1 - Universidad de Castilla-La Mancha

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
ESCUELA SUPERIOR DE INFORMÁTICA
INGENIERÍA EN
INFORMÁTICA
DISTRIBUIDOS 2:
Bases de datos Federadas
Bases de datos Móviles
Ariadna Gómez Escobar
Fátima Ruiz Fernández
Verónica Cuevas Ruiz

Modelos Avanzados de Bases de Datos
ÍNDICE
BASES DE DATOS FEDERADAS…………………………………………………...
1.1. Introducción…………………………………………………………….
1.2. Sistema Gestor de Bases de Datos Federadas (SGBDF)……………….
1.2.1. Propiedades del SGBDF………………………………………..
1.2.2. Clasificación…………………………………………………….
1.3. Bases de Datos Federadas (BDF)………………………………………
1.4. Arquitectura de un sistema de Base de Datos federada (SBDF)……….
1.5. Problemática para la implementación de BDF…………………............
1.6. Sistemas Distribuidos contra Sistemas Federados……………..............
1.7. Ejemplo Base de Datos Federada………………………………………
BASES DE DATOS MÓVILES………………………………………………………
2.1. Introducción…………………………………………………………….
2.2. Arquitectura…………………………………………………………….
2.3. Temas sobre Gestión de Datos…………………………………………
2.4. Ejemplos de Bases de Datos Móviles………………………………….
2.5. Caso de Estudio: Oracle9i Lite…………………………………………
2.6. Ventajas e Inconvenientes……………………………………………...
COMPARACIÓN DE AMBOS MODELOS………………………………………….
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….
Bases de Datos Federadas y Bases de Datos Móviles 2

Modelos Avanzados de Bases de Datos
BASES DE DATOS FEDERADAS
1.1. INTRODUCCIÓN
El avance espectacular de las comunicaciones y la creciente necesidad de cooperar con otras
entidades independientes, obligan a replantear los conceptos fundamentales de las bases de
datos, dirigiéndose de forma directa a la reciente tendencia de crear software para tener acceso
a varias bases de datos autónomas preexistentes almacenadas en SGBD heterogéneos.
Pero el acceso a varias bases de datos como si de una sola se tratara viene acompañado de
problemas como la integración, seguridad, control, etc. Para poner solución a estos problemas y
ofrecer un adecuado acceso a varias bases de datos se han desarrollado nuevos esquemas como
los Sistemas Gestores de Bases de Datos Federadas (SGBDF).
1.2. SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS FEDERADAS (SGBDF)
Los primeros sistemas gestores de bases de datos surgen en los 60, pero no es hasta los 90
cuando aparecen los sistemas gestores de bases de datos federados. Aunque el concepto de
bases de datos federadas viene de Hammer y McLeod en 1979 y luego retomado en 1985 por
Heimbigner y McLeod y posteriormente en 1990 y 1991 por Sheth y Larson y luego por Saltor.
En general los sistemas gestores de bases de datos federados, tienen la función de compartir
solo la información que quieran compartir las entidades participantes, además de que los
usuarios locales podrán acceder de forma transparente a los demás datos compartidos y ver los
suyos, como si fuera una sola base de datos, esto sin embargo no es algo sencillo pero es algo
muy útil.
1.2.1. PROPIEDADES DEL SGBDF
tiene un manejo transparente para los usuarios.
Se aprecia como una sola base de datos.
El sistema está conformado por un conjunto de bases de datos heterogéneas. Esto
significa que pueden o no tener diferentes sistemas operativos, diferente equipo de
computo (hardware), diferentes sistemas gestores de bases de datos, diferente
modelo de datos( red, Relacional, orientada a objetos), diferente estructura de datos.
Las bases de datos que participan en la BDF mantienen su autonomía. Esto quiere
decir que cada elemento de la federación decide con quien, qué y cómo compartir
sus datos, además de que cada una cuenta con su respectivo diseño de acuerdo con
las necesidades del usuario.
