 3 Gerencia de Transações Distribuídas Metodologia A disciplina tem seu enfoque voltado para os conceitos e técnicas empregados no projeto de banco de dados distribuídos. As aulas serão expositivas com a realização de exercícios ao final de cada aula sobre o assunto ministrado. Os conceitos estudados serão sedimentados através do desenvolvimento incremental de um projeto prático durante a realização da disciplina. 2

3 Avaliação 4 exercícios práticos (EP) valendo 25% da média final 1 projeto a ser entregue em duas etapas, valendo 50% da média final: Etapa1: Projeto de Banco de Dados Distribuído Etapa 2 : Processamento Distribuído de Consultas 1 Avaliação valendo 25% da média final Exercícios Práticos Serão desenvolvidos no período final de cada aula e terão prazo de 48 horas para envio. Podem ser feitos por até duas pessoas. Devem ser encaminhados para o alcides.pamplona@gmail.com O deve conter no título: Exercício nn Aluno(s):nome(s) 3

4 Projeto Os projetos podem ser desenvolvidos em equipes de até 4 pessoas. À medida que o curso evoluir serão marcadas as datas para apresentação de cada etapa do projeto. A avaliação do projeto é individual e será feita com base no entendimento dos conceitos vistos durante o curso. Material do Curso Slides das aulas expositivas Ferramentas livres Materiais de apoio (papers, livros, etc.) Solução dos Exercícios Práticos. Acompanhamento dos resultados Disponíveis no site: 4

5 Referências Bibliográficas Introdução a Sistemas de Banco de Dados C. J. DATE Editora : Elsevier Edição: 8ª (2004) ISBN: Páginas: 896 Princípios de Sistemas de Bancos de Dados Distribuídos M.TAMER OZSU Editora: ELSEVIER EDITORA LTDA ISBN: Edição: 2001 Páginas: 736 Sistemas computacionais devem guardar informações: Pessoas Organizações Processos 10 5

6 Décadas 50-60: Dados Armazenados em Memória Programa e Dados armazenados em Memória Primeiros Computadores Comerciais Programação em Hardware Baixa Capacidade de Cálculo Baixa Capacidade de Armazenamento 11 Décadas 60-70: Sistemas de arquivos armazenados em disco Programa com Gerência de arquivos Primeiros Sistemas Operacionais Primeiros Dispositivos de Armazenamento Magnético 12 6

7 Décadas 70-90: Sistemas de Bancos de Dados Programa de Aplicação de Banco de Dados Mainframes Redes de Computadores Linguagens de Programação Arquiteturas de Banco de Dados Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) Sistema Gerenciador de Banco de Dados Banco de Dados 13 Terminais Locais Programa de Aplicação de Banco de Dados Programa de Aplicação de Banco de Dados SGBD Terminais Remotos Modem Programa de Aplicação de Banco de Dados Banco de Dados Mainframe (Hardware+Sistema Operacional) Bancos de Dados Centralizados Década de

8 Barramento Estações de trabalho com poder de processamento Decada de Servidor de Arquivos Barramento Programa+SGBD Programa+SGBD Servidor de Impressão Arquitetura com servidor de arquivos 16 8

9 Servidor de Banco de Dados Servidor de Arquivos Barramento Programa Programa Servidor de Impressão Arquitetura com Servidor de Banco de Dados 17 Décadas 90-?: Sistemas de Dados para WEB Aplicações Middleware Fontes de Dados 18 9

10 Servidor de Banco de Dados Servidor de Arquivos Barramento Programa Programa Servidor de Impressão Modem Servidor de Banco de Dados Servidor de Arquivos Barramento Programa Servidor de Impressão Programa Mainframe Decada de 90 em diante 19 Surgimento dos Sistemas de Banco de Dados Distribuidos 20 10

