Sistemas de Bases de Datos Distribuidas

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Sistemas de Bases de Datos Distribuidas

• Lic. Bárbara da Silva

Sistemas de Bases de Datos Distribuidas - UCV
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Esquema de la Clase

• Antecedentes
• Conceptos Fundamentales
• Por qué Distribuir?
• Criterios para clasificar un SD
• Tipos de Distribución
• Ventajas
• Desventajas/Problemas
• Características de un SBDD
• Principio Fundamental de las BDD

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Antecedentes

• Durante los años 70, las corporaciones ejercieron
  sistemas de administración de BD Centralizados.
• Resolviendo sus necesidades de información
  estructuradas (reportes formales estandarizados).
• Los datos corporativos se guardaban en un solo
  sitio central, por lo general una computadora
  mainframe o minicomputadora.
• El acceso a los datos se proporcionaba mediante
  terminales no inteligentes conectadas en serie.

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Antecedentes

• El método centralizado funcionaba bien para
  satisfacer las necesidades de información
  estructurada de las corporaciones.
• Pero se quedaba corto cuando los eventos, siempre
  en movimiento, requerían tiempos de respuestas y
  acceso a la información más rápidos.
• Los años 80 dieron lugar a una serie de cambios
  tecnológicos y sociales que afectaron el
  desarrollo y el diseño de la BD.

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Antecedentes

• Cambios tecnológicos y sociales
• Las operaciones de negocios se volvieron más
  geográficamente descentralizadas.
• La competencia se incrementó a nivel global.
• Las demandas de los clientes y las necesidades
  del mercado favorecieron el estilo de
  administración descentralizado.

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Antecedentes

• Los rápidos cambios tecnológicos crearon
  microcomputadoras de bajo costo con poder de
  procesamiento como de mainframe.
• En consecuencia, un número cada vez mayor de
  corporaciones adoptaron las LAN como base para
  sus soluciones computarizadas.
• Estos factores crearon un ambiente de negocios
  dinámico en el cual las compañías tuvieron que
  responder con rapidez a las presiones
  competitivas y tecnológicas.

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Antecedentes

• Dos requerimientos en las BD se volvieron obvias
• El acceso rápido a los datos se volvió crucial en
  el ambiente de toma de decisiones dinámico.
• La descentralización de las estructura de
  administración hicieron de las BD
  descentralizadas, ubicadas en lugares múltiples y
  de acceso múltiple, una necesidad.

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Antecedentes

• Durante los años 90 los factores anteriores se
  acrecentaron con más firmeza y se vió fuertemente
  influenciado por
• La creciente aceptación de Internet, en
  particular WWW, como plataforma para el acceso y
  distribución de los datos (la www es, en
  realidad, el depósito de Datos Distribuidos).
• El enfoque del análisis de técnicas para el
  manejo y almacenamiento de los datos. Como por
  ejemplo réplica de datos y consultas
  distribuidas.

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Antecedentes

• Una BDD es particularmente útil porque la
  administración centralizada presenta problemas
  como
• Degradación del desempeño provocada por un número
  creciente de ubicaciones remotas a mayores
  distancias.
• Costos altos asociados con el mantenimiento y
  operación de grandes sistemas de BDC (mainframe).
• Problemas de confiabilidad creados por la
  dependencia de un sitio central.