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El SGBDF deberá tener un optimizador de recursos para aprovechar correctamente
todos los componentes.
Pueden ser físicamente distribuidas e independientes en diferentes lugares.
Un SBDF puede ser categorizado como débilmente acoplado o fuertemente acoplado
basado en la idea de quien maneja la federación y como los componentes son
integrados.
Los SBDF tienen dos niveles, nivel componente ( bases de datos existentes) y nivel
federado (conjunto de bases de datos que interoperan)
Se dice que las bases de datos se federan para dar lugar a un SGBDF. A continuación se
muestra una gráfica con la idea de un esquema de sistema de datos federados
Sistema gestor de Base de Datos Federada.
Las federaciones se forman y desaparecen
No existe un esquema conceptual único
Un componente puede ser de varios sistemas federados
Un componente puede ser otro sistema de bases de datos federados
1.2.2. CLASIFICACIÓN SGBDF
Según Sheth y Larson podemos clasificar según el grado de autonomía, los SGBDF en:
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Débilmente acoplados: cuando es responsabilidad propia de cada usuario crear y mantener la
federación y no existe ningún tipo de control desde el sistema federado ni de sus
administradores. Estos sistemas también se conocen como sistemas de bases de datos
interoperables y/o sistemas multibase de datos.
Fuertemente acoplados: cuando la federación y sus administradores son responsables de la
creación y el mantenimiento de la misma y participan activamente en el control de acceso de las
BDF. Un sistema federado fuertemente acoplado puede ser de dos tipos.
Con federación única: si permite la creación y gestión de un único esquema
federado.
Con múltiples federaciones: si permite la creación y gestión de múltiples
esquemas federados.
1.3. BASES DE DATOS FEDERADAS (BDF)
Se debe remarcar que una base de datos federada no es una base de datos única distribuida,
más bien son soluciones para acceder a la información depositada en distintas bases de datos.
Un sistema de bases de datos federadas es una colección de sistemas de bases de datos
cooperativos y autónomos.
La importancia principal de las bases de datos federadas radica principalmente en su bi-
procesamiento. Es decir, en su capacidad de atender consultas globales, al mismo tiempo que
permite que la base de datos componente siga atendiendo a sus aplicaciones locales.
En un sistema federado los usuarios tienen acceso a los datos, de los distintos sistemas, a
través de una interfaz común sin embargo, no existe un esquema global que describa a todos los
datos de las distintas bases de datos, en su lugar hay varios esquemas unificados, cada uno
describiendo porciones de bases de datos y archivos para el uso de cierta clase de usuarios.
La autonomía o la integración de los componentes la controla el administrador del sistema
global en colaboración con los administradores de las bases de datos componente. Este nivel de
integración se da de acuerdo a las necesidades propias de cada componente.
Es posible agrupar/desagrupar componentes para formar una federación, pudiendo entrar/salir
componentes de la federación.
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1.4. ARQUITECTURA DE UN SISTEMA DE BASE DE DATOS FEDERADA (SBDF)
La arquitectura porpuesta por Sheth y Larson se trata de una arquitectura con cinco niveles de
esquemas para un SBDF: esquema local, esquema componente, esquema de exportación,
esquema federado y esquema externo.
1. Esquema Local. Un esquema local es el esquema conceptual de los componentes.
2. Esquema Componente. Un esquema componente es derivado de trasladar el
esquema local en un modelo de datos llamado canónico o modelo de datos común.
3. Esquema de Exportación. Un esquema de exportación representa un subconjunto de
un esquema componente que está disponible para el SBDF.
4. Esquema Federado. Un esquema federado es una integración de múltiples esquemas
de exportación. Este esquema también incluye la información de la distribución de datos que
es generada cuando se integran los esquemas de exportación.
5. Esquema Externo. Un esquema externo define un esquema para un usuario y/o
aplicación. Este esquema puede ser usado para especificar un subconjunto de la información
en el esquema federado.
