Fundamentals of Database Processing Hugo Feitosa de Figueirêdo

Sumário Arquitetura Convencional de Banco de Dados Processamento do Banco de Dados Serialização de transações Modelos Avançados de Transação

Arquitetura convencional de Banco de Dados Definição SGBD Consultas Tipos de SGBD: Centralizado; Distribuído;

Arquitetura convencional de Banco de Dados

SGBD Distribuído

SGBD Distribuído Existem 2 categorias: Sistemas de Banco de Dados Federativos Sistemas com Múltiplos Banco de Dados

SGBD Distribuído Arquitetura Federativa Sub-conjunto de servidores que são parcialmente autônomos no gerenciamento de suas atividades. Cada membro coopera e participa com outros servidores Pode ser: homogêneo heterogêneo

SGBD Distribuído Arquitetura com Múltiplos Banco de Dados Todos os servidores do sistema de banco de dados distribuído possuem total autonomia. Cada servidor fica responsável de cooperar ou não com outro servidor na arquitetura.

Particionamento e Distribuição do Banco de Dados Em Sistemas Distribuídos os Banco de Dados são distribuídos de três formas: Particionado Replicado Parcialmente Replicado Totalmente

Banco de Dados Particionado Critérios para o particionamento: A partição deve possuir a maior base de dados local. A partição deve ajudar a minimizar o custo de comunicação de dados. A partição deve ajudar a minimizar o custo da manutenção da consistência global. A partição deve ajudar na serialização das transações correntes. A partição deve diminuir o custo de recuperação. Problemas: Partição fora do ar

Replicação Parcial Banco é particionado e um subconjunto de partições que são replicadas em mais de um servidor. A replicação parcial possui todas as propriedades do esquema particionado Vantagens: Provê confiabilidade e localidade. A recuperação se torna bem mais rápida. Problemas Tempo consumido para manter a consistência global

Replicação Total Neste esquema o banco de dados é replicado inteiramente em todos os servidores. Vantagens: Localidade dos dados minimiza o custo de comunicação de dados durante o processamento de uma consulta. Maior confiabilidade e disponibilidade Problemas: Alto custo de manter a consistência global. Alto custo de armazenamento.

Particionamento e Distribuição do Banco de Dados

Processamento do Banco de Dados Transação Mantêm a consistência Transação = < Conjunto de Restrições, Banco de Dados, Programa de Aplicação> O conjunto de restrições pode ser implementado de duas formas: Programando na aplicação Incluindo como parte da estrutura de transação

Estrutura de Transação ACID Atomicidade Consistência Isolação Durabilidade Ações Desprotegidos ou Ação livre Protegidos ou Ação restrita Operação com sucesso completo ou Nunca iniciada (rollback) Ação Real

Flat Transactions Mecanismo mais simples para operação de um nível Durante suas execuções elas não disparam outra transação dependente.

Serialização de Transações Concorrência e Paralelismo Operações básicas são confrontadas Execução em série Não permite compartilhamento de dados Prejudica vazão e o tempo de resposta Execução concorrente Não garante consistência Precisa de um controle de dados compartilhados Serialização das transações concorrentes

Serialização de Transações Anomalias de Sincronização: Perda de Consistência no Banco Acesso a dados inconsistentes Perda de Atualizações

Perda de Atualização

Recuperação Inconsistente

Serialização de Transações

Teoria da Serialização Critérios de Correção Para transações Quando executada sozinha, sempre termina Quando executada sozinha, preserva a consistência do Banco de Dados Para o sistema Deve funcionar corretamente para qualquer conjunto de transações acessando qualquer Banco de Dados A resposta do Sistema deve ser independente do significado das transações e dos valores dos próprios dados armazenados Para controle de concorrência Cada transação deve eventualmente terminar Cada transação deve ser executada atomicamente, sem interferência de outras

Teoria da Serialização Duas operações p e q conflitam em um estado s, denotado de conflito(p,q), se: estado(estado(s,p),q ) <> estado(estado(s,q),p) retorno(s,q) <> retorno(estado(s,p),q) retorno(s,p) <> retorno(estado(s,q),p) Duas operações que não conflitam são compatíveis e comutam. Operações Ler(x) Escrever(x) Sim Não

Grau de Isolação Grau 0 Grau 1 Grau 2 Grau 3 Um transação não sobrescreve dados não confirmados de outra transação. Uma transação confirma sua escrita antes de ser finalizada. Grau 1 Uma transação não sobrescreve dados não confirmados de outra transação. Uma transação não confirma sua escrita antes de finalizar. Grau 2 Uma transação não lê dados não confirmados de outra transação Grau 3 Uma transação não lê dados não confirmados de outra transação antes deste finalizar

Modelos Avançados de Transação Modelo de Transação Aninhada SAGA Transação Cooperativa Contrato Transação Flexível

Referências Bibliográficas ELMASRI, R. A. and NAVATHE, S. B. Fundamentals of Database Systems. 2nd. Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc. 1998. KUMAR, V. Mobile Database Systems. Wiley-Interscience. 2006.