SUMÁRIO... 6 ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABELAS INTRODUÇÃO CAPÍTULO BANCO DE DADOS... 20

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1 SUMÁRIO SUMÁRIO... 6 ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABELAS INTRODUÇÃO OBJETIVO RELEVÂNCIA LIMITES METODOLOGIA ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO CAPÍTULO BANCO DE DADOS OBJETIVOS DO BANCO DE DADOS CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE BANCO DE DADOS Abstração de Dados Esquema Linguagens de definição de dados SISTEMA DE GERÊNCIA DE BANCO DE DADOS - SGBD Principais funções dos SGDBs Sistemas de arquivos versus sistema de banco de dados GERENCIAMENTO DE TRANSAÇÕES Propriedades das transações Processamento de consultas SERIALIZABILIDADE Escalas de execução Escalonador... 34

2 1.5.3 Escalonamentos seriais e serializáveis Escalonamento serial Escalonamentos serializáveis Serialização de conflitos CAPÍTULO ARQUITETURAS DE BANCO DE DADOS SISTEMAS CENTRALIZADOS Arquitetura de banco de dados para sistemas centralizados Sistema cliente-servidor Características do ambiente centralizado Arquitetura de banco de dados para sistemas cliente-servidor SISTEMAS DISTRIBUÍDOS Transações distribuídas Características do ambiente distribuído Transparência Replicação de dados Fragmentação de dados Replicação e fragmentação de dados Arquitetura de banco de dados distribuído Internet Gateways de banco de dados Problemas de acesso ao banco de dados Características stateless e stateful SISTEMA DE COMPUTAÇÃO MÓVEL Arquitetura Componentes do ambiente móvel Acesso a dados em ambiente móvel Comunicação assimétrica Transações móveis Modelos de Transações Móveis Extensão das propriedades ACID... 72

3 2.3.5 Características do ambiente de computação móvel Aplicabilidade da computação móvel Arquitetura de banco de dados móveis Extensão da arquitetura cliente-servidor SISTEMA ORIENTADO A OBJETO Estrutura objeto Banco de dados orientado a objetos BDOO Transações aninhadas Arquitetura de banco de dados orientado a objetos CAPÍTULO CONTROLE DE CONCORRÊNCIA BENEFÍCIOS E PROBLEMAS GERADOS PELA CONCORRÊNCIA Atualização perdida de dados Dependência de dados não-gravados A leitura que não pode ser repetida MECANISMOS PARA O CONTROLE DE CONCORRÊNCIA Mecanismos de controle de concorrência baseados em bloqueio Protocolo de bloqueio em duas fases 2PL Protocolo estrito de bloqueio em duas fases 2PL Estrito Deadlock Prevenção de deadlock Detecção de deadlock Detecção versus Resolução Mecanismos de controle de concorrência baseados em grafos Mecanismos de controle de concorrencia baseados em TO Protocolo de ordenação por timestamp Timestamp estrito Ordenação por multiversões de timestamp Mecanismos de validação Mecanismos de controle de concorrência aplicações avançadas Controle de concorrência multiversão com 2PL

4 Bloqueio Altruísta Validação Instantânea Controle de concorrência baseado na semântica CAPÍTULO MÉTODOS DE CONTROLE DE CONCORRÊNCIA EM DIFERENTES TECNOLOGIAS DE BANCO DE DADOS CONTROLE DE CONCORRÊNCIA PARA BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDO Parâmetros para o c.c. em ambientes distribuídos Controle de concorrência baseado em bloqueio Bloqueio centralizado Bloqueio de cópia primária Bloqueio descentralizado Controle de concorrência baseado em TO Timestamp básico Timestamp conservador Controle de concorrência ECHO Controle de concorrência network-aided Controle de concorrência network-aided ordenação total Controle de concorrência network-aided previsibilidade Controle de concorrência DAGSO CONTROLE DE CONCORRÊNCIA EM DOIS NÍVEIS INTERNET CONTROLE DE CONCORRÊNCIA PARA BANCO DE DADOS MÓVEIS Novos conceitos Bloqueio otimista 2PL para transações móveis O2PL-MT Protocolo de gravação unilateral - UMC Técnica da Pré-serialização Técnica PS Grafo de Seriabilização Temporal - TSGT Protocolo TSGT Básico Protocolo TSGT estendido CONTROLE DE CONCORRÊNCIA PARA BANCO DE DADOS OO

5 4.5.1 Bloqueio explícito e bloqueio implícito Bloqueio da classe hierárquica Modos de bloqueio Tabela de comutatividade Controle de concorrência semântico [Jun e Gruenwald, 1996] Controle de concorrência semântico [Muth et al, 1993] ANÁLISE DO CC NAS DIFERENTES ARQUITETURAS Banco de dados distribuídos Banco de dados móveis Banco de dados orientado a objeto RESUMO DO TRABALHO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

6 Índice de figuras FIGURA 1-1 COMPONENTES DE UM SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE BANCO DE DADOS 24 FIGURA 1-2 EXEMPLO DE EXECUÇÃO DE UMA TRANSAÇÃO FIGURA 1-3 ETAPAS PREPARATÓRIAS PARA O PROCESSAMENTO DE CONSULTAS FIGURA 1-4 ESCALONADOR FIGURA 2-1ARQUITETURA BÁSICA DE UM SISTEMA CENTRALIZADO FIGURA 2-2 ARQUITETURA BÁSICA DE UM SISTEMA CLIENTE-SERVIDOR FIGURA 2-3 RECURSOS DE FRONT-END E BACK-END FIGURA 2-4 ARQUITETURA DE REFERÊNCIA CLIENTE/SERVIDOR FIGURA 2-5 ARQUITETURAS CLIENTE-SERVIDOR FIGURA 2-6 ARQUITETURA DE REFERÊNCIA BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDO FIGURA 2-7 ARQUITETURA MDBS COM GCS FIGURA 2-8 ARQUITETURA MDBS SEM GCS FIGURA 2-9 ARQUITETURA CLIENTE-SERVIDOR INTERNET FIGURA 2-10 ACESSO A BD POR SERVIDOR INTERNET FIGURA 2-11 ARQUITETURA STATELESS FIGURA 2-12 ARQUITETURA STATEFUL FIGURA 2-13 ARQUITETURA PARA SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO MÓVEL FIGURA 2-14 TRANSAÇÃO CANGURU FIGURA 2-15 ARQUITETURA DE BANCO DE DADOS MÓVEIS FIGURA 2-16 FUNÇÕES DE CLIENTE-SERVIDOR "IGNORADAS" FIGURA ESCALA DE EXECUÇÃO DE UMA TRANSAÇÃO ANINHADA FIGURA 2-18 ARQUITETURA SERVIDORA DE OBJETOS FIGURA 2-19 ARQUITETURA SERVIDORA DE PÁGINAS FIGURA 3-1 FASE DE CRESCIMENTO E ENCOLHIMENTO DA TRANSAÇÃO FIGURA 3-2 GRAFO DE BANCO DE DADOS ESTRUTURADO EM ÁRVORE FIGURA 3-3 PADRÃO DE ACESSO DE TRÊS TRANSAÇÕES FIGURA 3-4 VALIDAÇÃO DE CONFLITOS FIGURA 3-5 CLASSES DE TRANSAÇÕES MULTINÍVEIS