1.5. PROBLEMÁTICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE BASES DE DATOS
FEDERADAS
Uno de los principales problemas es la incompatibilidad entre los sistemas de consulta
entre los diferentes fabricantes, aunque existen estándares para el SQL por ejemplo el SQL 92,
normalmente los fabricantes construyen dialectos, o finalmente una instrucción no es la misma
en un gestor que en otro, o simplemente tipos de datos. Otro problema es la codificación por
ejemplo unos usan ASCII otros ASCII extendido. Otro aspecto importante, son los códigos de
error generados por los distintos fabricantes, que normalmente no son compatibles.
Problemas en transacciones
Control de concurrencia. El SGBDF no conoce las transacciones a nivel de
componentes y los componentes no siempre pueden distinguir entre transacciones
propias y externas.
Heterogeneidad. Cada SGBD mantiene su autonomía.
La autonomía total es incompatible con la atomicidad.
Soluciones comerciales
Existen varias opciones y varias instituciones y compañías que trabajan para solucionar
estos problemas de interoperabilidad, sin embargo muy pocos trabajan para la administración
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global, algunas de las compañías que trabajan en soluciones son Augsoft, Oracle, Sybase, y ha
usado distintas opciones por ejemplo ODBC(open Data Base Connectivity) y JDBC el conector
de Java, en general los grandes gestores de bases de datos contienen alguna herramienta para
poder hacer esto, lo malo es que tienen un producto para conectarse con otros gestores, pero
cada uno se vende aparte además de que los costos son exorbitantes.
1.6. SISTEMAS DISTRIBUIDOS CONTRA SISTEMAS FEDERADOS
Semejanzas
Los datos están en diversas ubicaciones.
Las instalaciones están interconectadas
Ambos tienen dos componentes: global/local y federado/componente.
Reciben peticiones que son resueltas en una sola respuesta.
Diferencias
En cuanto a diseño.
SGDBD (Sistema gestor de bases de datos distribuidas). Utilizan un diseño top – down,
existe una sola base de datos y se distribuye en diferentes ubicaciones. Se fragmenta o
se replica.
SGBDF. Utiliza un diseño Botton – up, las bases de datos ya existen y se identifica
como se formaran las federaciones.
En cuanto a Niveles.
SGBDD. Local y global.
SGBDF. Federado y componente.
En cuanto a autonomía.
SGBDD. Carece de esta ya que la base esta bajo las reglas del global.
SGBDF. Cada base que compone al sistema federado, es autónoma y por tanto tiene sus
propios privilegios.
En cuanto a transparencia.
SGBDD. Los usuarios ven a la base como una sola y no sabe como se encuentra
distribuida.
SGBDF. Existen dos tipos de usuarios, el primero es el que ve la base de datos como si
fuera única, y otros ven un componente de la base de datos.
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1.7. EJEMPLO BASE DE DATOS FEDERADA
MySQL 5.0.3 permite crear tablas federadas de forma sencilla.
¿Cómo usar las tablas FEDERATED?
El procedimiento para usar tablas FEDERATED es muy simple. Normalmente, tiene dos
servidores en ejecución, en la misma máquina o en distintas. (También es posible para una tabla
FEDERATED usar otra tabla administrada por el mismo servidor, aunque no tiene mucho
sentido.)
