Proiectarea fizica a bazelor de date - proiectarea fizica a bazelor de date relationale

PROIECTAREA FIZICA A BAZELOR DE DATE

Proiectarea fizica a bazelor de date are la baza urmatoarele tipuri de proiectari: - proiectare bazelor de date relationale, de date retea, de date ierarhice.

Proiectarea logica a bazelor de date este in responsabilitatea administratorului de date, pe cand proiectarea fizica este in responsabilitatea administratorului bazei de date.

Implementarea unei baze de date inseamna transformarea unui model de date logice intr-o structura fizica.Componentele acestei structuri intruchipeaza principiile a doua arii din campul gestionarii datelor si anume:- structurile de date si organizarile de fisiere, pot fi aplicate atat bazelor de date centralizate cat si celor distribuite.

Majoritatea bazelor de date sunt prea mari pentru a fi memorate economic in memoria centrala a unui calculator, de aceea, ele rezida pe aparate secundare care ofera un volum mai mare de memorare la un pret mai mic per bit. Bazele de date sunt memorate pe aparate cu acces direct, adica pe discuri si nu pe aparate cu acces secvential cum sunt casetele magnetice sau benzile.

Structura fizica a bazei de date este data de intinderea sa pe aparatul de memorare.

Unitatea de baza de transfer de date intre mediul secundar de memorare si memoria principala este inregistrarea. Toate campurile unui fisier sunt citite sau scrise intr-un singur acces la mediul secundar de memorare. Memorarea parcurge urmatori pasi :

se asigura ca, aparatul de memorare este pregatit  (ready);

se cere transferul inregistrarii de aparat in zona buffer a programului;

se returmeaza controlul programului.

Aceiasi pasi sunt urmati si in cazul inregistrarii scrise,cu deosebirea ca se foloseste instructiunea WRITE. Pentru a reduce numarul de accese la aparat si a timpului de asteptare la program, este bine de a grupa inregistrarile in blocuri.

Un fisier este o colectie de blocuri care sunt gestionate impreuna.

Exista doua tipuri de memorare fisier: aparatele de memorare in acces secvential si aparatele de memorare acces direct.

Aparatul de memorare in acces secvential cere ca inregistrarile sa fie accesate in ordine fizica consecutiva. Acest tip de memorare se potriveste pentru fisierele care vor fi accesate secvential, adica inregistrare dupa inregistrare.

Aparatul de memorare in acces direct ofera posibilitatea de a fi accesat in orice ordine la inregistrari. Acest tip de memorare este porivit pentru fisierele care vor fi accesate intr-o ordine neprevazuta.

O baza de date fizica reprezinta o colectie de fisiere care implementeaza impreuna un model de date logice. Fisierele sunt integrate de catre structura logica a bazei de date si pot face referiri intre ele. Un fisier contine inregistrari care implementeaza una sau mai multe entitati.

Exista doua tipuri de fisiere intr-o baza de date fizica:

- Fisiere de date, care memoreaza fizic faptele care stau la baza de date.

- Fisiere directoare ( index), acestea sustin accesul la fisierele de date si nu memoreaza fapte altele decat valori de chei.

Fisierele de date au la baza trei structuri principale bazate pe faptul ca intrgistrarile au pointer intrafisier, interfisier sau nu au pointer. Oricare dinte aceste alternativese va folosi, aceast va ajuta la determinarea modului in care relatiile logice intre entitati vor fi implementate in baza de date fizica.

Un pointer este o adresa memorata intr-o inregistrare astfel incat accesele se pot prelucra de la o inregistrare la alta.

Figura 3.5. Reprezinta o structura de fisiere de date.

First Next Next Next Next Next

PROIECTAREA FIZICA A BAZELOR DE DATE RELATIONALE

Proiectarea fizica a bazei de date este prezentata comparand mai multe abordari pentru memorarea datelor relationale, se vor folosi ca baza pentru aceste alternative sistemele reale.Intentia noastra este de a arata cum se leaga intre ele abordarile si care sunt implicatiile lor pentru proiectarea bazelor de date fizice.

Unul dintre obiectivele discutarii variantelor alternative de implementare fizica a bazelor de date relationale este de a sublinia in continuare distinctia dintre proiectarea logica si cea fizica.

Aproape niciodata nu exista o modalitate unica pentru implementarea unei proiectari logice, pe cand proiectarea fizica determina costul de executie la sistemului si are drept scop satisfacerea necesitatilor de date ale utilizatorului in mod eficient. Eficienta este masurata cu ajutorul resurselor calculatorului pe care sistemul de baze de date le foloseste, de exemplu, spatiul de memorare, accesul la mediul secundar, timpul de calcul, traficul de comunicatii.

Proiectarea fizica a bazei de date cuprinde urmatoarele elemente:

cerinte de baza pentru o baza de date relationala fizica;

treansformarile logico-fizice de baza;

partitionarea verticala;

partitionarea orizontala;

reuniune;

aplicabilitatea transformarilor, etc.

Cerinte de baza pentru o baza de date relationala fizica.