11 Definição de Banco de Dados Distribuído Um Banco de Dados Distribuído (BDD) é uma coleção de dados que pertencem logicamente ao mesmo sistema mas que estão espalhados em nós em uma rede de computadores. A definição enfatiza dois aspectos importantes: Distribuição: Os dados não residem no mesmo nó. Que é a diferença básica para um banco de dados centralizado Ligação Lógica: Os dados tem algumas propriedades que os ligam. Isso distingue um BDD de um de um conjunto de bancos de dados ou arquivos residentes em diferentes nós. 21 O que é um Sistema de Base de Dados Distribuída (BDD) É uma coleção de diversas bases de dados, interligadas logicamente através de uma rede de computadores Sistema de Gerência de Bases de dados Distribuídas (SGBDD) É o sistema de software que possibilita a gerência da BDD e lida com aspectos de transparência para o usuário Sistema de Banco de Dados Distribuído (SBDD) SBDD = BDD + SGBDD 22 11

12 SGBD Centralizado em uma rede 23 SGBD distribuído em uma rede (SGBDD) 24 12

13 Tipos de SGBDD Homogêneo O SGBD Local e em todos os nós é o mesmo Computadores e sistemas operacionais usados em cada nó podem ser diferentes entre si Heterogêneo O SGBD local e nos nós pode ser diferente SGBDD possui ferramentas para converter entre os modelos de dados 25 Características de SGBDD Transparência de Dados Confiabilidade de Transações Distribuídas Otimização de Desempenho Facilidade de Expansão 26 13

14 Transparência de Dados Transparência é a separação entre a semântica de alto nível e seus detalhes de implementação. A principal questão é prover Independência de Dados no ambiente distribuído. Os usuários do banco de dados devem enxergar uma única imagem da base de dados logicamente integrada embora esta esteja fisicamente distribuída. 27 Níveis de Transparência Transparência de Rede (física) Transparência de Replicação Transparência de Fragmentação Fragmentação Horizontal (Seleções) Fragmentação Vertical (Projeções) Fragmentação Mista ou combinada 28 14

15 Confiabilidade de Transações Distribuídas Os SBDD provêem maior disponibilidade e confibilidade pela replicação de seus compontentes e a eliminação de pontos de falha únicos. Os aplicativos não devem se preocupar com a coordenação de seus acessos a banco de dados locais individuais, nem com a possibilidade de falhas de nós ou links de comunicação durante a execução de suas transações. 29 Confiabilidade de Transações Distribuídas Requer suporte para transações distribuídas protocolos distribuídos de controle de concorrência e gerência de deadlocks de confiabilidade de controle de réplicas 30 15

16 Otimização de Desempenho Baseia-se em dois aspectos: Fragmentação dos Dados Dados próximos a seus pontos de utilização Manipulação de apenas parte dos dados Paralelismo no acesso aos dados Paralelismo entre consultas (Inter-query) Paralelismo na consulta (Intra-query) Paralelismo dentro de operações 31 Otimização de Desempenho Paralelismo entre consultas (Inter-query) Execução de diversas consultas em paralelo Paralelismo dentro da consulta (Intra-query) Execução de operações de uma mesma consulta em paralelo Paralelismo dentro de operações Execução da mesma operação para fragmentos distintos da relação em paralelo 32 16

17 Facilidade de Expansão Um sistema distribuído pode crescer mais facilmente que um sistema centralizado. Quando necessário expandir o volume de dados ou a capacidade de processamento, acrescenta-se novos nós. 33 Desvantagens de SBDD Custo de desenvolvimento do software: A alta complexidade torna mais difícil implementar um SGBDD, tornando-o mais caro. Grande potencial para bugs: Ocorrência de erros muito sutis na colaboração entre os nós do SGBDD. Aumento do overhead de processamento: Devido à troca de mensagens e à computação adicional para obter a coordenação entre os nós. Questões de projeto específicas: Por exemplo, replicação e fragmentação de dados. Dificuldades para obter conhecimento global: Por exemplo, controle de concorrência entre transações distribuídas e detecção de deadlock

18 Exercício 1 Qual a relação entre SBDD e a evolução das redes de computadores? 2 Explique as características de um BDD 3 Cite um exemplo de um SGBD homogêneo e um heterogêneo 4 Quais são os elementos que possibilitam a otimização de desempenho de um SGBDD? 5 Diferencie os conceitos de integração e centralização 35 18