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Top. Esp em Banco de Dados
Profa. Marta [email protected]
http://www.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 (dados)
Usuários
Esquema Externo
Esquema Conceitual
Esquema Interno
visãoExterna
visãoExterna
visãoExterna
visãoConceitual
visãoInterna
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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD
Arquitetura baseada em dadosSGBD (ANSI/SPARC)
nível Externonível Conceitualnível Interno
SGBD DistribuídoCliente / ServidorSistemas Heterogêneos
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Arquitetura ANSI/SPARC (dados)
Usuários
Esquema Externo
Esquema Conceitual
Esquema Interno
visãoExterna
visãoExterna
visãoExterna
visãoConceitual
visãoInterna
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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)
}]
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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 = {
HEADER: BYTE (1) V#: BYTE (5) TARIFA: NUMERIC (8) ASS: NUMERIC (6)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, NOME, TELEFONE
FROM RESERVAS, PASSAGEIROSWHERE PASSAGEIRO = NOME
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Esquema conceitual – ex. livroRELATION EMP [
KEY = {ENO}ATTRIBUTES = {
ENO : CHARACTER(9)ENOME : CHARACTER(15)CARGO : CHARACTER(10)
}]
RELATION PAY [KEY = {TITLE}ATTRIBUTES = {
CARGO : CHARACTER(10)SAL : NUMERIC(6)
}]
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Esquema conceitual – ex. livroRELATION PROJ [
KEY = {PNO}ATTRIBUTES = {
PNO : CHARACTER(7)PNAME : CHARACTER(20)BUDGET : NUMERIC(7)
}]RELATION ASG [
KEY = {ENO,PNO}ATTRIBUTES = {
ENO : CHARACTER(9)PNO : CHARACTER(7)RESP : CHARACTER(10)DUR : NUMERIC(3)
}]
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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD
✔ Arquitetura baseada em dados✔ 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
...
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Roteiro✔ Introdução a arquiteturas de SGBD✔ Arquitetura baseada em dados
✔ SGBD (ANSI/SPARC)✔ SGBD DistribuídoArquitetura baseada em componentes
SGBD DistribuídoCliente / Servidor
Sistemas Heterogêneos
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Arquit. 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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© 1998 M. Tamer Özsu & Patrick Valduriez, com tradução livre de Marta Mattoso 37
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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Exemplo- integração de informações
select *from Publication pub, Person perswhere pub.author = pers.name
Plano de execução:
ssselect
author=X
Person(name, picture), Publication(author, ...)
Publication
Person
Join
select
submit
scan Publication
Wrapper2submit
Wrapper1
scan Person
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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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Alternativas: Implementação SGBDD
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Dimensões do ProblemaDistribuição
Se os componentes do sistema estão localizados na mesma máquina ou não
HeterogeneidadeVarios níveis (hardware, comunicação, sistema operacional)SGBD importantes:
• modelo de dados, linguagem de consultas, gerência de transações, algoritmos
AutonomiaNão é bem compreendida
• Projeto, Comunicação e Execução
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Arquitetura de SGBD-D (dados)
esquemaExterno1
esquemaExterno2
esquemaExternon
esquemaConceitual Global
...
esquemaConceitual Local2
esquemaConceitual Local1
... esquemaConceitual Localm
esquemaInterno Local1
esquemaInterno Local2
esquemaInterno Localm
...
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Arquitetura de Multi-SGBD (dados)
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Arquitetura de Multi-SGBD (comp.)
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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.