7 FIGURA 4-1 ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO DO BLOQUEIO CENTRALIZADO FIGURA 4-2 ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO DO BLOQUEIO DISTRIBUÍDO FIGURA 4-3 GERAÇÃO DE REGISTRO DE HORA ÚNICO FIGURA 4-4 ARQUITETURA BÁSICA DO MÉTODO ECHO FIGURA 4-5 TROCA DE MENSAGENS ENTRE SITES BROADCASTER E REPRESENTATIVOS FIGURA 4-6 DIAGRAMA DE ESTADO DO DAGSO FIGURA 4-7 CONFIGURAÇÃO TÍPICA PARA UMC FIGURA 4-8 GERENTE DE TRANSAÇÃO GLOBAL FIGURA 4-9 COMPARAÇÃO DE EXECUÇÃO ENTRE IMPLEMENTAÇÕES DO BLOQUEIO IMPLÍCITO FIGURA 4-10 EXECUÇÃO DE TRANSAÇÃO NO ESQUEMA DE CONTROLE DE CONCORRÊNCIA BASEADO EM SEMÂNTICA

8 Índice de tabelas TABELA 1-1 ESCALONAMENTO ENVOLVENDO DUAS TRANSAÇÕES TABELA 1-2 EXECUÇÃO DE DUAS TRANSAÇÕES TABELA 1-3 ESCALONAMENTO SERIAL, T 1 PRECEDE T TABELA 1-4 ESCALONAMENTO SERIALIZÁVEL E NÃO SERIAL TABELA 1-5 ESCALONAMENTO NÃO SERIALIZÁVEL TABELA 1-6 ESCALONAMENTO COM OPERAÇÕES DE LEITURA E ESCRITA E TABELA EQUIVALENTE COM OS PARES DE INSTRUÇÕES ALTERADOS TABELA 1-7 ESCALONAMENTO SERIALIZÁVEL EQUIVALENTE AO DA TABELA TABELA 3-1 TRANSAÇÃO T 1 É PERDIDA NO MOMENTO T TABELA 3-2 TRANSAÇÃO T 1 DEPENDE DA ALTERAÇÃO NÃO GRAVADA POR T TABELA 3-3 TRANSAÇÃO T 2 ALTERA DADOS LIDOS POR T TABELA 3-4 MATRIZ DE COMPATIBILIDADE DE BLOQUEIOS TABELA 3-5 PROTOCOLO ESTRITO 2PL TABELA 3-6 PROTOCOLO 2PL COM EXECUÇÃO SERIAL TABELA 3-7 PROTOCOLO ESTRITO 2PL COM EXECUÇÃO INTERCALADA TABELA 3-8 ESCALA SERIABILIZADA PELO PROTOCOLO BASEADO EM GRAFO TABELA 3-9 TRANTAÇÃO T TABELA 3-10 TRANSAÇÃO T TABELA 3-11 ESCALA DE EXECUÇÃO TABELA 3-12 ESCALA DE EXECUÇÃO TABELA 4-1 ORDEM DE EXECUÇÃO TABELA 4-2 DIFERENÇAS NO GERENCIAMENTO DE DADOS TABELA 4-3 ESTRUTURA GLOBAL DE DADOS TABELA 4-4 ESTRUTURA DO SITE TABELA 4-5 COMPARATIVO DA EXECUÇÃO ENTRE BLOQUEIO EXPLÍCITO E BLOQUEIO IMPLÍCITO TABELA 4-6 COMPARATIVO DA EXECUÇÃO DOS MÉTODOS DE CONTROLE DE CONCORRÊNCIA EM BDOO

9 TABELA 4-7 RELAÇÃO DE COMUTATIVIDADE PARA UMA INSTÂNCIA TABELA 4-8 RELAÇÃO DE COMUTATIVIDADE ENTRE AS CLASSES

10 INTRODUÇÃO Os bancos de Dados evoluíram através de três gerações na história da informática. Durante a primeira geração, o processamento de dados era "centrado na tecnologia" e eles eram suficientes somente para armazenar quantidades relativamente pequenas de dados. O único meio de se chegar aos dados era lê-los, para processá-los e imprimi-los. Já nos anos 80, com o surgimento do computador pessoal, a computação "centrada no usuário" tornou-se a tendência. Isso levou aos modelos lógicos de dados independentes do armazenamento físico para permitir que os usuários tivessem acesso aos dados que desejassem. Atualmente nos encontramos rumando à terceira geração dessa evolução: o processamento de dados "centrado em rede". Embora tenhamos dado apenas alguns passos em direção a esse mundo, muitas operações já se encontram entrelaçadas com aquelas dos clientes e fornecedores. Portanto, esforços são necessários para que se atinja máxima disponibilidade tanto dos bancos de dados como da gerencia das aplicações. Os requisitos de desempenho da terceira geração demandam banco de dados que transcenda os limites do modelo de dados relacional. Os modelos de dados tradicionais, especialmente os relacionais, são relativamente fáceis de implementar. O problema surge quando tentamos enquadrar o mundo real dentro de padrões que as simplistas tecnologias relacionais não podem entender. Como resultado, temos observado uma tendência na direção das diferentes tecnologias de bancos de dados pós relacionais que forçam o desenvolvimento de novas técnicas de gerenciamento de dados. O crescimento dos ambientes multiusuários e a difusão rápida da internet são exemplos práticos disso. Os novos tipos de dados são mais exigentes quanto à manipulação do acesso concorrente às informações. As técnicas tradicionais da maneira que foram concebidas, não se aplicam a eles devido a vários fatores, ou do ambiente onde são manipulados ou do próprio dado. Esta pesquisa tem como objeto de estudo o controle de concorrência com ênfase nas suas características em diferentes arquiteturas de banco de dados. O controle de concorrência é um importante aspecto do gerenciamento dos dados em um banco de dados. Um Sistema de Gerência de Banco de Dados (SGBD) deve permitir que

