DISEÑO FÍSICO DE UNA BASE DE DATOS EDWIN FERNANDO PACHECO FIGUEROA LICENCIATURA EN INFORMÁTICA UNIVERSIDAD DE NARIÑO

Transcripción

1 DISEÑO FÍSICO DE UNA BASE DE DATOS

2 QUÉ ES UN DISEÑO FISICO DE BASE DE DATOS. "Diseño físico de la base de datos" es el proceso de selección de una estructura física para una estructura lógica dada. El objetivo del diseño de una estructura física es seleccionar la estructura que más se acomode al ambiente de una aplicación dada. Aunque el diseño físico de una base de datos es un tópico importante, no se tratará más en esta publicación.

3 QUÉ ES UN DISEÑO FISICO DE BASE DE DATOS. Especificación de estructuras de almacenamiento internas y caminos de acceso específicos para que las diversas aplicaciones que accedan a la BD tengan un buen rendimiento. Cada SGBD ofrece varias opciones: Diferentes tipos de ÍNDICES Agrupamiento de registros (de distinto tipo) relacionados en los mismos bloques de disco (CLUSTER de ficheros) Distintos tipos de técnicas de dispersión (HASHING) Diferentes valores para los parámetros físicos (tamaño de bloque, de buffers,...)... El diseño físico es muy dependiente del SGBD comercial seleccionado Una vez elegido el SGBD, el Diseño Físico consiste en la elección e implementación de las estructuras más apropiadas para los archivos de la BD, entre las opciones que ofrece el SGBD Diseñar e implementar los mecanismos de seguridad : vistas de usuario y reglas de acceso (privilegios/roles)

4 OBJETIVOS DE UN DISEÑO FÍSICO CRITERIOS PARA ELEGIR OPCIONES DE DISEÑO FÍSICO (~OBJETIVOS) TIEMPO DE RESPUESTA (debe minimizarse) Tiempo entre la introducción de una transacción de BD y la obtención de respuesta Depende de... TIEMPO DE ACCESO A LA BASE DE DATOS (bajo el control del SGBD) para obtener los datos que T necesita. CARGA DEL SISTEMA, PLANIFICACIÓN DE TAREAS DEL SO, RETRASOS DE COMUNICACIÓN (fuera del control del SGBD) APROVECHAMIENTO DEL ESPACIO (debe optimizarse) Cantidad de espacio ocupado por archivos de la BD y sus estructuras de acceso PRODUCTIVIDAD DE LAS TRANSACCIONES (debe maximizarse) Número promedio de transacciones que el SBD puede procesar por minuto Parámetro crítico de los sistemas de procesamiento masivo de transacciones Debe medirse en condiciones pico del sistema

5 ADEMÁS... Especificar LÍMITES PROMEDIO y del PEOR DE LOS CASOS de cada parámetro como parte de los REQUERIMIENTOS de RENDIMIENTO del Sistema. Utilizar técnicas analíticas o experimentales (prototipos, simulación) para ESTIMAR valores promedio y del peor de los casos suponiendo diferentes decisiones de diseño físico, para ver si se satisfacen los requerimientos de rendimiento especificados El rendimiento depende del TAMAÑO y NÚMERO de REGISTROS en los ficheros: *estimar estos parámetros para cada fichero * estimar también cómo y cuánto va a crecer (en tamaño de registro, o en número de registros) Estimar PATRONES DE ACTUALIZACIÓN y OBTENCIÓN de datos para cada fichero, considerando TODAS las TRANSACCIONES

6 PROCEDIMIENTO DE USO DE UN DISEÑO FÍSICO PROCESO INICIAL Estructuras de almacenamiento y caminos de acceso IMPLEMENTACIÓN Muchos sistemas incluyen UTILERÍAS DE SUPERVISIÓN que obtiene ESTADÍSTICAS DE RENDIMIENTO

7 FACTORES A CONSIDERAR EN UN DISEÑO FÍSICO. Factores que afectan al rendimiento de las aplicaciones (transacciones y consultas) Objetivo del DISEÑO FÍSICO ESTRUCTURACIÓN ADECUADA de datos en el ALMACENAMIENTO de tal forma que GARANTICE un BUEN RENDIMIENTO de las aplicaciones Pero para un Esquema Conceptual podemos tener diversos Esquemas Físicos posibles en un mismo SGBD: Cuál es el más apropiado? en base a qué podemos decidirnos por uno u otro? Imposible analizar el RENDIMIENTO ni TOMAR DECISIONES DE DISEÑO sin saber QUÉ USO SE LE VA A DAR A LA BASE DE DATOS Consultas/Transacciones Frecuencia (esperada) de Consultas y Transacciones Restricciones de Tiempo (especiales) de Consultas y Transacciones Frecuencia (esperada) de operaciones de Actualización de la BD

