PDF de programación - BASE DE DATOS DISTRIBUIDAS MIS 515 - 2. DISEÑO DE BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS

BASE DE DATOS DISTRIBUIDAS MIS 515
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BASES DE DATOS
DISTRIBUIDAS
TEMA 2
PROFESOR: M.C. ALEJANDRO
GUTIÉRREZ DÍAZ
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2. DISEÑO DE BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS
2.1 Consideraciones al diseño de bases de datos
distribuidas
2.2 Diccionario de datos
2.3 Niveles de transparencia
2.4 Fragmentación y distribución de datos
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INTRODUCCIÓN
El diseño de un sistema de base de datos distribuido implica la toma de
decisiones sobre la ubicación de los programas que accederán a la base
de datos y sobre los propios datos que constituyen esta última, a lo largo
de los diferentes puestos que configuren una red de ordenadores.
La ubicación de los programas, a priori, no debería suponer un excesivo
problema dado que se puede tener una copia de ellos en cada máquina
de la red (de hecho, en este documento se asumirá que así es).
Sin embargo, cuál es la mejor opción para colocar los datos: en una gran
máquina que albergue a todos ellos, encargada de responder a todas las
peticiones del resto de las estaciones – sistema de base de datos
centralizado –, o podríamos pensar en repartir las relaciones, las tablas,
por toda la red.
En el supuesto que nos decidiéramos por esta segunda opción, ¿qué
criterios se deberían seguir para llevar a cabo tal distribución?
¿Realmente este enfoque ofrecerá un mayor rendimiento que el caso
centralizado? ¿Podría optarse por alguna otra alternativa? En los

párrafos sucesivos se tratará de responder a estas cuestiones.
Tradicionalmente se ha clasificado la organización de los sistemas de
bases de datos distribuidos sobre tres dimensiones: el nivel de
compartición, las características de acceso a los datos y el nivel de
conocimiento de esas características de acceso (vea la figura 1).
El nivel de compartición presenta tres alternativas: inexistencia, es decir,
cada aplicación y sus datos se ejecutan en un ordenador con ausencia
total de comunicación con otros programas u otros datos; se comparten
sólo los datos y no los programas, en tal caso existe una réplica de las
aplicaciones en cada máquina y los datos viajan por la red; y, se reparten
datos y programas, dado un programa ubicado en un determinado sitio,
éste puede solicitar un servicio a otro programa localizado en un segundo
lugar, el cual podrá acceder a los datos situados en un tercer
emplazamiento.
Como se comentó líneas atrás, en este caso se optará por el punto
intermedio de compartición.
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Figura 1. Enfoque de la distribución.
Respecto a las características de acceso a los datos existen dos
alternativas principalmente: el modo de acceso a los datos que solicitan
los usuarios puede ser estático, es decir, no cambiará a lo largo del
tiempo, o bien, dinámico.
SE podrá comprender fácilmente la dificultad de encontrar sistemas
distribuidos reales que puedan clasificarse como estáticos.
Sin embargo, lo realmente importante radica, estableciendo el dinamismo
como base, cómo de dinámico es, cuántas variaciones sufre a lo largo
del tiempo. Esta dimensión establece la relación entre el diseño de bases
de datos distribuidas y el procesamiento de consultas.
La tercera clasificación es el nivel de conocimiento de las características
de acceso. Una posibilidad es, evidentemente, que los diseñadores
carezcan de información alguna sobre cómo los usuarios acceden a la
base de datos.

Es una posibilidad teórica, pero sería muy laborioso abordar el diseño de
la base de datos con tal ausencia de información. Lo más práctico sería
conocer con detenimiento la forma de acceso de los usuarios o, en el
caso de su imposibilidad, conformarnos con una información parcial de
ésta.
El problema del diseño de bases de datos distribuidas podría enfocarse a
través de esta trama de opciones. En todos los casos, excepto aquel en
el que no existe compartición, aparecerán una serie de nuevos
problemas que son irrelevantes en el caso centralizado.
A la hora de abordar el diseño de una base de datos distribuida
podremos optar principalmente por dos tipos de estrategias: la estrategia
ascendente y la estrategia descendente.
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Ambos tipos no son excluyentes, y no resultaría extraño a la hora de
abordar un trabajo real de diseño de una base de datos que se pudiesen
emplear en diferentes etapas del proyecto una u otra estrategia.
La estrategia ascendente podría aplicarse en aquel caso donde haya que
proceder a un diseño a partir de un número de pequeñas bases de datos
existentes, con el fin de integrarlas en una sola. En este caso se partiría
de los esquemas conceptuales locales y se trabajaría para llegar a
conseguir el esquema conceptual global.
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Aunque este caso se pueda presentar con facilidad en la vida real, se
prefiere pensar en el caso donde se parte de cero y se avanza en el
desarrollo del trabajo siguiendo la estrategia descendente. La estrategia
descendente (vea la figura 2) debería resultar familiar a la persona que
posea conocimientos sobre el diseño de bases de datos, exceptuando la
fase del diseño de la distribución.
Pese a todo, se resumirán brevemente las etapas por las que se
transcurre.
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Figura 2. Estrategia descendente.

