Bases de datos distribuidas

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Bases de datos distribuidas

• Carlos Rojas Kramer
• Universidad Cristóbal Colón

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Orígenes

• Evolución acelerada de los sistemas de
  información
• Crecimiento no planeado de la información al
  interior de las organizaciones
• Dispersión en sitios geográficamente distantes
• Sistemas tecnológicamente diferentes

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Orígenes

• Necesidad de compartir e integrar la información
  dispersa
• Se requiere un tipo de tecnología diferente al
  tradicional
• La Base de Datos Distribuida es una buena
  solución a lo anterior.

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Definición

• Una Base de Datos Distribuida (BDD) es una
  colección de datos relacionados lógicamente, pero
  dispersos entre diversos sitios de una red de
  computadoras. Ceri y Pelagatti
• Cada sitio en la red tiene capacidad de
  procesamiento autónomo y puede ejecutar
  aplicaciones locales.

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BDD (ilustración esquemática)
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Razones para la dispersión

• Naturaleza de la información
• Motivos económicos
• Consideraciones de desempeño
• Necesidades de fiabilidad
• Requerimientos de disponibilidad
• Etc.

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Consecuencias de la dispersión

• Incremento en la complejidad de diseño
• Mayores dificultades para la instrumentación de
  las soluciones
• Administración y resolución de problemas implican
  aplicación de mejores recursos
• Necesidad de apego a estándares

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Software para BDD

• DDBMS Distributed DataBase Management System
• Debe permitir la creación, el uso y el
  mantenimiento de la BDD
• Debe realizar funciones típicas de un DBMS no
  distribuido
• También debe soportar otras funciones

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Funciones extra para un DDBMS

• Capacidad de accesar sitios remotos y transmitir
  consultas y datos entre diversos sitios a través
  de una red de computadoras
• Capacidad de rastrear la pista de distribución y
  de replicación de los datos en el catálogo del
  DDBMS

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• Capacidad de elaborar estrategias de ejecución
  para consultas y transacciones que accesan datos
  en más de un sitio
• Capacidad de mantener la consistencia en las
  copias de un elemento de información

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• Capacidad de recuperarse ante caídas de sitios
  individuales y fallos de un enlace de
  comunicación
• Capacidad de decidir cual de las copias de un
  elemento de información será accesada

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Componentes de un DDBMS

• Componente de manejo de Base de Datos (DB)
• El componente de Comunicación de Datos (DC)
• El Diccionario de Datos (DD), el cual es
  extendido para representar información sobre la
  distribución de los datos sobre la red
• El componente de base de datos distribuida (BDD)

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Tipos de DDBMs

• Clasificados según su grado de
• homogeneidad / heterogeneidad
• autonomía
• transparencia de la distribución

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Grado de homogeneidad

• Un DDBMS homogéneo se caracteriza principalmente
  por la utilización del modelo descendente para la
  conceptualización del diseño de la BD, en donde
  la fragmentación vertical u horizontal de un
  esquema global de datos determina la naturaleza
  de cada uno de los componentes de la BDD

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• Un DDBMS heterogéneo se caracteriza por la
  diversidad de DBMSs, modelos de diseño, sistemas
  operativos, conceptualización del diseño y
  hardware utilizado en cada uno de sus componentes
  de BD

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• La heterogeneidad debida a diversos DBMSs es
  común en organizaciones que crecen sin una
  planeación en cuanto a sus sistemas de
  información.
• Dichos sistemas evolucionan paulatinamente en
  diferentes DBMSs o diferentes modelos de
  conceptualización, tales como jerárquico, de
  red, relacional u orientado a objetos

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Tipos de heterogeneidad según Larson y Sheth
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Heterogeneidad semántica

• Ocurre cuando existe una diferencia en el
  significado, interpretación o uso del mismo
  modelo de datos

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Sistemas de Multibase de Datos

• MDBMS multi database management system
• También llamado Sistema de Base de Datos Federado
• Es un tipo de DDBMS
• Se compone de una colección de DBMS con alto
  grado de autonomía

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MDBMS (cont.)

• Cada servidor es un DBMS centralizado
  independiente y autónomo que tiene sus propios
  usuarios locales, transacciones locales y
  administrador de base de datos (DBA)
• Por lo mismo, cada uno posee un alto grado de
  autonomía local

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• En un MDBMS cada servidor puede autorizar el
  acceso a porciones específicas de la BD
  definiendo un esquema de exportación, el cual
  especifica la parte de la BD a la cual puede
  tener acceso una cierta parte de usuarios no
  locales
• Los MDBMS son catalogados como un sistema híbrido
  entre los sistemas distribuidos y los
  centralizados

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Grado de autonomía

• Es el grado de independencia de operación de cada
  uno de los DBMS componentes del DDBMS

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Autonomía de diseño

• La capacidad de que cada Base de Datos Componente
  (BDC) decida los aspectos concernientes con su
  diseño. Es decir, las personas involucradas son
  libres de decidir cualquier particularidad e
  incluso decidir que DBMS usar.

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Aspectos a considerar en la autonomía de diseño

• El universo de datos relevante para el sistema
• La representación (modelo de datos, lenguaje de
  consultas) y el nombrado de los datos
• La conceptualización o interpretación semántica
  de los datos (heterogeneidad semántica)
• Restricciones usadas para administrar los datos
• La funcionalidad del sistema
• La asociación y compartición con otros sistemas y
  
• La implementación (p.e. registros y estructuras
  de archivos).

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Autonomía de comunicación

• La habilidad de que una BDC decida comunicarse o
  no con otro componente de una misma federación

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Autonomía de ejecución

• Es la habilidad de una BDC para ejecutar
  operaciones locales sin la interferencia de
  operaciones externas, en el orden que la BDC lo
  decida

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Autonomía de asociación

• Cada BDC decide cuánto y cuándo puede compartir
  su funcionalidad y recursos con otros
  componentes, inclusive la capacidad de asociarse
  o retirarse de una o más federaciones

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Grado de Transparencia de Distribución

• Si el usuario percibe un solo esquema integrado
  sin información alguna relativa a la
  fragmentación, replicación o distribución, se
  dice que el DDBMS tiene un alto grado de
  transparencia de distribución.
• Si el usuario puede ver toda la fragmentación, el
  reparto y la aplicación, el DDBMS no tiene
  transparencia de distribución

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Distribución de los datos
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Fragmentación

• La fragmentación de una base de datos consiste en
  descomponer en partes los datos, siguiendo algún
  patrón conveniente y relacionado con la forma
  como estos serán alimentados y explotados.

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Tipos de fragmentación

• Tipos primitivos de fragmentación
• Horizontal
• Vertical
• Tipos derivados
• Horizontal derivada
• Mixta

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Objetivos ideales

• Separar el concepto de fragmentación de los datos
  del concepto de localización (o ubicación) de los
  mismos.
• Control explícito de la redundancia
• Independencia de DBMSs locales

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Tipos de transparencia

• Transparencia de fragmentación
• Transparencia de localización
• Transparencia de replicación
• Transparencia de correspondencia

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Niveles de transparencia

• 1. Transparencia de fragmentación
• 2. Transparencia de localización
• 3. Transparencia de correspondencia local
• 4. Sin transparencia