Implementarea fizica a unei baze de date trebuie sa cuprinda urmatoarele:

1) Sa fie trasabila in tabele. Pentru implementarea relatilor logice se pot folosi o varietate de structuri de date,una dintre ele fiind o simpla tabela pentru fiecare relatie, sau alte structuri de date precum sunt listele inlantuite si arborii.

Indiferent de structura de date fizica folosita, ea trebuie sa fie invizibila si sa vada datele ca si cand ele ar fi asezate in tabel.

2) Sa fie accesibila dupa orice atribut. Indifernt de structura de date fizia care se foloseste utilizatorul trebuie sa ceara acces la date specificand valoarea oricarui atribut al relatiei.

3) Sa suporte operatorii relationali. Strucrura de date fizice trebuie sa suporte operatiile de SELECT, PROJECT si JOIN fara a cere utilizatorului pozitionari in structura de date prin pointeri si adrese.Operatorii relationali trebuie sa fie suportati fara ca utilizatorul sa trebuiasca sa specifice caile de acces prin structura de date fizica, iar utilizatorul nu trebuie sa stie care inregistrari pointeaza la care sau cum se obtine un tuplu din atribut.

DBMS-urile relationale ofera diferite tipuri de limbaje pentru a manipula tabele. Operatorii specifici sunt SELECT, PROJECT si JOIN.

Transformarile logico-fizice da baza.

Exista multe tipuri de abordari legate de maparea relatilor logice in relatii fizice. Cea mai directa transformare logico- fizica este aceea de a implenta fiecare tabela a schemei conceptuale ca o singura relatie de baza.

Pentru imbunatatirea performantei sistemlui, proiectantul bazei de date fizice trebuie sa determine care din urmatoarele transformari logico-fizice este cea mai portivita:

a)   Pertitionarea verticala a unei tabele, adica spargerea sau impartirea tabelei in mai multe relatii de baza, fiecare cu o parte din atributele (coloanele) relatiei. (fig. 3.5.1)

b)  Partitionarea orizontala a unei retele, adica spsrgerea tabelei in mai multe relatii de baza fiecare cu o parte din tuplele ( liniile) relatiei initiale. (fig. 3.5.2.)

c)   Reuniunea tabelelor, reprezinta combinarea tabelelor intr-o singura relatie de baza.(fig. 3.5.3.)

Partitionarea verticala.

Aceasta proiecteaza anumite coloane tabelei intr-o relatie si celeilalte coloane in alta relatie. Coloanele cu cheia primara apar in ambele relatii de baza, astfel incat tabela logica originala va fi reconstituita.

Partitionarea verticala poate fi potrivita daca anumite coloane ale tabelei  sunt accesate mai des decat celelalte. Separarea coloanelor care sunt accesate mai rar de cele care sunt accesate mai des duce la reducerea volumului de date care trebuiesc copiate de pe memoria memoria secundara ca raspuns la o cerere.

Partitionarea verticala poate fi de asemenea potrivita atunci cand anumite coloane ale tabelei sunt accesate in primul rand de alt grup, aceasta forma este utila cand grupurile de utilizatori sunt separate geografic.

Figura 3.5.1 Reprezinta partitionarea verticala a relatiei CONT in doua relatii

CONT_CLIENT si BALANTA_CONT

Cont Cont_client Balanta_cont Cont# Nume_client Zona_client Bala-nta Telefon client

Fig.3.5.1. Partitionarea verticala

Partitionarea orizontala.

Partitionarea orizontala pune mai multe linii unei tabele intr-o relatie de baza si celeilalte linii in alta relatie.Tabela logoca originala poate fi recostituita facand reuniunea celor doua relatii de baza. (fig.3.5.2.)

La fel ca si la partitionarea verticala, atat partitionarea orizontala poate fi potrivita daca anumite linii ale tabelei sunt accesate mai des decat celelalte linii.Daca separam liniile ferecvent accesate de cele mai putin accesate se reduce volumul de date care trebuie copiat de pe memoria secundara ca raspuns la cerere.

Partitionarea orizontala poate fi de asemenea utila atunci cand anumite linii ale tabelei sunt accesate de un anumit grup de utilizatori iar celelalte de catre un alt grup de utilizatori. Ca si in cazul partitionarii verticale, daca cele doua grupuri sunt separate geografic, rezultatul va fi o baza de date distribuita.

Figura 3.5.2. Reprezinta partitionarea orizontala a relatiei CONT care se imparte in doua relatii CONT_NORD si CONT_SUD.

Cont    Cont_nord Cont# Nume_Client Zona_ Client Balanta Telefon client Cont_sud

Fig.3.5.2. Partitionarea orizontala

Reuniunea.

Liniile mai multor tabele pot fi combinate intr-o relatie de baza, iar transformarea care cere ca tabelele constituite sa contina un atribut comun.(fig.3.5.3.) Acest atribut este atributul de cheie primara al unei tabele si atributul de cheie straina a celeilalte tabele.

Reuniunea este potrivita atunci cand cele sunt aproape intotdeauna accesate impreuna, co operatia de JOIN pentru atributul comun.

Reuniunea relatiilor CONT si ISTORIE_CONT sunt utilizate pentru a forma relatia INFO_CONT, figura prezentata mai jos.

Fig 3.5.3. Reuniunea relatiilor