11 16 diferentes usuários leiam e escrevam simultaneamente sobre o banco de dados. É tarefa do controle de concorrência assegurar que as transações, executando concorrentemente, mantenham a consistência do banco de dados. Levando se em consideração os elementos apresentados anteriormente, o trabalho proposto tem como finalidade à realização de um estudo dos principais aspectos dos métodos de controle de concorrência, como gerenciamento de transações, processamento de consultas e arquiteturas de banco de dados. Além dos aspectos relacionados ao controle de concorrência, o presente trabalho aborda um estudo sobre a atuação e evolução dos mecanismos de controle de concorrência para adequar-se aos requerimentos dos novos tipos de dados impostos pelas arquiteturas de banco de dados centralizado, distribuído, móvel e orientado ao objeto. Objetivo A principal preocupação de um especialista ao desenvolver o projeto de um algoritmo de controle de concorrência é garantir o correto processamento das transações que estão envolvidas em conflito. Independente da plataforma em que será aplicado, o mecanismo de controle de concorrência deve garantir de forma eficaz a consistência do banco de dados. Com o objetivo de organizar em um documento único e de fácil acesso, esta pesquisa apresenta uma síntese do ponto de vista de vários autores sobre os mecanismos utilizados para o controle de concorrência nas tecnologias de banco de dados mais relevantes no momento: banco de dados distribuídos, banco de dados móveis e banco de dados orientados a objetos. Dá ênfase às mudanças efetuadas nos mecanismos tradicionais identificando quais são as características dos mecanismos de controle de concorrência que necessitam de tratamento especial quando são submetidos a ambientes

12 17 diferentes dos tradicionais. Relevância O controle de concorrência é um problema que surge quando vários processos estão envolvidos em alguma parte do sistema. A maioria dos sistemas comerciais utiliza o mais popular dos mecanismos de controle de concorrência o 2PL (Mecanismo de Bloqueio em Duas Fases). O crescimento contínuo da demanda para transações mais complexas e de alto nível compromete o grau de concorrência em um banco de dados o que motivou o desenvolvimento de várias técnicas para o controle de concorrência. A utilização de uma ou mais técnicas no controle de concorrência deve ser considerada caso a caso. Cada problema como: prioridade de acesso, recursos, arquitetura ou tráfego na rede, deve ser analisado avaliando as necessidades de cada aplicação em seu ambiente. A técnica (ou técnicas) a ser utilizada depende da situação considerada. Esse trabalho contribui com um estudo realizado sobre os problemas e soluções existentes sob a visão de diferentes autores para diferentes ambientes. As alternativas propostas para lidar com os mecanismos de controle de concorrência são de importância vital para o mundo corporativo. A partir dos problemas e soluções relacionados pode-se determinar a utilização de um método para implantação em um novo banco de dados, ou ainda contribui para pesquisas buscando avaliar as características de um banco de dados já existente e definir alterações para adequá-lo a um melhor padrão de funcionamento.

13 18 Limites O trabalho apresentado limita-se a um estudo dissertativo apresentando algumas técnicas de controle de concorrência. Não aborda demonstração de protótipos ou algoritmos de implementação. Seu principal objetivo foi agrupar as metodologias de desenvolvimento de diferentes autores dos mecanismos de controle de concorrência. Reúne os principais mecanismos para os banco de dados centralizados, banco de dados distribuído, banco de dados móvel e banco de dados orientado a objeto. Metodologia Os dados para realização desse trabalho foram obtidos através de pesquisa bibliográfica, análise do conteúdo de artigos relatórios e publicações técnicas. Esse documento utiliza como fontes primárias de pesquisa [Ramakrishnam, 2000], [Bhargava, 1999], [Barghout and Kaiser, 1991], [Silberschatz et al, 1999], [Garcia-Molina et al, 2001] e documentos oficiais de congressos, workshops, artigos, relatórios técnicos, projetos e sites da internet.

14 19 Estrutura da dissertação Os dados levantados através das pesquisas e estudos efetuados possibilitaram organizar esse trabalho em cinco capítulos. No capítulo 1 descreve-se uma noção básica sobre banco de dados (BD) e sobre o gerenciamento de transações, devido a sua importância para compreensão do controle de concorrência. São estudados conceitos de banco de dados, características dos sistemas de gerencia de banco de dados (SGBD), gerência de transações, processamento de consultas e serializabilidade. No capítulo 2 como influenciam diretamente o desenvolvimento dos mecanismos de controle de concorrência analisam-se resumidamente as tecnologias de banco de dados: banco de dados centralizado, banco de dados distribuído, banco de dados móvel, e banco de dados orientado a objeto. No capítulo 3 apresenta-se o controle de concorrência e os mecanismos tradicionais utilizado para o gerenciamento do acesso concorrente. Todos processos que buscam a sincronização do acesso concorrente estão basicamente divididos em três categorias: bloqueio, timestamp e validação. O capítulo aborda também alguns mecanismos desenvolvidos para aplicações avançadas de banco de dados. O capítulo 4 apresenta os métodos evoluídos e adaptados sobre os mecanismos tradicionais de controle de concorrência para as tecnologias de banco de dados estudadas. O capítulo 5 apresenta um resumo do trabalho, traz uma análise de todo material apresentado e mostra as principais características e exigências das arquiteturas junto com as extensões e adaptações propostas sobre os mecanismos básicos.