Primero, tiene que tener una tabla en el servidor remoto que quiera acceder con la tabla
FEDERATED . Suponga que la tabla remota está en la base de datos federated y se define así:
CREATE TABLE test_table (
id int(20) NOT NULL auto_increment,
name varchar(32) NOT NULL default '',
other int(20) NOT NULL default '0',
PRIMARY KEY (id),
KEY name (name),
KEY other_key (other)
)
ENGINE=MyISAM
DEFAULT CHARSET=latin1;
A continuación, cree una tabla FEDERATED en el servidor local para acceder a la tabla remota:
CREATE TABLE federated_table (
id int(20) NOT NULL auto_increment,
name varchar(32) NOT NULL default '',
other int(20) NOT NULL default '0',
PRIMARY KEY (id),
KEY name (name),
KEY other_key (other)
)
ENGINE=FEDERATED
DEFAULT CHARSET=latin1
COMMENT='mysql://root@remote_host:9306/federated/test_table';
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BASES DE DATOS MÓVILES
2.1. INTRODUCCIÓN
Los dispositivos móviles junto con las comunicaciones inalámbricas, permiten a los clientes el
acceso a los datos desde prácticamente cualquier lugar y en cualquier momento. Esta
funcionalidad resulta especialmente útil para empresas dispersas geográficamente. Entre los
ejemplos típicos podríamos incluir la policía de tráfico, conductores de taxi, y servicios de
información meteorológica así como aplicaciones para informes sobre mercados financieros e
información de corredores de bolsa.
2.2. ARQUITECTURA
Plataforma móvil basada en infraestructura.
Se trata de una arquitectura distribuida en la que varios computadores, a los que se les denomina
generalmente Host fijo (FS) y Estación base (BS), se interconectan a través de una red de cable
de alta velocidad. Los host fijos son, por lo general, computadores dedicados que no están
equipados normalmente para la gestión de unidades móviles pero que pueden ser configurados
para ello. Las estaciones base son pasarelas entre las Unidades móviles (MU) y la red fija.
Están equipadas con interfaces inalámbricas y ofrecen servicios de acceso a la red a las unidades
móviles clientes.
Cabe añadir que el medio inalámbrico sobre el que se comunican las unidades móviles y las
estaciones base dispone de un ancho de banda significativamente inferior al de la red fija.
Las unidades móviles se pueden desplazar con libertad dentro de un dominio de movilidad
geográfica, un área circunscrita por la cobertura de la red inalámbrica. Para gestionar la
movilidad de las unidades, todo el se divide en uno o más dominios de menor tamaño
denominados celdas, cada una de las cuales está controlada por, al menos, una estación base. La
disciplina de movilidad requiere que el movimiento de las unidades móviles no esté restringido
dentro de las celdas que pertenecen a un dominio de movilidad geográfica, a la vez que se
mantiene la contigüidad de acceso a la información; es decir, el movimiento (especialmente el
intercelular), no debería afectar negativamente al proceso de obtención de información.
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Plataforma móvil no basada en infraestructura
La arquitectura de comunicaciones que se acaba de describir está diseñada para dar al cliente la
impresión de que se encuentra conectado a una red fija, emulando la arquitectura
cliente/servidor tradicional. Además de lo anterior, las comunicaciones inalámbricas posibilitan
otro tipo de arquitecturas. Una de ellas es una plataforma móvil sin infraestructura, también
llamada red móvil ad hoc (MANET).
En una MANET, las unidades móviles que pertenecen a ella no necesitan comunicarse a través
de una red fija, sino que forman una propia entre ellas utilizando tecnologías de bajo coste como
Bluetooth.
Las unidades móviles van a ser las encargadas de encaminar sus propios datos, actuando en
realidad como estaciones base además de cómo clientes. Además deben ser lo suficientemente
robustas como para gestionar los cambios en la topología de la red, como la incorporación o
abandono de la red por parte de otras unidades móviles.
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2.3. TEMAS SOBRE GESTIÓN DE DATOS
Consideraciones:
Distribución de datos y replicación.
Los datos se encuentran distribuidos de manera no uniforme entre las estaciones base y las
unidades móviles. Las restricciones de consistencia dan lugar al problema de la gestión y el
almacenamiento intermedio. Los almacenes intermedios intentan proporcionar los datos que son
accedidos o actualizados con más frecuencia a las unidades móviles que procesan sus propias
transacciones y pueden quedar desconectados durante largos periodos de tiempo.
Modelos de transacción.
