DISEÑO FÍSICO DE UNA BASE DE DATOS

EDWIN FERNANDO PACHECO FIGUEROALICENCIATURA EN INFORMÁTICA

UNIVERSIDAD DE NARIÑO

DISEÑO FÍSICO DE UNA BASE DE DATOS



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.



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)



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



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



PROCEDIMIENTO DE USO DE UN DISEÑO FÍSICO

PROCESOINICIAL

Estructuras de almacenamiento

y caminos de acceso

IMPLEMENTACIÓN

Muchos sistemas incluyen UTILERÍAS DE SUPERVISIÓN que

obtiene ESTADÍSTICAS DE RENDIMIENTO



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




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 accedeCAMPOS 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




Datos deFRECUENCIAS 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 80-20

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)



PROCESO DE DISEÑO FÍSICO



PAUTAS DE DISEÑO FÍSICO DE BD’s RELACIONALES

● La mayoría de los SGBD representan cada RELACIÓN BASE como un FICHERO

– Técnicas de exploración (scan)

– Técnicas de índices (index)

– Técnicas de dispersión (hash)

– Técnicas de agrupamiento(cluster)

● Es necesario especificar... Tipo de fichero,Tipos de estructuras de acceso

ELECCIÓN DE ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO Y CAMINOS

DE ACCESO

● Técnicas de Agrupamiento de 2 o más tablas (Clusters)

● Desnormalización, por razones de eficiencia

TÉCNICAS PARA ACELERAR la operación de EQUIRREUNIÓN y/o de REUNIÓN NATURAL



EXPLORACIÓN



AGRUPAMIENTO



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.



Estructura lógica de una BD Oracle



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



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.



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

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

El cambio de dispositivos en el que se manejan las Bases de

Datos

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