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)

Ler(x) Sim Não

Escrever(x) Não Não

Grau de Isolação Grau 0

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 sobrescreve dados não confirmados de outra transação. Uma transação não confirma sua escrita antes de finalizar. Uma transação não lê dados não confirmados de outra transação

Grau 3 Uma transação não sobrescreve dados não confirmados de outra transação. Uma transação não confirma sua escrita antes de finalizar. Uma transação não lê dados não confirmados de outra transação 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.