La tolerancia a fallos y la ejecución correcta de las transacciones se agravan en un entorno
móvil. Una transacción móvil se ejecuta de forma secuencial a lo largo de varias estaciones base
y, quizá sobre diferentes conjuntos de datos dependiendo del movimiento de la unidad móvil.
Además, lo más probable es que una transacción móvil tenga una larga duración debido a la
desconexión que se produce en las unidades móviles.
Procesamiento de consultas.
Es importante conocer dónde se encuentran ubicados los datos, ya que afecta al análisis
coste/beneficio en el procesamiento de las consultas. La optimización de consultas se vuelve
más complicada debido a la movilidad y al rápido cambio de los recursos en las unidades
móviles. La respuesta a las consultas tiene que ser devuelta a unidades móviles que aun
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encontrándose en tránsito o atravesando los límites entre celdas necesitan recibir resultados
correctos y completos.
Recuperación y tolerancia a fallos.
El entorno de base de datos móvil debe enfrentarse a fallos en las unidades, en los soportes de
datos, en las transacciones y en las comunicaciones. Los fallos en las unidades se deben
frecuentemente a la limitación en la capacidad de las baterías. El apagado voluntario de una
unidad móvil no debería ser tratado como fallo. Los fallos en transacciones son más frecuentes
cuando una unidad móvil atraviesa de una celda a otra.
Diseño de bases de datos móviles.
Es necesario tener en cuenta la movilidad y a las caídas frecuentes. El diseño de bases de datos
móviles debe tener en cuenta diversos aspectos de la gestión de metadatos; por ejemplo, la
actualización constante de la información de la ubicación.
Servicio en función de la ubicación.
A medida que los clientes se desplazan, la información almacenada que depende de la ubicación
puede quedarse obsoleta. En estos casos son importantes las técnicas de desahucio.
División del trabajo.
Determinadas características de los entornos móviles obligan a cambiar la división del trabajo
en el procesamiento de las consultas. En algunos casos, el cliente debe trabajar de forma
independiente del servidor.
Seguridad.
Los datos móviles son menos seguros que los que permaneces en ubicaciones fijas. Las técnicas
adecuadas de gestión y autorización de acceso a los datos críticos resultan más importantes en
estos entornos. Los datos son también más volátiles y es necesario desarrollar técnicas para
compensar su posible pérdida.
2.4. EJEMPLO DE BASES DE DATOS MÓVILES
Destacar que actualmente el mercado esta dominado por Anywhere Solutions, empresa filial de
Sybase, con un 73% de cuota. DB2 Everyplace de IBM es una base de datos relacional que
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extiende las aplicaciones empresariales a dispositivos móviles. Microsoft SQL Server Compact
and Oracle9i Lite son bases de datos similares. Otro productos de otros proveedores menos
conocidos son SQLBase de Gupta Technologies LLC, HanDBase de DDH Software,etc.
SQL Anywhere
Proporciona bases de datos de tipo empresarial que pueden usarse en servidores de 64 bits con
miles de usuarios y acceder desde incluso dispositivos de móviles.
Tecnologías SQL Anywhere:
SQL Anywhere Server: es una base de datos relacional y embebida dirigida a los
sistemas de bases de datos móviles.
ULTRALITE: es un sistema de gestión de datos diseñado para la utilización de
pequeños dispositivos móviles como PDAs.
MOBILINK: es una tecnología de sincronización sumamente escalable.
QANYWHERE: Facilita el desarrollo seguro de transacciones de información.
SQL REMOTE: Ayuda a sincronizar datos por usuarios móviles en transacciones de
información.
SQL Anywhere alimenta aplicaciones en entornos informáticos en más de 10.000
organizaciones, incluyendo al Pepsi Bottling Group, FEDEC y el ejército de los Estados Unidos
de América, entre muchas otras.
2.5. CASO DE ESTUDIO: Oracle9i Lite
Oracle9i Lite es una arquitectura para manejo de bases de datos Oracle en dispositivos móviles,
la cual permite desarrollar aplicaciones basadas en tecnología Oracle para dispositivos móviles.
