Arquitetura de Banco de Dados

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1 Arquitetura de Banco de Dados Daniela Barreiro Claro MAT A60 DCC/IM/UFBA

2 Arquitetura de Banco de dados Final de 1972, ANSI/X3/SPARC estabeleceram o relatório final do STUDY GROUP Objetivos do Study Group Determinar quais áreas da tecnologias de BD eram adequadas para PADRONIZAÇÃO Study Group Relatório: Somente as interfaces eram adequadas 2

3 Arquitetura de Banco de dados 3 Este relatório deu origem a arquitetura ANSI/X3/SPARC Arquiteturas podem ser classificadas quanto a funcionalidade e quanto a operacionalidade Funcional ANSI/X3/SPARC Referência Operacional Centralizada, Cliente/Servidor, 3 camadas e n-camadas

4 Arquitetura Funcional 4 ANSI/X3/SPARC Se divide em 3 níveis EXTERNO, CONCEITUAL e INTERNO Nível Externo Nível do usuário individual O programador lida com linguagens de programação Que tem DSL (Data Sublanguage) como por exemplo SQL SQL pode ser usada como linguagem de consulta autônoma Incorporada em outras linguagens como Java Q

5 Arquitetura Funcional Nível externo É o conteúdo do BD visto por um usuário Exemplo Cartório Prisão MP Penal Procurador Processo Movimentação Desembargador Juiz 5 Banco de Dados do Judiciário

6 Arquitetura Funcional Nivel Conceitual Visão do BD como os dados são realmente A visão conceitual permite definir o esquema conceitual Tipos de dados elementares dos objetos As entidades Os relacionamentos Eventualmente as regras que acomanham os dados ou seja, restrições de dominio e cardinalidades 6

7 Arquitetura Funcional 7 Nivel Interno Também conhecido como nível físico É o mais próximo do meio de armazenamento físico A definição do esquema interno necessita da prévia definição do BD O esquema interno define como os registros são armazenados e também os índices Mantém informações como: Registros (tamanho, campos que o compõe, etc) Caminhos de acesso ao registro (índice, etc) Q

8 Mapeamento entre os níveis Dois principais mapeamentos Mapeamento Conceitual/Interno Especifica como a estrutura conceitual é armazenada fisicamente Mapeamento Externo/Conceitual Define a correspondência entre a visão externa específica e a conceitual Exemplo: Vários campos conceituais podem ser combinados em um único campo externo 8 Q

9 Arquitetura Funcional de Referência 9 Arquitetura ANSI/X3/SPARC Compreender e distinguir os níveis de descrição e manipulação de dados Poucos SGBDs seguem/utilizam esta arquitetura atualmente Proposta: Arquitetura de referência Mais próxima dos SGBD atuais Baseada em dois níveis Esquema integra nivel interno+nível conceitual Visão nível externo Q

10 Arquitetura Funcional de Referência Analisador 10 Análise Sintática (conforme a gramática) Análise Semântica (conforme ao esquema ou à visão) Controlador Consulta é traduzida (modificada) em um formato interno Normalmente Álgebra relacional Otimizador Elaborar o plano de acesso otimizado

11 Arquitetura Operacional 11 Analisando as arquiteturas sob uma perspectiva de mais alto nível Ponto de vista operacional SGBD é um conjunto de processos e tarefas para satisfazer o usuário Operacionalmente, as arquiteturas de BD podem ser divididas em: Centralizadas, Cliente/Servidor, 3-camadas, n- camadas

12 Arquitetura Operacional 12 Centralizada Executa em um único sistema computacional Monousuário Multiusuário Terminais conectados a um mainframe Cliente/Servidor Computadores pessoais ficaram + rápidos e + baratos Foram substituindo os terminais

13 Arquitetura Operacional C/S SGBD pode ter a sua estrutura definida em duas partes BACK-END É o próprio SGBD Controla as estruturas de acesso, avaliação, otimização, controle de concorrência e recuperação FRONT-END Corresponde às ferramentas, como interface do usuário da SQL, formulários, ferramentas de geração de relatórios 13

14 Arquitetura Operacional C/S Interface entre BACKEND e FRONTEND é através da SQL ou um programa de aplicação Cliente1 Cliente2 Cliente3 SERVIDOR rede 14

15 Arquitetura Operacional Padrões tipo ODBC (Open Database Connectivity) foram desenvolvidos para realizar a interface de clientes com servidores Problemas Ambiente Windows Lento as aplicações com conexões de BD difíceis de manipular Javasoft utilizou destes recursos e criou uma API Ponte do ODBC para as aplicações Java JDBC Java Database Connectivity 15 Q

16 Arquitetura Operacional Arquitetura 3 camadas Com a Web, as arquiteturas evoluiram para uma arquitetura em 3 camadas. Arquitetura n camadas Camada intermediária contém várias regras de negócios Quando a quantidade de BD e aplicativos crescem, camadas adicionais são necessárias 16

17 Cliente WEB Cliente WEB Arquitetura 3 camadas Internet Container Web Servidor de Aplicação Container EJB request Rede Local response 17 SERVIDOR BD

18 Arquitetura de um Sistema Servidor 18 Detalhando um servidor... Servidores podem ser categorizados Servidor de transação Servidor de dados Servidor de Transação Também denominados servidor de consulta É a arquitetura mais utilizada Um típico sistema de servidor de transação corresponde a vários processos acessando dados na memória compartilhada

19 Servidor de Transação Típico Recebem consultas do usuário. Muitos SGBD utilizam arquitetura híbrida com n processos cada um com m threads Processo do usuario Processo servidor Processo do usuario Processo servidor Processo do usuario Processo servidor Monitora outros processos se um falhar são necessárias ações de recuperação 19 Pool do Buffer Memoria Compatilhada Processo escritor no Banco Discos de dados Cache Plano de Consulta Buffer de Log Processo escritor no LOG Tabela de Bloqueio Processo Implementa Ponto de a funcionalidade verificação que inclui concessão de Discos de LOG bloqueios, liberação e P. Monitor de pocessos P. Gerenciador de bloqueios

20 Servidor de Dados São usados em redes locais de alta velocidade Máquinas clientes são comparáveis em poder de processamento às máquinas servidoras Tarefas exigem muita computação Exige funcionalidade de backend nos cliente São populares nos SGBDOO 20

21 Arquitetura dos BD Comerciais PostgreSQL Arquitetura segue o modelo Processo por transação Trabalha com a memória compartilhada Ha um processo coordenador postmaster Funciona como o monitor de processos O backend segue a arquitetura de referência Análise, otimização e execução 21

22 Arquitetura dos BD Comerciais 22 IBM DB2 Aplicações clientes remotas utilizam um agente para se conectar ao BD É uma thread chamada Db2agent Cada BD possui um conjunto de processos que realizam as tarefas Busca prévia, limpeza do pool de buffer, logging e detecção de impasses Segue o Servidor de Transação, mas a memória compartilhada é particionada em memórias específicas MC de Servidor, de BD, de aplicação

23 Arquitetura dos BD Comerciais 23 Oracle Pode trabalhar ainda como Servidor Dedicado ou Compartilhado Servidor Dedicado processo servidor executa SQL processo de segundo plano Tarefas administrativas e de desempenho Servidor Compartilhado Aumenta o número de usuários que processos servidores podem admitir Processo é compartilhado com outras instruções.

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