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Conceptos Fundamentales
Hay dos conceptos fundamentales ha tomar en
cuenta Sistema Conjunto de procesadores que
actúa de manera coordinada para resolver un
problema de interés Distribución En un sistema
los elementos componentes están distribuidos
físicamente, por lo que deben comunicarse
mediante algún mecanismo. Un Sistema Distribuido
(SD) es un conjunto de elementos de procesamiento
autónomos interconectados por una red y que
cooperan para realizar una tarea en común
compartiendo recursos de hardware y
software. Para el usuario final, el sistema se
comporta como un todo local.
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Conceptos Fundamentales
BD
Redes
Una Bases de Datos Distribuidas(BDD) es una
colección de múltiples bases de datos (BD)
lógicamente interrelacionadas y distribuidas
sobre una red de computadores.
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Conceptos Fundamentales
Un Sistema de Bases de Datos Distribuidas (SBDD),
es un sistema en el cual múltiples sitios de
bases de datos están ligados por un sistema de
comunicaciones, de tal forma que, un usuario en
cualquier sitio puede acceder los datos en
cualquier parte de la red exactamente como si los
datos estuvieran almacenados (localmente) en su
sitio propio. Un Sistema Manejador de BDD es el
software que permite el manejo del SBDD y hace la
distribución transparente al usuario.
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Por qué Distribuir?

• Intercambio de Información.
• Mejorar tiempo de cálculo (Paralelismo).
• Mejorar distribución de cargas de trabajo.
• Incrementar disponibilidad y confiabilidad.
• Compartimiento de recursos.
• Especialización de funciones.
• Aplicaciones con inherente distribución.

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Criterios para Clasificar un SD

• Acoplamiento o Granularidad se refiere a cuan
  cercanos están los elementos de procesamiento
• Acoplamiento Débil
• Acoplamiento Fuerte
• Estructura de la red de interconexión
• Sincronización coordinación entre los procesos
• Síncrona
• Asíncrona

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Tipos de Distribución

• Se puede distribuir
• Datos
• Aplicaciones ó Cálculo
• Control

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Distribución de Control

• Este tipo de distribución se da cuando múltiples
  elementos del sistema pueden tomar decisiones que
  afecten el comportamiento del sistema, tales como
  la transmisión de informaciones, el inicio o
  terminación de procesos, o la recolección de
  resultados finales o parciales.

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Distribución de Control
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Distribución de Cálculo

• La Distribución de Cálculo se da cuando las
  tareas a realizar sobre un determinado conjunto
  de datos se reparten entre varios procesos.
• Por ejemplo, a algunos procesadores se les puede
  asignar la tarea de compilación de datos mientras
  otros elaboran reportes y otros más extraen
  información relevante.

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Distribución de Datos

• La Distribución de Datos es el esquema usado
  preferentemente cuando se tienen grandes
  volúmenes de datos (por ejemplo información
  gráfica o geográfica) y se desea procesarla de la
  manera más económica utilizando muchos nodos.
• Este tipo de distribución tiene dos formas
  básicas de aplicación
• Replicación de datos.
• Particionamiento de datos

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Ventajas

• Acceso a los datos más rápido se pueden
  localizar físicamente en el lugar donde se
  accedan con mayor frecuencia.
• Mayor confiabilidad y disponibilidad debido a la
  autonomía e independencia de los nodos
• Permite que la estructura de la BD refleje la
  estructura de la empresa.
• Mejoran el rendimiento cada nodo con BD más
  pequeñas y menos transacciones.

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Desventajas/Problemas

• El principal problema de diseño Cómo distribuir
  la información por los diferentes nodos?
• Control de concurrencia y mecanismos de
  recuperación más complejos.
• El procesamiento de consultas el orden en que
  se realizan las transacciones afecta enormemente
  la velocidad de respuesta del sistema.
• Control de integridad más complejo
• Mayor vulnerabilidad en cuanto a seguridad.
• Incrementa el costo.
• Distribución de Control

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Características de los SBDD

• 1. Garantiza la confiabilidad en las
  transacciones
• Una transacción se dice que es distribuida
  cuando sus operaciones son ejecutadas sobre dos o
  más nodos distintos de una BDD.
• SMBDD -gt Manejar transacciones distribuidas
• 2. Mejora en el rendimiento
• Distribuir información
• Ejecutar querys y transacciones en paralelo
• Cada nodo maneja solo una porción de los datos
• Mayor cercanía de los datos a donde son
  accedidos.
• 3. Facilidad de Expansión
• incremento en el tamaño de las bases de datos,
• 4.Transparencia
• Se ocultan los detalles de implementación al
  usuario.