15 CAPÍTULO 1 1 Banco de Dados Um banco de dados (BD) é uma coleção de informações. Essa coleção geralmente é organizada e apresentada para servir a uma finalidade específica. Geralmente as informações de um banco de dados são integradas e compartilhadas. Estes dois aspectos representam a maior vantagem dos sistemas de banco de dados. Por ser integrado, o banco de dados pode ser imaginado como uma unificação de diversos arquivos de dados que, de outra forma, seriam distintos, eliminando-se total ou parcialmente quaisquer redundâncias entre os mesmos. Por ser compartilhado parcelas isoladas de dados podem ser utilizadas por diversos usuários num banco de dados, no sentido de que todos possam ter acesso à mesma fonte e usá-las com finalidades diferentes [Date, 1990]. 1.1 Objetivos do banco de dados Gerenciar grande quantidade de informação. Um sistema de banco de dados pode armazenar simplesmente dados referentes a uma agenda de amigos, como também pode armazenar as informações relativas a uma usina nuclear. Evitar redundância de dados e inconsistência. Redundância é manter a mesma informação em lugares diferentes. Um dos problemas da redundância é que podemos atualizar um determinado dado de um

16 21 arquivo e esta atualização não ser feita em todo o sistema, este problema é chamado de inconsistência. Segurança aos dados. Nem todos os usuários de banco de dados estão autorizados ao acesso a todos os dados. Imagine, se numa empresa todos funcionários tivessem acesso à folha de pagamento. Garantir a integridade. É fazer com que os valores dos dados atribuídos e armazenados em um banco de dados satisfaça certas restrições para manutenção da consistência e coerência. 1.2 Características dos sistemas de banco de dados Dado. É o valor do campo quando é armazenado no banco de dados. Por exemplo o valor do campo "nome do cliente" para quem está fazendo a entrada de dados. Conteúdo do campo. É o valor do campo armazenado no banco de dados. Por exemplo o valor do campo "nome do cliente" sem ser, momentaneamente, utilizado, armazenado na base de dados. Informação. É o valor que o campo representa para as atividades da empresa. Por exemplo uma resposta a uma consulta: qual os nomes dos clientes localizados no Paraná? Modelos de banco de dados. Representa a estrutura física interna de recuperação e armazenamento dos dados no qual o SGBD foi projetado.

17 Abstração de Dados O sistema de banco de dados esconde alguns detalhes de como os dados são armazenados ou mantidos, esse processo é conhecido como abstração de dados. Esse conceito é importante devido à preocupação com a eficiência de um banco de dados que leva a concepção de estruturas de dados complexas para a representação dos dados. [Garcia-Molina, 2001] Existem basicamente trás níveis de abstração: Nível Físico, Nível Conceitual e Nível Visão: Nível Físico. É o nível mais baixo de abstração, no qual se descreve como os dados são realmente armazenados. Neste Nível estruturas complexas, de baixo nível, são descritas em detalhes. Nível Conceitual. Também chamado de Nível Lógico, é considerado o nível secundário de abstração, onde se descreve quais dados são realmente armazenados no banco de dados e quais os relacionamentos entre eles. Nível Visão. o mais alto nível de abstração, onde é somente exposta a parte do banco de dados que um determinado usuário necessita. O sistema pode proporcionar diversas visões para um mesmo banco de dados Esquema Esquema é a estrutura de um banco de dados. Existem diversos esquemas referentes aos níveis de abstração. No nível mais baixo há o esquema físico; no nível intermediário, o esquema lógico; e no nível mais alto, os subesquemas.

18 Linguagens de definição de dados Um esquema de dados é especificado por um conjunto de definições expressas por uma linguagem especial chamada linguagem de definição de dados (data-definition language - DDL). O resultado da compilação dos parâmetros DDLs é armazenado em um conjunto de tabelas que constituem um arquivo especial chamado dicionário de dados ou diretório de dados. A estrutura de memória e o método de acesso usado pelo banco de dados são especificados por um conjunto de definições em um tipo especial de DDL chamado linguagem de definição e armazenamento de dados (data storage and definition language). O resultado da compilação dessas definições é um conjunto de instruções para especificar os detalhes de implementação dos esquemas do banco de dados. 1.3 Sistema de gerência de banco de dados - SGBD É um software de gerência cujo objetivo é prover o acesso às informações de forma uniformizada. Segundo [Date, 1990], o sistema de gerência de banco de dados (SGBD) é o software que manipula todos os acessos ao banco de dados. Na figura 1.1, vemos um esboço de um SGBD completo. Retângulos simples representam componentes do sistema, retângulos tracejados representam estruturas de dados na memória. As linhas contínuas indicam fluxo de controle e de dados, enquanto as linhas tracejadas indicam somente fluxo de dados [Garcia-Molina et al, 2001].

19 24 Consultas, atualizações Usuário/Aplicativo Comandos de transações Administrador de Banco de Dados Comandos de DDL Plano de consulta Compilador de consultas metadados, estatísticas Gerenciador de transações compilador metadados Mecanismo de execução Registro log e recuperação controle de concorrência Solicitações de índices, arquivos e registros Gerenc índices/ arquivos/registros páginas de log Tabela de Bloqueio Comandos de páginas Páginas de leitura/ gravação Gerenciador buffer Gerenciador de armazenamento dados,metadados,í ndices Buffers Armazenamento Fonte: MOLINA-GARCIA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDOM, Jennifer. Implementação de Sisstemas de Banco de Dados. Tradução de Vandenberg D. de Souza, Rio de Janeiro: Campus, Figura 1-1 Componentes de um sistema de gerenciamento de banco de dados

20 Principais funções dos SGDBs Os SGBDs se caracterizam principalmente pelo modelo de banco de dados [Melo et al, 1997]. Um SGBD disponibiliza funções voltadas para assegurar: Definição e manipulação de dados. Estas funções são fornecidas pelas linguagens do SGBD. A Linguagem de definição de dados (LDD) é usada para definir o esquema do banco de dados. O SGBD possui um compilador de LDD que processa os comandos de descrição das estruturas do esquema e os armazena em um dicionário de dados. A linguagem de manipulação de dados (LMD) é usada para realizar consultas e atualizações no banco de dados. Manipulação de dados. Um SGBD deve prover facilidades para carregar o banco de dados ou parte dele, a partir de arquivos de dados ou comandos armazenados e, inversamente, descarregá-los em arquivos. Similarmente, a cópia de segurança do conteúdo do banco de dados deve ser possível. Deve ainda garantir que as falhas durante o processamento de transações não sejam propagadas aos objetos persistentes. Um mecanismo de recuperação é provido pelo SGBD para isso. Persistência. É a capacidade dos objetos do banco de dados persistirem ao longo de diferentes execuções de programas de aplicação. Objetos persistentes são armazenados em arquivos do sistema operacional, fora dos programas que os utilizam e sobrevivem às falhas das transações e mesmo a algumas falhas de sistemas. Segurança. Um SGBD deve prover mecanismos de segurança de acesso para consulta ou atualização dos objetos persistentes. Em geral, estes mecanismos são implementados por meio de concessão/revogação de privilégios de acesso a usuários individuais ou grupos de usuários. Integridade. Um banco de dados deve estar sempre num estado consistente, satisfazendo permanentemente algumas condições de consistência, chamadas

