Banco de Dados Arquiteturas para SGBDs

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1 Banco de Dados 13 - Arquiteturas para SGBDs 1

2 Tópicos Caracterização de SGBDs SGBDs Centralizados SGBDs Cliente-Servidor SGBDs Distribuídos Homogêneos Multi-SGBDs Heterogêneos SGBDs Paralelos SGBDs e a Web SGBDs para Estações Móveis 2

3 Caracterização de SGBDs Quanto ao Modelo de Dados: relacional orientado-a-objeto semi-estruturado outros 3

4 Caracterização de SGBDs Quanto à Arquitetura: centralizada cliente-servidor distribuída paralela estendível outras 4

5 Caracterização de SGBDs Quanto às características dos dados ou da aplicação: dados clássicos texto/documentos multimídia geográfico outros 5

6 Caracterização de SGBDs Características das Arquiteturas: Distribuição do Controle (Autonomia ): A0. sistemas totalmente integrados A1. sistemas semi-autônomos A2. sistemas autônomos Distribuição dos Dados: D0. sistemas centralizados D1. sistemas cliente-servidor D2. sistemas distribuídos (peer-to-peer systems) Heterogeneidade: H0. sistemas homogêneos H1. sistemas heterogêneos 6

7 Exemplos de Arquiteturas: Caracterização de SGBDs (A0,H0,D1) Sistemas locais integrados, homogêneos, com arquitetura cliente-servidor (SGBD Cliente-Servidor) (A2,H1,D1) Sistemas locais autônomos, heterogêneos, com arquitetura cliente-servidor (A0,H0,D2) Sistemas locais integrados, homogêneos, com arquitetura distribuída (SGBDD Homogêneo) (A2,D2,H2) Sistemas locais autônomos, heterogêneos, com arquitetura distribuída (Multi-SGBD Heterogêneo) 7

8 SGBDs Centralizados Descrição do Banco de Dados: nível externo: especificação da organização conceitual do BD, vista por um grupo de usuários nível conceitual: especificação da organização conceitual do BD, ou seja, o quê o BD armazena Externo Conceitual Físico Externo nível físico ou interno: especificação das estruturas de armazenamento do BD, ou seja, como o BD está armazenado 8

9 SGBDs Centralizados - Arquitetura Aplicativos Consultas Comandos DDL Pré-compilador comandos DML Compilador DML Interpretador DDL Processador de Consultas Controle de execução Gerenciador de Transações Subsist. de recuperação Gerenciador do buffer pool Gerenciador de Memória Controle de concorrência Gerenciador de arquivos Índices Arquivos de dados Dicionário de dados 9

10 Servidor de Objetos: SGBDs Cliente-Servidor servidor transfere objetos para a object cache area do cliente cliente é responsável por: executar os métodos comandados pela aplicação obter do servidor os objetos necessários gerenciar os objetos armazenados na object cache area local, incluindo a criação, atualização e remoção de objetos servidor é responsável pelo: processamento de consultas, incluindo a recolocação dos objetos atualizados no banco gerência de transações, incluindo a sincronização da object cache area dos cliente servidor pode fazer pre-fetch de objetos e enviá-los ao cliente 10

11 Servidor de Páginas: SGBDs Cliente-Servidor servidor transfere páginas para a buffer pool area do cliente cliente é responsável por: executar os métodos comandados pela aplicação implementar toda a semântica associada a objetos servidor é responsável pelo: armazenamento físico dos objetos apenas 11

12 SGBDs Cliente-Servidor Application client Query Interface Network Application Object Browser Object Manager objects Progr. Interface client Query Interface Query Opt Object Browser Object Manager Progr. Interface File & Index Manager Page & Cache Man server Object Manager Query Optimizer Lock Manager Storage Manager Page Cache Manager server Network pages Lock Manager Storage Manager Page Cache Manager Object Database 12 Object Database

13 SGBDs Distribuídos Homogêneos BD Distribuído: banco de dados armazenado em vários servidores, conectados por uma rede de comunicação de dados SGBD Distribuído: estende as técnicas de armazenamento de dados, processamento de consultas e gerência de transações para permitir a implementação de BDDs T Servidor j Rede Servidor i BDL Servidor k BDL BDL 13