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Mecanismos a Estudiar

• Diseño de las BDD como las aplicaciones y la BD
  deben ser colocados a través de los nodos,
  considerando como fragmentar los datos,
  asignación de los fragmentos, replicación y
  manejo del directorio.
• Procesamiento de consultas distribuidas decidir
  una estrategia de ejecución de cada query sobre
  la red de manera optimizar costo/efectividad
  considerando factores como distribución de los
  datos, costo de comunicación, falta de
  información en el nodo local.

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Mecanismos a Estudiar

• Control de Concurrencia Distribuido coordinar
  los accesos concurrentes a la base de datos,
  considerando integridad de la BD y abrazos
  mortales
• Confiabilidad recuperación después de las fallas
  asegurar que el conjunto de agentes que
  participan en una transacción realicen todos un
  compromiso (commit) al unísono o todos al mismo
  tiempo restablezcan la información anterior
  (rollback).

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Mecanismos a Estudiar
Manejo de Directorio
Diseño de Distribución
Confiabilidad
Procesamiento De Consultas
Control de Concurrencia
Manejo de Transacciones
Manejo de InterBloqueos
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Principio Fundamental de las BDD

• Desde el punto de vista del usuario final, un
  sistema distribuido deberá ser idéntico a un
  sistema no distribuido
• Doce reglas de las BDD
• 1. Autonomía Local todas las operaciones de un
  sitio dado se controlan en ese sitio ningún nodo
  X deberá depender de algún otro nodo Y para su
  buen funcionamiento.
• 2. No dependencia de un sitio central No debe
  existir dependencia de un sitio central maestro
  para obtener un servicio central,
• 3. Operación continua Los sistemas distribuidos
  deben proporcionar mayor confiabilidad y mayor
  disponibilidad,

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Principio Fundamental de las BDD

• 4. Independencia con respecto a la localización
  No debe ser necesario que los usuarios sepan
  dónde están almacenados físicamente los datos,
  más bien deben poder comportarse como si todos
  los datos estuvieran almacenados en su propio
  sitio local.
• 5. Independencia con respecto a la fragmentación
  Un sistema maneja fragmentación de datos si es
  posible dividir una relación en partes o
  fragmentos para propósitos de almacenamiento
  físico. los usuarios deberán poder comportarse
  (al menos desde el punto de vista lógico) como si
  los datos no estuvieran fragmentados en realidad.
  
• 6. Independencia de replicación Un sistema
  maneja réplica de datos si un fragmento dado de
  una relación se puede representar en el nivel
  físico mediante varias copias almacenadas o
  réplicas, en muchos sitios distintos. los
  usuarios deberán poder comportarse (al menos
  desde un punto de vista lógico) como si sólo
  existiera una copia de los datos.

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Principio Fundamental de las BDD

• 7. Procesamiento distribuido de consultas
  optimizar la ejecución de consultas que va a
  implicar más de un nodo.
• 8. Manejo distribuido de transacciones una sola
  transacción puede implicar la ejecución de código
  en varios sitios. Este manejo de transacciones
  tiene dos aspectos principales control de
  concurrencia y recuperación
• 9. Independencia con respecto al hardware
  integrar diferentes componentes de hardware,
  diferentes plataformas y presentar al usuario una
  sola imagen del sistema.

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Principio Fundamental de las BDD

• 10. Independencia con respecto al Sistema
  Operativo No solo ejecutar el mismo SMBD en
  diferentes equipos, sino también poder ejecutarlo
  en diferentes sistemas operativos.
• 11. Independencia con respecto a la red soportar
  diferentes topologías de redes.
• 12. Independencia con respecto al SMBD soportar
  heterogeneidad de SMBD.