21 26 de restrições de integridade. O SGBD tem a incumbência de garantir a integridade do banco de dados na passagem de um estado para outro, que ocorre ao final de cada transação. Controle de Concorrência. Deve ser transparente ao usuário a execução de transações concorrentes, deve-se passar a impressão de que estão sendo executadas isoladamente quando, na maioria dos sistemas, haverá na verdade muitas transações sendo executadas ao mesmo tempo. Portanto o escalonador (gerenciador do controle de concorrência) deve assegurar que as ações individuais de várias transações serão executadas em total ordem e que o efeito final será igual ao que haveria se as transações fossem executadas de fato uma de cada vez. Desempenho. Cabe ao SGBD garantir aos usuários índices satisfatórios de desempenho, como tempo de resposta em consultas e volume de transações processadas Sistemas de arquivos versus sistema de banco de dados [Ramakrishman e Gehrke, 2000] Algumas características dos sistemas de banco de dados os diferenciam dos sistemas de arquivos tradicionais: A separação entre programas e dados; O suporte para múltiplas visões de usuário; O compartilhamento de dados e processamento multi-usuário de transações; O armazenamento, no banco de dados, da sua própria descrição ou esquema.

22 27 Para entender porque o uso de um sistema de banco de dados é importante, analise o exemplo a seguir: uma empresa com uma grande coleção de dados interligados (empregados, departamentos, produtos, vendas). Esses dados são acessados concorrentemente por diferentes funcionários. Também é necessário, por questões de segurança do banco de dados, restringir o acesso a determinadas informações para determinados usuários. Tentar gerenciar esses problemas a partir de um sistema de arquivos independentes, em máquinas independentes é praticamente impossível. Primeiramente, provavelmente não teríamos espaço suficiente de memória principal para manter todos os dados. Seríamos obrigados a armazenar dados em uma unidade de armazenamento, como um disco ou uma fita e carregar partes relevantes na memória principal para o processamento quando necessário. Teríamos que programar alguns métodos de identificação para todos os itens de dados. Teríamos ainda que escrever programas especiais para responder a cada consulta de usuários. Precisaríamos proteger os dados de alterações inconsistentes enviadas por diferentes usuários que acessam os dados concorrentemente. Esses programas deveriam considerar o acesso concorrente à memória, o que aumentaria sua complexidade. Precisaríamos garantir que os dados sejam restaurados quando ocorrer falha do sistema. Sistema operacional provê somente mecanismos de segurança, isto não é suficientemente flexível para aplicar políticas de segurança para o acesso concorrente. Assim, o uso de um SGBD para gerenciar dados traz vantagens como: Independência de dados; Eficiente acesso aos dados; Segurança e integridade dos dados; Administração de dados; Recuperação e acesso concorrente; e Redução do tempo do desenvolvimento das aplicações.

23 Gerenciamento de transações As operações executadas por um programa acessando um banco de dados são agrupadas em seqüências chamadas transações. A interação dos usuários com o banco de dados é feita através das transações [Barghout and Kaiser, 1991]. Uma transação possui propriedades bem definidas que são garantidas pelos gerenciadores de banco de dados. O gerenciador de transações aceita comando de transações de um aplicativo que irá informar ao gerenciador de transações quando as transações começam e quando terminam. O processador de transações executa as seguintes tarefas. 1. Registro de log: Para assegurar durabilidade, toda mudança no banco de dados é registrada separadamente em disco. O gerenciador de log segue uma dentre várias normas projetadas para assegurar que, independentemente de quando ocorre uma falha, um gerenciador de recuperação pode examinar o log de mudanças e restabelecer o banco de dados a algum estado consistente. 2. Controle de concorrência: Os principais problemas relacionados com o gerenciamento de transações são gerados pela execução concorrente de transações que possuem acessos conflitantes a um mesmo item de dado e pelo acesso a dados dispersos por diferentes e independentes locais. As transações são gerenciadas pelos SGBD para evitar que ocorram anomalias (inconsistência de dados) durante ou após o seu processamento. No caso de transações executadas concorrentemente há a necessidade da utilização de mecanismos de controle para evitar a violação da integridade dos dados manipulados. Serão vistos com maiores detalhes no decorrer desse trabalho. transação. A figura 1.2 descreve um exemplo simples da seqüência de execução de uma

24 29 1. Transação 2. Transação Programa Início da transação Grava Início da transação Aborta Figura 1-1 Exemplo de execução de uma transação Propriedades das transações A integridade das transações exige que satisfaça certas características tradicionalmente agrupadas em quatro propriedades conhecidas como ACID: Atomicidade, Consistência, Isolamento e Durabilidade [Ferreira e Finger, 2000]. Atomicidade. Essa propriedade não permite efeitos parciais na execução de uma transação. Ou todas suas operações são realizadas ou então nenhuma é. Transações podem não se completar basicamente por três razões: 1) a transação pode ser abortada ou finalizada sem sucesso pelo SGBD porque alguma anomalia apareceu durante sua execução. Se uma transação é abortada pelo SGBD por razões internas, ela automaticamente é reiniciada. 2) o sistema pode falhar, por exemplo, queda de energia durante a sua execução. 3) a transação pode encontrar uma situação inesperada, por exemplo, não conseguir acesso a disco e decida abordar. Se considerarmos que o usuário pensa que as transações existentes são atômicas, uma transação interrompida durante sua execução pode deixar o banco de dados em um estado inconsciente, assim um SGBD procura um modo de remover os efeitos das transações parciais, assegurando a atomicidade da transação. [Ramakrishnan e Gehrke, 2000]. Consistência. Essa propriedade garante que um banco de dados permaneça consistente após a execução de uma transação. Como critério de consistência pode ser