Este entorno de desarrollo tiene 2 grandes elementos:
- Mobile Server: Es el punto intermedio entre un dispositivo móvil como un PDA o un
teléfono móvil y la aplicación que maneja la lógica del negocio.
- Mobile Development Kit : Provee las facilidades, herramientas, APIs y códigos de
ejemplo para efectuar el desarrollo de las aplicaciones, instalarlas en un PDA, o emularlas.
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La arquitectura del Mobile Server esta formada de tres niveles:
1. El cliente (por ejemplo, el cliente WebToGo)
2. Servidor de aplicaciones Web
3. Servidor de la Base de Datos (por ejemplo, base de datos Oracle)
Cliente Móvil
El nivel de clientes móviles, consiste en la base de datos Oracle Lite, Mobile Sync(software
para la sincronización de dispositivos), y una máquina cliente o dispositivo de mano.
Servidor Móvil
El servidor de aplicaciones de nivel contiene el servidor Móvil, que procesa las solicitudes de
los clientes para replicar los datos en el servidor de base de datos.
Servidor de Base de Datos
El servidor de base de datos almacena los datos de la aplicación, la propia aplicación y los
archivos del sistema. Los archivos se almacenan en el repositorio de Mobile Server, un sistema
de archivos virtual que se encuentra en Oracle. La solicitud está disponible para el usuario
después de que el administrador la comunica al sistema y otorga los privilegios de acceso para
el usuario.
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Conceptos de sincronización
Los clientes móviles de las distintas plataformas móviles usan Mobile Sync para sincronizar los
cambios de los datos entre la base de datos local Oracle Lite y la base de datos Oracle.
• Sincronización de datos
Durante la sincronización de los datos, el cliente sube los cambios de los datos en la cola de
entrada de la base de datos de Oracle. Después el cliente baja los nuevos cambios y aplica esos
cambios en la base de datos local Oracle Lite.
2.6. VENTAJAS E INCONVENIENTES
Las principales ventajas que hemos detectado en las bases de datos móviles son las siguientes:
Permiten la movilidad de los usuarios, por lo que no es necesario estar físicamente en la
organización para acceder a sus datos. Éstos pueden ser accedidos remotamente.
El mercado potencial de este tipo de bases de datos es bastante amplio, ya que multitud
de empresas de todo tipo poseen trabajadores que necesitan acceder a los datos de la
compañía mientras se encuentran en localizaciones remotas.
Estas bases de datos poseen un gran ámbito de aplicación ya que en principio cualquier
base de datos relacional puede ampliarse para ofrecer los servicios de las bases de datos
móviles.
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Inconvenientes:
Los enlaces de comunicaciones juegan un papel importante es el desarrollo de estos
sistemas, por lo que su dependencia puede suponer un freno para ellos.
Los datos pueden estar replicados, por lo que consistencia y coherencia de los mismos
son fundamentales y puede generar conflictos importantes.
COMPARACIÓN DE AMBOS MODELOS
Las bases de datos móviles pueden acceder a un SGBD global que proporcione la
información necesaria, o bien a otros SGBDs móviles que dispongan de la información
que necesitan en ese momento. Las bases de datos federadas utilizan un SGBD
global/central que selecciona la base de datos a la que se pedirá la información.
Las bases de datos móviles pueden estar basadas tanto en bases de datos federadas
como distribuidas.
En las bases de datos móviles las consultas normalmente se realizan mediante PDAs,
teléfonos móviles, ordenadores portátiles… En las bases de datos federadas no existen
restricciones respecto al dispositivo.
En las bases de datos móviles los nodos son móviles, lo cual añade datos dependientes
de la localización de los nodos y consultas dependientes de la posición de los nodos.
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BIBLIOGRAFÍA
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Mario Piattini, Oscar Diaz. Advanced Database Technology and Design. AH.
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ADDISON WESLEY.
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ADDISON WESLEY.
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