8 FACTORES A CONSIDERAR EN UN DISEÑO FÍSICO. ANÁLISIS DE CONSULTAS Y TRANSACCIONES Definir (alto nivel) transacciones y consultas que se espera ejecutar en la BD PARA CADA CONSULTA... TABLAS (FICHEROS) a los que accede CAMPOS sobre los que se especifica alguna CONDICIÓN DE SELECCIÓN CAMPOS sobre los que se especifica alguna CONDICIÓN DE REUNIÓN o de ENLACE de REGISTROS de diferente tipo CAMPOS cuyos valores obtiene la consulta

9 FACTORES A CONSIDERAR EN UN DISEÑO FÍSICO. Datos de FRECUENCIAS de cada CONSULTA y TRANSACCIÓN Información sobre los CAMPOS (de selección y reunión) en cada CONSULTA y TRANSACCIÓN FRECUENCIA ESPERADA DE USO DE CADA CAMPO (de selección y reunión) --considerando TODAS las CONSULTAS y TRANSACCIONES-- Si el volumen de procesamiento es elevado, aplicar la regla informal del NO es necesario SUPERVISAR TODAS las Consultas y Transacciones para recoger Estadísticas y Tasas de Invocación, sino que BASTA con hacerlo con un 20% de ellas (las que realizan el 80% del procesamiento)

10 PROCESO DE DISEÑO FÍSICO

11 PAUTAS DE DISEÑO FÍSICO DE BD s RELACIONALES ELECCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO Y CAMINOS DE ACCESO La mayoría de los SGBD representan cada RELACIÓN BASE como un FICHERO Técnicas de exploración (scan) TÉCNICAS PARA ACELERAR la operación de EQUIRREUNIÓN y/o de REUNIÓN NATURAL Técnicas de Agrupamiento de 2 o más tablas (Clusters) Desnormalización, por razones de eficiencia Técnicas de índices (index) Técnicas de dispersión (hash) Técnicas de agrupamiento(cluster) Es necesario especificar... Tipo de fichero,tipos de estructuras de acceso

12 EXPLORACIÓN

13 AGRUPAMIENTO

14 ÍNDICES Son el mecanismo de acceso más dinámico: se pueden añadir, suprimir, redefinir índices de forma más fácil que cambiar una secuencia de cluster, redefinir una clave de dispersión o cambiar cualquier otro parámetro que afecte al almacenamiento físico de la BD. se puede posponer la especificación de índices para el final del proceso de diseño e incluso después de la implementación inicial de la BD. Estructura común a muchos SGBD: B-trees soporta bien diferentes tipos de consultas (por rango, valores extremos MIN-MAX,...), inserciones frecuentes,... Pueden ser usados para: Evitar el examen de tabla completa (Full table scan) (se utiliza el índice para realizar el examen) para ser útil: suma de E/S a índice + E/S a tabla < E/S a tabla. Limitar el alcance del examen a tabla: cluster index, ordenación. Evitar una ordenación. Evitar el acceso a las tablas para determinadas consultas.

15 Estructura lógica de una BD Oracle

16 UTILIDADES DE UNA BASE DE DATOS Permite una independencia lógica y física de los datos Permite el acceso de múltiples usuarios Una de las utilidades de la base de datos es la integridad de los datos. Brinda al usuario un respaldo y recuperación de sus archivos Tiene un control sobre la redundancia de datos utilizados. Es de gran utilidad en una empresa ya que permite compartir los datos entre distintos usuarios. Es de gran utilidad en el momento de realizar una investigación o llevar un control, sobre algún proyecto o tema trabajado(ejemplo: empresas, inventarios, etc.) Se puede acceder a la información precisa, rápidamente

17 UTILIDADES DE UNA BASE DE DATOS EMPRESARIAL Agrupar y almacenar todos los datos de la empresa en un único lugar. Facilitar que se compartan los datos entre los diferentes miembros de la empresa. Evitar la redundancia y mejorar la organización de la agenda. Realizar una interlocución adecuada con los clientes.

18 Tendencias de futuro alrededor de las Bases de Datos Cabe hacer referencia a su tipología, en la actualidad. Las Bases de Datos relacionales o SQL son las más utilizadas, pero presentan varias desventajas como que son muy rígidas o que impiden un crecimiento constante del archivo. Por su parte las NoSQL se postulan como alternativa en el futuro más inmediato. Aparte de la evolución del tipo de Bases de Datos también hay que tener en cuenta los cambios en cuanto a manipulación de las mismas El cambio de dispositivos en el que se manejan las Bases de Datos obligará a que en el futuro se simplifiquen las interfaces y se facilite el uso de estos sistemas lo que mejorará su rendimiento y ampliará su campo de uso