25 30 definida uma operação de usuário onde sua execução deve partir de um estado consistente e finalizar em novo estado consistente [Melo et al, 1997]. Isolamento. A execução de uma transação não pode ser afetada pela execução concorrente de outras. [Ferreira e Finger, 2000]. Transações são isoladas ou protegidas dos efeitos das ações concorrentes de outras transações. A propriedade isolamento garante que ações de diferentes transações podem ser intercaladas, mas o efeito externo será a execução de uma depois da outra em alguma ordem serial. Durabilidade. Significa que os resultados de uma transação, caso ela seja concluída com sucesso, devem ser persistentes, mesmo que ocorram falhas nos meios de armazenamento utilizados. [Melo et al, 1997]. Os efeitos de uma transação confirmada não podem ser desfeitos, só podem ser alterados por outra transação subseqüente confirmada e gravada Processamento de consultas Consulta é a ação de extrair dados de um banco de dados. Elas podem ser formuladas diretamente pelos usuários finais, através de uma linguagem de alto nível suportada pelo banco de dados, ou podem estar contidas em aplicações desenvolvidas por programadores [Silberschatz et al, 1999]. Independentemente da origem da consulta, sua composição é feita parcial ou integralmente por comandos de manipulação de dados expressos na linguagem de um SGBD. O processamento de um comando de consulta acontece em várias etapas que podem ser agrupadas em dois passos: 1. Primeiro uma validação sintática é executada. Um componente do SGBD verifica se o comando foi escrito corretamente, formando uma frase válida na linguagem de manipulação de dados definida. Assim a primeira ação do sistema no processamento de uma consulta é traduzi-la

26 31 na sua forma interna. Não basta, então, uma frase ser considerada estruturalmente correta é preciso que os nomes utilizados sejam de objetos descritos no esquema do banco de dados referenciado e que possuam os tipos compatíveis com as regras para a construção do comando recebido. 2. Depois, o comando validado é traduzido para uma linguagem baseada em Álgebra, a partir das informações existentes no esquema do banco de dados. Essa linguagem é então otimizada. O processo de otimização consiste na definição de uma estratégia de execução que resulte no melhor desempenho possível [Melo et al 1997]. Validação Sintática Consulta Catálogo do sistema Trad para comandos mais simples Consulta Válida Consulta em comandos simples Otimização Plano otimizado de execução da consulta Fonte: MELO, Rubens N..; SILVA, Sidney Dias da, TANAKA, Asteiro K.Banco de Dados em Aplicações Cliente-Servidor. Rio de Janeiro: Infobook, 1997 Figura 1-1 Etapas preparatórias para o processamento de consultas Nos modelos de rede e hierárquico a otimização da consulta é geralmente responsabilidade do programador. Na figura 1.3 é possível identificar as etapas utilizadas pelo processador de consultas durante a conversão de uma consulta simples para sua forma interna chamada

27 32 plano de consulta ou consulta válida. O compilador de consultas possui três subcomponentes: Analisador de consultas. Que constrói a estrutura árvore partindo da forma textual da consulta. Pré-processador de consultas. Responsável pelas verificações semânticas sobre a consulta e por algumas transformações de árvores que converte a árvore de análise em árvore de operadores algébricos que representa o plano de consulta inicial. Otimizador de consultas. Que transforma o plano de consulta inicial na melhor seqüência disponível de operações sobre o banco de dados. Em seguida, o mecanismo de execução executa cada etapa do plano de consulta escolhido. O processador de consultas interage com a maioria dos outros componentes do SGBD [Garcia-Molina et al, 2001]. 1.5 Serializabilidade A ordem em que as etapas individuais de transações diferentes ocorrem precisa ser controlada. A função de gerenciar essas etapas é dada ao componente do SGBD chamado escalonador. O fundamento da serializabilidade é tratar de maneira mais rigorosa os elementos necessários para a eficiente construção e detecção de escalonamentos. [Ferreira e Finger, 2000]. Estendendo o conceito de escalonamentos consistentes temos que a serializabilidade consiste da possibilidade de se estabelecer uma execução serilializável que equivalha à execução serial das transações encapsuladas por ela. Ela é o requisito abstrato para assegurar que transações executadas concorrentemente preservem a correção do estado do banco de dados.

28 Escalas de execução Uma transação é composta por várias operações que podem ser de escrita ou de leitura. Para denota-las considera-se que um objeto O está sempre lendo dentro de um objeto também chamado O, assim uma transação T lendo um objeto O corresponde ao símbolo RT(O). Similarmente, podemos denotar operações de escritas como WT(O) [Silbersthatz et al 1999]. Em uma operação de leitura ou de escrita, a operação final de uma transação ou é gravada (commit) se completada com sucesso ou é abortada (abort). AT denota a operação de aborto de uma transação T e CT denota que uma transação T foi gravada. Uma escala de execução (schedule) é uma lista de operações (leituras, escritas, abortos ou gravações) de um grupo de transações. A ordem de duas operações de uma transação T mostrada na escala pode ser a mesma ordem em que aparecem na transação T. A escala de execução da tabela 1.1 mostra uma ordem de execução para as operações das transações T 1 e T 2. Uma escala de execução descreve as ações das transações como são vistas pelo SGBD. T 1 T 2 RT(A) WT(A) RT(C) WT(C) RT(B) WT(B) Fonte: RAMAKRISHNAN, Raghu; GENRKE, Johannes. Database Management Systems. MacGraw-Hill, Second Edition. Tabela 1-1 Escalonamento envolvendo duas transações

29 34 A propriedade de atomicidade é aplicada sobre as escalas serializáveis garantindo que as operações abortadas existentes sejam desfeitas mantendo consistência idêntica a da execução da mesma escala de forma completa e serial. Estendendo essa definição para uma escala de execução serializável se obtém a definição: um escalonamento serializável definido sobre um grupo de transações G é uma escala de execução de consistência idêntica à uma escala de execução serial completa sobre o grupo de transações gravadas em G [Ramakrishnan e Gehrke, 2000]. Escalonamento completo. Uma escala de execução completa é aquela que para cada transação possui abortos e gravações. Escalonamento serial. Uma escala de execução serial é aquela que tem suas transações executadas uma a uma do início ao fim. Escalonamento consistente. A definição mais formal para uma escala de execução consistente diz que: ela é consistente se todas as transações compreendidas nela são executadas serialmente (T i, T i+1,..., T n ). Isto é para todo i = 1 até n -1 a transação T i seja executada completamente antes da transação T i+1 começar [Barghout e Kaiser, 1991]. Uma escala de execução representa uma seqüência de execução atual ou potencial, pois a ordem de execução de duas ações de uma transação deve ser a mesma apresentada na transação Escalonador O escalonador é o responsável pelo gerenciamento da concorrência. É o elemento do SGBD que tem como função receber e organizar as operações das transações. Para isso ele utiliza os critérios e fundamento da teoria da serializabilidade.

