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Banco de Dados

Profa. Marta Mattosomarta@cos.ufrj.br

http://ww.cos.ufrj.br/~marta

COPPE- Sistemas / UFRJ

Arquiteturas em Banco de Dados

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Roteiro

Introdução a arquiteturas de SGBDSGBD (ANSI/SPARC)SGBD DistribuídoCliente / ServidorSistemas HeterogêneosBibliografia

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Arquitetura

Define a estrutura do sistemaIdentificação dos componentes

Definição das funções de cada componente

Definição de relacionamentos e interações entre os componentes

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PadronizaçãoModelo de Referência

Uma referência conceitual cujo propósito é dividir o trabalho de padronização em partes gerenciáveis e mostrar num nível mais alto como essas partes se relacionam entre si.

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PadronizaçãoAbordagens

Baseada em componentes• Os componentes do sistema são definidos junto com

as relações entre os componentes. • Bom para projeto e implementação de sistemas.

Baseada em funções• Classes de usuários são identificados junto com a

funcionalidade que o sistema fornecerá a cada classe.• Os objetivos são identificados. Mas como alcançar ?

Baseada em dados• Identifica as diferentes formas de descrever dados e

especifica as unidades funcionais que irão definir e usar os dados de acordo com as formas.

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Arquitetura ANSI/SPARC

Usuários

Esquema Externo

Esquema Conceitual

Esquema Interno

visãoExterna

visãoExterna

visãoExterna

visãoConceitual

visãoInterna

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD

SGBD (ANSI/SPARC)nível Externonível Conceitualnível Interno

SGBD DistribuídoCliente / ServidorSistemas Heterogêneos

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Definição do esquema conceitualRELATION CIA_AEREA [

KEY = {NOME}ATTRIBUTES = {

NOME: CHAR (20) FATURAM: NUMERIC (6) PRESID: CHAR (20)SEDE: CHAR (50)

}]RELATION PASSAGEIROS [

KEY = {NOME}ATTRIBUTES = {

NOME: CHAR (40) TELEFONE: CHAR (12)

}]

5

9

Definição do esquema conceitualRELATION VOOS [

KEY = {VOO}ATTRIBUTES = {

VOO: CHAR (5)TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6)CIA: CHAR (20)

}]RELATION RESERVAS [

KEY = {VOO, PASSAGEIRO}ATTRIBUTES = {

VOO: CHAR (5) PASSAGEIRO: CHAR (40)

}]

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Definição do esquema internoRELATION VOOS [

KEY = {VOO}ATTRIBUTES = {

VOO: CHAR (5)TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6)CIA: CHAR (20)

}]INTERNAL_REL VOOS [

INDEX ON V# CALL VOINXFIELD = {

V#: BYTE (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6)HEADER: BYTE (1) CIA: CHAR (20)

}]

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Definição de visão externaExemplo 1

Criação da visão TARIFA a partir de VOOS

CREATE VIEW TARIFA (VOO, VALOR)AS SELECT VOO, TARIFA

FROM VOO

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Definição de visão externaExemplo 2

Criação da visão Contato a partir de Passageiros e Reservas

CREATE VIEW CONTATO (VOO, NOME, TELEFONE)AS SELECT VOO, PASSAGEIRO, TELEFONE

FROM RESERVAS, PASSAGEIROSWHERE PASSAGEIRO = NOME

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ SGBD (ANSI/SPARC)

SGBD DistribuídoCliente / ServidorSistemas Heterogêneos

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Arquitetura de SGBD Distribuído

esquemaExterno1

esquemaExterno2

esquemaExternon

esquemaConceitual Global

...

esquemaConceitual Local2

esquemaConceitual Local1

... esquemaConceitual Localm

esquemaInterno Local1

esquemaInterno Local2

esquemaInterno Localm

...

8

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Componentes do SGBDDInterface Usuário

Controlador Semântica

Otimizador Cons. Global

Monitor de Execução Global

Processo apoio execução

Base de Dados

Processadordo Usuário

Processadorde Dados Gerente Reconstr. Local

EsquemaExterno

EsquemaConceit. Global

Catálogo G

Otimizador Cons. LocalEsquemaConceit. Local

EsquemaInterno Local

Log

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ SGBD (ANSI/SPARC)✔ SGBD Distribuído

Cliente / ServidorMuitos Clientes / Um ServidorMuitos Clientes / Muitos ServidoresTrês camadas (servidor de aplicação)

Sistemas Heterogêneos

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Acesso Compartilhado ao SGBD Centralizado• Sem armaz.

de dados

• Hospedeiro Roda todo o software

Rede

Terminais ouPC emulando

ComunicaçãoSw Aplicação

Serviços SGBD

Base de dados

Pedidosbatch Respostas

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Distribuição de tarefas [Valduriez99]

Application

Application tool

Connectivity tool

Network prototcol

DBMS

Database

Client

NetworkCommands (SQL+Exec)

Result Table

ServerStored

procedures

Network prototcol

Connectivity tool

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Distribuição de Tarefas

Base de dados

ConsultaSQL

Tabelaresultado

ComunicaçãoInterface Cons. ... Interface Prog.