14 SGBDs Distribuídos Homogêneos Descrição de um Banco de Dados Distribuído: Externo Global Externo Global Conceitual Global Conceitual Conceitual Interno 14 Interno

15 SGBDs Distribuídos Homogêneos Arquitetura de um SGBDD Homogêneo: T DD GT i Rede GT i DD GD j DD GT i GD i SGBDL j GD j SGBDL i BDL SGBDL j BDL BDL 15

16 Arquitetura Multi-SGBDs Heterogêneos cada nó pode conter um ou mais SGBDs locais Usuário Nó 1 Usuário Nó n Multi-SGBD Multi-SGBD SGBD Componente SGBD Componente SGBD Componente SGBD Componente BDL BDL BDL BDL 16

17 Multi-SGBDs Heterogêneos Multi-SGBDD Heterogêneo com Conceitual Global: Externo Global Externo Global Externo Conceitual Global Externo Conceitual Conceitual Interno 17 Interno

18 Multi-SGBDs Heterogêneos Multi-SGBDD Heterogêneo sem Conceitual Global: Externo Global Externo Global Conceitual Conceitual Conceitual Interno Interno Interno 18

19 SGBDs Paralelos Introdução: combinam técnicas de gerência de dados e processamento paralelo para aumentar desempenho e confiabilidade: particionamento do BD em discos controlados por multiprocessadores resulta em aumento da taxa de transferência de dados da memória secundária para memória principal (I/O bandwidth) paralelização do processamento interno de consultas resulta em diminuição do tempo de resposta paralelização do processamento de transações resulta em aumento da capacidade do sistema (throughput) 19

20 SGBDs Paralelos switch Processador Memória Processador Memória Disco Disco Disco Disco 20

21 SGBDs e a Web WIIS - Web information integration system: sistema para processar consultas sobre dados extraídos de vários Web sites WIIS X Multi SGBDD: WIIS compartilham com Multi SGBDDs os mesmos problemas WIIS devem ainda lidar com: um grande número de Web sites metadados escassos sobre os Web sites maior autonomia dos componentes 21

22 SGBDs e a Web Enfoques para construção de WIIS: Enfoque de Data Warehouse: dados de várias fontes são extraídos e armazenados em uma warehouse dados são atualizados periodicamente interessante quando: os dados são pouco voláteis processamento de consultas deve ser eficiente 22

23 SGBDs e a Web Enfoques para construção de WIIS: Multi-SGBD: dados são mantidos nos Web sites consultas são decompostas e enviadas aos várias Web sites envolvidas processamento de consultas é mais sofisticado interessante quando: o número de Web sites é muito grande; os dados são voláteis há pouco controle sobre os Web sites 23

24 Componentes de um WIIS: SGBDs e a Web Wrapper: programa construído para traduzir os dados de um Web site para uma forma que pode ser processada pelo WIIS Web source: combinação de um Wrapper com o Web site associado Mediated Schema: conjunto de visões sobre os dados armazenados nos Web sites Source Descriptions: conjunto de metadados e regras de reescrita indicando ao WIIS como reformular as consultas sobre o mediated schema para consultas sobre as Web sources 24

25 SGBDs e a Web WWW-based GUI answer Source Descriptions query Plan Generator Execution Engine execution plan Internet Wrapper Wrapper Wrapper Wrapper Web site Web site Web site Web site 25

26 Características: SGBDs para Estações Móveis topologia: um backbone fixo com estações de controle também fixas conjunto de células nas quais transitam as estações móveis localização dos dados: dados residem tanto nas estações fixas quanto nas móveis ("walkstations") célula célula backbone fixo célula 26 célula

27 SGBDs para Estações Móveis Manutenção do Diretório: Problema: como localizar as estações móveis que contêm os dados desejados Alternativas: armazenar a localização da estação móvel apenas nas sua estação de base distribuir a informação sobre a localização das estações móveis pre-anunciar o roteiro de cada estação móvel Caching: Problema: limite da bateria da estação móvel impõe restrições sobre o grau de caching Alternativas: mover consultas para estações fixas, transferindo apenas resultados adotar filtros semânticos mais sofisticados para reduzir o tamanho do cache 27