30 35 Seu funcionamento básico é receber as solicitações de leitura ou gravação das transações e as executar em buffers ou as manter em estado de espera até que possa ser executada (utilizando técnicas de controle de concorrência) [Garcia-Molina et. al, 2001]. Gerenciador de Transações Escalonador Solicitações de leitura e gravação Buffers Leituras e gravações Fonte: GARCIA-MOLINA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDOM, Jennifer. Implementação de Sestemas de Banco de Dados. Tradução de Vanderberg D. de Souza. Rio de Janeiro: Campus, Figura 1-1 Escalonador Escalonamentos seriais e serializáveis Um escalonamento é uma seqüência ordenada das operações importantes executadas por uma ou mais transações. Ele deve conter todas as operações ordenadas de um conjunto de transações e não deve possuir operações conflitantes entre transações concorrentes. Por exemplo, considere as duas transações e o efeito sobre o banco de dados quando suas ações são executadas em certa ordem. As ações das transações T 1 e T 2 são mostradas na tabela 1.3, t e s são variáveis locais de T 1 e T 2, respectivamente.

31 36 T 1 T 2 RT(A, t) RT(A,s) t:=t+100 S :=s*2 WT(A, t) WT(A, s) RT(B, t) RT(B, s) t:=t+100 S :=s*2 WT(B, t) WT(B, s) Fonte: GARCIA-MOLINA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDON, Jeniffer. Implementação de Sistemas de Banco de Dados. Tradução de Vandenberg D. de Souza. Rio de Janeiro: Campus, Tabela 1-1 Execução de duas transações Suponha que o único critério de consistência sobre o banco de dados é que A = B. Como T 1 acrescenta 100 a A e a B e T 2 multiplica A e B por 2. Cada transação se executada isoladamente preservará a consistência como mostra a tabela 1.4 T 1 T 2 A B RT(A, t) t:=t+100 WT(A, t) 125 RT(B, t) t:=t+100 WT(B, t) 125 RT(A,s) S :=s*2 WT(A, s) 250 RT(B, s) S :=s*2 WT(B, s) 250 Fonte: GARCIA-MOLINA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDON, Jeniffer. Implementação de Sistemas de Banco de Dados. Tradução de Vandenberg D. de Souza. Rio de Janeiro: Campus, Tabela 1-2 Escalonamento serial, T 1 precede T 2

32 Escalonamento serial Um escalonamento é dito serial se para cada par de transações, T i e T j, todas as operações de T precedem todas as operações de T j ou vice-versa [Ferreira e Finger, 2000]. Para as transações da tabela 1.3 existem dois escalonamentos seriais possíveis, um em que T 1 precede T 2 e outro onde T 2 executa antes de T 1. Escalonamentos seriais não permitem nenhuma concorrência entre as operações de transações distintas. A execução de uma transação bloqueia a execução de todas as outras. Entretanto são utilizados como parâmetro para determinação da correção dos escalonamentos. Estendendo o conceito de escalonamento serial é correto afirmar que um escalonamento é consistente somente se for equivalente a um escalonamento serial Escalonamentos serializáveis Existem ainda escalonamentos não seriais mas que preservam a consistência: T 1 T 2 A B RT(A, t) t:=t+100 WT(A, t) 125 RT(A,s) S :=s*2 WT(A, s) 250

33 38 RT(B, t) t:=t+100 WT(B, t) 125 RT(B, s) S :=s*2 WT(B, s) 250 Fonte: GARCIA-MOLINA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDON, Jeniffer. Implementação de Sistemas de Banco de Dados. Tradução de Vandenberg D. de Souza. Rio de Janeiro: Campus, Tabela 1-1 Escalonamento serializável e não serial No escalonamento da tabela 1.4, T 2 atua sobre A depois de T 1, mas antes de T 1 atuar sobre B. Entretanto o efeito das duas transações escalonadas é idêntico ao do escalonamento serial T 1 T 2. Esse escalonamento garante que tanto A quanto B ficarão com o valor 2 (c+100) e desse modo a consistência não só das transações, mas do banco de dados é preservada a partir de qualquer estado consistente. O escalonamento da tabela 1.5 não é serial e também não é serializável. Ele toma o estado consistente A = B = 25 e deixa o banco de dados em um estado inconsistente, onde A = 250 e B = 150. T 1 T 2 A B RT(A, t) t:=t+100 WT(A, t) 125 RT(A,s) S :=s*2 WT(A, s) 250 RT(B, s) S :=s*2 WT(B, s) 50 RT(B, t)

34 39 t:=t+100 WT(B, t) 150 Fonte: GARCIA-MOLINA, Hector; ULLMAN, Jeffrey D.; WINDON, Jeniffer. Implementação de Sistemas de Banco de Dados. Tradução de Vandenberg D. de Souza. Rio de Janeiro: Campus, Tabela 1-2 Escalonamento não serializável Serialização de conflitos O escalonamento é imposto através dos mecanismos de controle de concorrência e a consistência do banco de dados depende da sua efetiva participação. Os conflitos surgem quando duas transações solicitam uma operação sobre o mesmo item de dados a técnica de serialização desse conflito garante a concorrência e a consistência do banco de dados [Silberschatz et al, 1999]. Por exemplo, em um escalonamento com duas operações sucessivas A e B pertencentes às transações T 1 e T 2, respectivamente, quando as operações referem-se a objetos diferentes suas execuções em qualquer ordem não afetam os resultados. Mas quando A e B se referem ao mesmo objeto então a ordem de execução é importante. Denotando instruções de leitura (RT) e de escrita (WT) sobre um objeto O, é possível listar as principais compatibilidades entre elas durante uma execução: 1) A = RT(O) B = RT(O). Não conflitam mesmo que A e B desejem operar sobre o mesmo objeto. A ordem de execução não é importante 2) A = RT(O), B = WT(O). Não conflitam desde que A e B referenciem se a objetos diferentes. Quando solicitam operações sobre o mesmo objeto elas conflitam porque sua ordem não pode ser alterada pelo SGBD. 3) A = WT(O), B = RT(O). A ordem A e B importa por razões semelhantes às do caso anterior.