Gerente de Comunicação

Aplicação

Gerente de ComunicaçãoOtimizador de Consulta

Gerente de BloqueioGerente de ArmazenamentoGerente de Págs. e Cache

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Muitos Clientes / Um Servidor

RedeLocal

Serviços SGBD

Base de dados

Pedidosalto nível

Dados jáfiltrados

ComunicaçãoServiços Cliente

Comunicação

Aplicação

ComunicaçãoServiços Cliente

Comunicação

Aplicação

ComunicaçãoServiços Cliente

Comunicação

Aplicação

Comunicação

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Vantagens Arquit. Cliente/ServidorDivisão de trabalho mais adequadaEscalonamento de recursos horizontal e verticalMáquinas cliente com bom preço/desemp.Pode-se usar ferramentas conhecidas (cliente)Cliente acessa dados remotos (via padrões)Todos serviços do SGBD disponíveis p/ clienteMelhor preço/desemp. do sistema global

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Problemas com Muitos-Clientes/Um Servidor

O servidor é um ponto de estrangulamentoO servidor é um ponto de falha único (não há alternativas)O crescimento da base de dados é difícil

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ SGBD (ANSI/SPARC)✔ SGBD Distribuído

Cliente / Servidor✔ Muitos Clientes / Um Servidor

Muitos Clientes / Muitos ServidoresTrês camadas (servidor de aplicação)

Sistemas Heterogêneos

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Muitos Clientes/ Muitos Servidoresdiretóriocachingdecomp. consultacommit

RedeLocal

Serviços SGBD

Base de dados

ComunicaçãoServiços Cliente

Comunicação

Aplicação

Comunicação

Serviços SGBD

Base de dados

Comunicação

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Servidor para ServidorInterface SQLInterface Program.Outros ambientes de apoio a aplicação

RedeLocal

Serviços SGBD

Base de dados

ComunicaçãoServiços Cliente

Comunicação

Aplicação

Comunicação

Serviços SGBD

Base de dados

Comunicação

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Limitações de Cliente/ Servidor

Operar é difícilnecessita de vários especialistas: SGBD, redeferramentas heterogêneasdificuldade de evolução

• aplicação muda => propaga em todos os clientes• cria nova base => replica storage procedures

Custo de manutenção é alto

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ SGBD (ANSI/SPARC)✔ SGBD Distribuído

Cliente / Servidor✔ Muitos Clientes / Um Servidor✔ Muitos Clientes / Muitos Servidores

Três camadas (servidor de aplicação)Sistemas Heterogêneos

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Cliente/Servidor 3 camadas [Valduriez99]

DataApplication

Database server

Applicationserver

PC

NC

Cliente

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Vantagens - três camadas (3-tier)

Cliente Universalpadrão, browser multimidiaappletsportabilidade

Servidor de aplicaçãofacilita manutenção e desenvolvimentofacilita acesso a múltiplos servidores de BD

Naturalmente estende p/ n camadas

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Acesso ao SGBD por Web Browser4 camadas [Valduriez99]

Netscape

Internet Explorer

Spy Mosaic

Webserver

Service

DBMS

Service

ORB

Applications DatabaseBrowser

HTTP

RDACGI

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Acesso ao SGBD por Web Browser

Web browser se comunica com servidor Web usando HTTPAtravés do CGI (Common GatewayInterface) é possível invocar um programa executável (acesso SQL)Quando o SGBD executa a consulta o servidor da aplicação transforma as tuplasdo resultado em páginas HTML

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Servidor de AplicaçãoSimples = servidor web

aplicações pequenas, sem transaçõesServidor Empresarial

aplicações grandes e distribuídastransações

• apoio a padrões: CORBAcomponentes

• apoio a padrões: CORBA, COM, EJBferramentas de desenvolvimento

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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ SGBD (ANSI/SPARC)✔ SGBD Distribuído✔ Cliente / Servidor

Sistemas Heterogêneos

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Integração de Sistemas Heterogêneos (sistemas legados)

Ponto único de acesso a fontes de informações distribuídas e heterogêneas

Visão homogênea sobre dados heterogêneos

Acesso eficiente a dados relevantes

Acesso uniforme via Internet - Intranet

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Arquiteturas de integração

Serviço de Consultas Dicionário dados global

Acoplam. fraco Integrado

Federado

M2

M1

Um módulo global de integração

Um mediador por domínio

Um módulo de acesso por aplicação

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Uso de mediadores com integração de domínios

Ap l icação

M

MM

AA

AA

AA

AAAA

M AA

AA

Dados legados• IMS• IDS• DB2• Oracle

Lotus Notes Databases

HTTP Server

Arquivos

Altavista

Desenvolv. IncrementalOrganizaçãoFlexibilidade

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Funções do Adaptador

Adaptador

Pedido

Object

Publicat. date

Closing date

Department

Lots

Standards

Contents

..............

..............

..............

..............

..............

..............

Pedido

Extração e restruturação de dados

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Exemplo- integração de informações

join

union

dep

dep

dep

dep

Pedidos

Visão estruturadahomogênea

Pedidos & Empresas

no mesmo departamento

Pedidos

Empresas

Pedidos

dep

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Produtos de Integração de Info.Ferramentas Multidatabase com interfaces Web

DataJoiner (IBM)Oracle/StarEDA/SQL (Information Builders)Open Database Exchange (B2Systems)

Ferramentas recuperação info. p/ documentos WebHarvest (U. Colorado)Strudel (ATT)AltaVista (Digital)

Mediadores na integração BD e documentosMediation products (Dyade - Bull and Inria)Tsimmis (Stanford U.)

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BibliografiaIntrodução a arquiteturas de SGBDSGBD (ANSI/SPARC)SGBD Distribuído

Ozsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, Prentice-Hall, 1999.

Cliente / ServidorOzsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, 16 Prentice-Hall, 1999.Valduriez, P. Application Servers, Apresentação PUC, 1999.Oracle Application Server 4.0 Overview, White paper,1998.

Sistemas HeterogêneosOzsu,M., Valduriez,P., Principles of Distributed Database Systems, Cap 4, 16 Prentice-Hall, 1999.