gestão de dados partilhados em ambientes de computação móvel

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2 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO 1.1 Motivação Um sistema distribuído de gestão de dados armazena informação que pode ser acedida a partir de diferentes computadores interligados por uma rede de comunicações. Esta informação, ou, pelo menos, uma parte desta informação é acedida e modificada por mais do que um utilizador. De seguida apresentam-se alguns exemplos desta situação. 1.1.1 Aplicações cooperativas Numa actividade cooperativa, um conjunto de utilizadores actua em conjunto para alcançar um objectivo comum. Nas aplicações de suporte às actividade cooperativas (geralmente designadas por groupware), o estado da actividade cooperativa é geralmente mantida sob a forma de dados partilhados. Os utilizadores produzem as suas contribuições para a actividade cooperativa modificando os dados partilhados. Nas aplicações de trabalho em grupo assíncrono, os utilizadores produzem as suas modificações em diferentes momentos ou sem conhecimento imediato das modificações produzidas pelos outros utilizadores. Assim, estas aplicações apresentam um cenário paradigmático da necessidade de múltiplos utilizadores acederem e modificarem dados partilhados. As seguintes aplicações são exemplos típicos de aplicações de suporte ao trabalho cooperativo as- síncrono [11, 47, 144]. Num sistema de conferência assíncrono, múltiplos utilizadores cooperam na discussão de vários assuntos usando um espaço de mensagens partilhado. Num editor cooperativo de documento, vários utilizadores cooperam na criação de um documento. Numa agenda partilhada, múltiplos utilizadores coordenam as suas marcações. 1.1.2 Outras aplicações A necessidade de múltiplos utilizadores acederem a dados partilhados não é uma característica apenas das aplicações de trabalho em grupo. Muitas outras aplicações e serviços apresentam este requisito. Por exemplo, numa aplicação de suporte a uma força de vendas móvel, os vendedores necessitam de aceder e modificar a informação sobre os clientes e sobre os produtos disponibilizados pela empresa, para além das encomendas realizadas. No serviço de reservas de lugares de avião, múltiplos clientes necessitam de aceder à informação sobre os lugares disponíveis e introduzir e cancelar reservas. 1.2 Sistemas distribuídos de gestão de dados As aplicações descritas anteriormente exemplificam a necessidade de aceder e modificar dados partilhados. Para que os utilizadores possam executar as suas acções, o sistema de gestão de dados deve fornecer uma elevada disponibilidade de serviço, permitindo, idealmente, que qualquer utilizador aceda aos dados
1.2. SISTEMAS DISTRIBUÍDOS DE GESTÃO DE DADOS 3 partilhados para leitura e escrita em qualquer momento. Num sistema distribuído, e, em particular, num ambiente de computação móvel, é impossível garantir o acesso permanente aos dados a partir de um único servidor [30] devido às falhas nas comunicações e nos servidores. Assim, o sistema necessita de recorrer à replicação dos dados para fornecer uma elevada disponibilidade. Num sistema distribuído de grande-escala, que inclua computadores interligados por redes de longa- distância (WAN), pode ser impossível coordenar os acessos executados por múltiplos utilizadores devido à impossibilidade de contactar alguns computadores. Num ambiente de computação móvel, esta impossibilidade é reforçada pelas seguintes características. Primeiro, a inexistência ou reduzida qualidade da conectividade em algumas zonas e períodos de tempo. Segundo, a necessidade de economizar energia pode levar à desconexão dos dispositivos móveis ou dos subsistemas de comunicação. Terceiro, razões económicas podem condicionar a conectividade em alguns períodos de tempo. A coordenação de múltiplos utilizadores, mesmo quando possível, pode ser indesejável devido à elevada latência induzida por essa coordenação ou devido às características da aplicação. Assim, os esquemas de replicação tradicionais [17], que coordenam os acessos de múltiplos utilizadores, são ina- propriados, porque incorrem numa elevada latência e/ou reduzida disponibilidade [30]. Os sistemas de gestão de dados para ambientes móveis devem, alternativamente, recorrer a um modelo de replicação optimista, que lhes permita fornecer uma elevada disponibilidade de leitura e escrita. Num sistema de gestão de dados baseado em replicação optimista, permite-se que cada utilizador modifique uma cópia dos dados sem coordenação prévia. Como vários utilizadores podem modificar concorrentemente os dados, levando à divergência das várias réplicas, é necessário que o sistema de gestão de dados inclua um mecanismo de reconciliação de réplicas que permita lidar com a situação. Este mecanismo de reconciliação deve, em geral, garantir a convergência final dos dados, i.e., deve garantir que após todas as modificações serem reflectidas em todas as réplicas, o estado de todas as réplicas é idêntico. Outra propriedade a satisfazer é a preservação das intenções dos utilizadores, i.e., o efeito de uma modificação deve reflectir a intenção do utilizador quando este a executou. Várias soluções de reconciliação foram propostas e utilizadas em sistemas de gestão de dados [147, 124]. Em geral, a utilização de informação semântica associada aos dados e às operações produzidas para modificar os dados é a chave para o desenvolvimento de uma boa solução. No entanto, nenhuma solução proposta parece ser ideal em todas as situações. Assim, a reconciliação continua a ser uma área problemática no desenvolvimento de um sistema de gestão de dados baseado em replicação optimista. Muitos sistemas de gestão de dados baseados em replicação optimista permitem a definição de so- luções específicas de reconciliação (baseadas numa dada estratégia adoptada). No entanto, apesar de em alguns casos ser possível reutilizar a mesma aproximação em problemas diferentes (com pequenas adaptações), não existe geralmente suporte para a reutilização de soluções pré-definidas. Assim, pa-
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