35 40 4) A = WT(O), B = WT(O). Como ambas as instruções são de operações de escrita, a ordem não afeta as transações. O resultado obtido será relevante somente para a próxima operação de leitura, pois o valor armazenado é o resultado da última operação de escrita e a ordem de execução afeta diretamente esse valor. A alteração da ordem de execução de um par de transações pode interferir no resultado de pelo menos uma delas, essa ordem só poderá ser trocada se pelo menos uma dessas operações for uma operação de escrita [Garcia-Molina et al, 2001]. T 1 T 2 T 1 T 2 RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) Fonte: SILBERSCHATZ, Abraham; KORTH, Henry F.; SUDARSHAN, S. Sistemas de Banco de Dados. São Paulo: Makron Books do Brasil Editora Ltda, Terceira Edição Tabela 1-1 Escalonamento com operações de leitura e escrita e tabela equivalente com os pares de instruções alterados A instrução WT(A) de T 1 entra em conflito com a operação RT(A) de T 2. A operação WT(A) de T 2 não está em conflito com a operação RT(B) de T 1 porque elas trabalham com objetos diferentes. Sejam A e B operações consecutivas de um escalonamento S. Se A e B são operações de transações diferentes e não entram em conflito, então é possível trocar a ordem de execução de A e B para produzir uma nova escala de execução S. Espera-se que S seja equivalente a S, já que todas as operações aparecem na mesma ordem em

36 41 ambas às escalas de execução, com exceção de A e B, cuja ordem não importa. Continuando as trocas de operações não-conflitantes o resultado final é uma escala de execução serial: Trocar a operação RT(B) de T 1 por RT(A) de T 2. Trocar a operação WT(B) de T 1 por WT(A) de T 2. Trocar a operação WT(B) de T 1 por RT(A) de T 2. T 1 T 2 RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) RT(A) WT(A) RT(B) WT(B) Tabela 1-2 Escalonamento serializável equivalente ao da tabela 1-7

37 CAPÍTULO 2 2 Arquiteturas de banco de dados A arquitetura de um sistema de banco de dados segundo [Silberschatz et al, 1999] é fortemente influenciada pelo sistema básico computacional sobre o qual o sistema de banco de dados é executado. Assim no desenvolvimento ou na escolha de um mecanismo de controle de concorrência ambos, a arquitetura física e a arquitetura do banco de dados, devem ser considerados a fim de buscar o equilíbrio entre a confiabilidade do sistema e a performance de execução. Como exemplo dessa influência, em um ambiente de rede de computadores permite que algumas tarefas sejam executadas no servidor e outras no cliente o que caracteriza os sistemas de banco de dados cliente-servidor. A distribuição de dados permite que eles residam onde são gerados ou mais utilizados e, ainda assim, estejam acessíveis para outros sites. Esses departamentos distribuídos podem ser representados por unidades móveis ou um cliente na Internet. Para tratar esse tipo de dados o sistema de banco de dados distribuídos tem evoluído. Novas aplicações proporcionadas por vários aspectos da evolução do hardware, forçam uma nova abordagem até então não suficientemente trabalhada nos modelos tradicionais motivando o desenvolvimento de novas tecnologias para tratamento de informações como CAD, CASE, hipertexto, multimídia, trazendo o desenvolvimento de bancos de dados orientados ao objeto. Nesse capítulo serão abordadas as principais características de cada arquitetura.

38 Sistemas Centralizados Sistemas centralizados são aqueles executados sobre um único sistema computacional que não interagem com outros sistemas. Um sistema computacional genérico consiste em uma ou algumas unidades de processamento (CPU) que são conectadas por meio de um barramento (bus) comum que proporciona acesso à memória compartilhada (figura 2.1). As CPUs têm memórias cache locais que armazenam cópias de partes da memória principal para acesso rápido aos dados [Silberschatz et al, 1999]. Disco Disco Impressora Unidade de fta Controlador de disco Controlador de impressora Controlador de unidade de fita CPU Sistema de barramento Controlador de memória Memória Fonte: SILBERSCHATZ, Abraham; KORTH, Henry F.; SUDARSHAN, S. Sistemas de Banco de Dados. São Paulo: Makron Books do Brasil Editora Ltda, Terceira edição Figura 2-1Arquitetura básica de um sistema centralizado

39 Arquitetura de banco de dados para sistemas centralizados Sistema de banco de dados em ambientes centralizados pode ser projetado para ser monousuário, como os utilizados em computadores pessoais e normalmente não oferecem os recursos comuns aos bancos de dados multiusuário. Por exemplo, não é necessário o controle de concorrência, quando somente um usuário pode produzir atualizações Sistema cliente-servidor Como resultado do avanço tecnológico terminais de sistemas centralizados foram substituídos por estações de trabalho possibilitando assim a arquitetura de sistemas Cliente-Servidor. Nessa arquitetura os servidores agem como provedores de recursos para as entidades clientes. Servidor Rede Estação Cliente Estação Cliente Estação Cliente Estação Cliente Figura 2-1 Arquitetura básica de um sistema cliente-servidor

40 Características do ambiente centralizado Por se tratar de uma arquitetura resultante da evolução dos antigos sistemas de arquivos os sistemas cliente-servidor partem do princípio do armazenamento e gerenciamento único. Suas principais características podem ser relacionadas como: Servidor é responsável por todo processamento, distribuição e armazenamento dos dados Conexão persistente com largura de banda suficiente para processar todas as interações entre cliente e servidor. Topologia persistente Arquitetura de banco de dados para sistemas cliente-servidor No banco de dados em ambiente cliente-servidor, o processamento, manipulação e acesso aos dados são executados pelo servidor, ficando a estação cliente apenas com o processamento das aplicações. As funcionalidades de um banco de dados nesse ambiente podem ser superficialmente divididas em duas categorias front-end e back-end (figura 2.3) [Silberschatz et al, 1999].