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Todo comienza con un análisis de los requisitos que definirán el entorno
del sistema en aras a obtener tanto los datos como las necesidades de
procesamiento de todos los posibles usuarios del banco de datos.
Igualmente, se deberán fijar los requisitos del sistema, los objetivos que
debe cumplir respecto a unos grados de rendimiento, seguridad,
disponibilidad y flexibilidad, sin olvidar el importante aspecto económico.
Como puede observarse, los resultados de este último paso sirven de
entrada para dos actividades que se realizan de forma paralela.
El diseño de las vistas trata de definir las interfaces para el usuario final
y, por otro lado, el diseño conceptual se encarga de examinar la empresa
para determinar los tipos de entidades y establecer la relación entre ellas.
Existe un vínculo entre el diseño de las vistas y el diseño conceptual. El
diseño conceptual puede interpretarse como la integración de las vistas
del usuario, este aspecto es de vital importancia ya que el modelo
conceptual debería soportar no sólo las aplicaciones existentes, sino que
debería estar preparado para futuras aplicaciones.
En el diseño conceptual y de las vistas del usuario se especificarán las
entidades de datos y se determinarán las aplicaciones que funcionarán
sobre la base de datos, así mismo, se recopilarán datos estadísticos o
estimaciones sobre la actividad de estas aplicaciones.
Dichas estimaciones deberían girar en torno a la frecuencia de acceso,
por parte de una aplicación, a las distintas relaciones de las que hace
uso, podría afinarse más anotando los atributos de la relación a la que
accede.
Desarrollado el trabajo hasta aquí, se puede abordar la confección del
esquema conceptual global. Este esquema y la información relativa al
acceso a los datos sirven de entrada al paso distintivo: el diseño de la
distribución.
El objetivo de esta etapa consiste en diseñar los esquemas conceptuales
locales que se distribuirán a lo largo de todos los puestos del sistema
distribuido.
Sería posible tratar cada entidad como una unidad de distribución; en el
caso del modelo relacional, cada entidad se corresponde con una
relación. Resulta bastante frecuente dividir cada relación en
subrelaciones menores denominadas fragmentos que luego se ubican en
uno u otro sitio.
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De ahí, que el proceso del diseño de la distribución conste de dos
actividades fundamentales: la fragmentación y la asignación. El último
paso del diseño de la distribución es el diseño físico, el cual proyecta los
esquemas conceptuales locales sobre los dispositivos de

almacenamiento físico disponibles en los distintos sitios.
Las entradas para este paso son los esquemas conceptuales locales y la
información de acceso a los fragmentos. Por último, se sabe que la
actividad de desarrollo y diseño es un tipo de proceso que necesita de
una monitorización y un ajuste periódicos, para que si se llegan a
producir desviaciones, se pueda retornar a alguna de las fases anteriores
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2.1 Consideraciones al diseño de bases de datos distribuidas
El problema de diseño de bases de datos distribuidos se refiere, en
general, a hacer decisiones acerca de la ubicación de datos y programas
a través de los diferentes sitios de una red de computadoras. Este
problema debería estar relacionado al diseño de la misma red de
computadoras. Sin embargo, en estas notas únicamente el diseño de la
base de datos se toma en cuenta. La decisión de donde colocar a las
aplicaciones tiene que ver tanto con el software del SMBDD como con
las aplicaciones que se van a ejecutar sobre la base de datos.
El diseño de las bases de datos centralizadas contempla los dos puntos
siguientes:
1. Diseño del "esquema conceptual" el cual describe la base de
datos integrada (esto es, todos los datos que son utilizados por las
aplicaciones que tienen acceso a las bases de datos).
2. Diseño "físico de la base de datos", esto es, mapear el
esquema conceptual a las áreas de almacenamiento y determinar
los métodos de acceso a las bases de datos.
En el caso de las bases de datos distribuidas se tienen que
considerar los dos problemas siguientes:
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3. Diseño de la fragmentación, este se determina por la forma en
que las relaciones globales se subdividen en fragmentos
horizontales, verticales o mixtos.
4. Diseño de la asignación de los fragmentos, esto se determina
en la forma en que los fragmentos se mapean a las imágenes
físicas, en esta forma, también se determina la solicitud de
fragmentos.
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Objetivos del Diseño de la Distribución de los Datos.
En el diseño de la distribución de los datos, se deben de tomar en cuenta
los siguientes objetivos:
• Procesamiento local. La distribución de los datos, para maximizar
el p