Diseño Avanzado Bases De Datos

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Diseño Avanzado de BDs

Diseño Lógico y Físico de

Bases de Datos

Federico Piedrabuena

Instituto de Computación – Facultad de Ingeniería

Universidad De La República

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Proceso de Diseño de BDs

Elección de modelo de BD

Elección de DBMS

frecuencias,

req. performance.

controles no

realizables en esquema.

esquema de la BD.

Diseño Transacciones

DDL Programas

Esquema Lógico 1er. nivel

Esquema Lógico 2do. nivel

Datos

Análisis

Esquema Conceptual

Procesamiento

Análisis de Reqs.

Especificación procesos

Diseño

Implementación

Diseño Lógico

Diseño Físico

Diseño Conceptual

Diseño del Sistema

Programación

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Diseño Lógico

u En que consiste ?

– Diseño de la base de datos en términos de un modelo lógico (p. Ej.

Modelo Relacional).

» Traducir el esquema de datos conceptual en un esquema de datos

lógico para un DBMS específico.

u Objetivo:

– Obtener una representación del modelo conceptual que use de

forma eficiente las facilidades de estructuración de datos y

modelado de restricciones, disponibles en el modelo.

u Problemas planteados:

– Mapeo desde Modelos Conceptuales.

– Aplicación de información sobre transacciones y requerimientos de

performance.

– Buen diseño en el Modelo Lógico (ej. Normalización).

– Conocimiento sobre procesamiento de operaciones.

– Optimización del esquema lógico.

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Diseño Lógico

u Técnicas a aplicar:

– Pasaje de Mod. Conceptuales
Mod. Lógicos.

– Técnicas de Diseño Relacional.

– Técnicas de optimización del esquema

relacional basado en:

» Información sobre volúmenes de datos.

» Procesamiento de operaciones en el DBMS

específico.

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Diseño Físico

u En que consiste ?

– Diseñar el esquema físico a través del refinamiento del esquema

lógico, para su implementación en un DBMS específico.

u Objetivo:

– Implementar el modelo lógico empleando de forma eficiente las

estructuras físicas del DBMS, de forma de obtener optimizar la

performance del sistema.

u Problemas planteados:

– Aplicación de información sobre transacciones y requerimientos de

performance.

– Conocimiento sobre procesamiento de operaciones.

– Elección de estructuras físicas adecuadas para el DBMS.

– Configuración de la BD.

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Diseño Físico

u Técnicas a aplicar:

– Pasaje de Mod. Lógicos
Mod. Físico.

– Refinamiento del almacenamiento basado en:

» Información sobre volúmenes de datos

» Estructuras físicas disponibles en el DBMS

específico.

» Estrategias de procesamiento de operaciones en el

DMBS específico.

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Diseño Avanzado BDs

Diseño Lógico

u Temas:

» Introducción.

» Diseño Independiente del Modelo.

» Optimizaciones.

» Diseño Dependiente del Modelo.

» Pasaje ER
MR.

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Diseño Lógico del Esquema BD

u Entrada:

– Esquema Conceptual

– Descripción del modelo lógico objetivo y sus

restricciones

– Estimaciones de carga (volumen de datos), consultas y

transacciones involucradas y su frecuencia

– Criterios de performance

» Tiempo de repuesta

» Espacio ocupado por la BD

» Utilización de CPU e I/O

u Técnica a aplicar:

– Se divide esta actividad en dos fases:

» Diseño lógico independiente del modelo (primer nivel)

» Diseño lógico dependiente del modelo (segundo nivel)

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Diseño Lógico del Esquema BD

Diseño Lógico – Primer Nivel

(Independiente del Modelo)

Diseño Lógico – Segundo Nivel

(Dependiente del Modelo)

Esquema Lógico-Conceptual

(Independiente del DBMS)

Esquema Conceptual

Carga Estimada

(Volumen de Datos y Procesamiento)

Criterios de

Performance

Esquema Lógico-Físico

(Específico para el DBMS)

- ER Transformations

and Optimizations

- ER
MR mappings

- MR
MR mappings

Características - MR
R-DBMS

del DBMS

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Diseño Lógico – Primer Nivel

u Objetivo:

– Realizar transformaciones y optimizaciones al

modelo conceptual.

u Resultado:

– Esquema intermedio llamado conceptual-tological.

– Implica elegir claves, realizar particionamiento

de entidades, etc.

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Carga de la BD

u Modelar:

– Sobre cada Entidad/Relación:

» Promedio de datos y características de estos.

» Promedio de cardinalidades.

– Sobre cada Transacción.

» Frecuencia de aplicación.

» Tipo: On-Line, Batch, ad-hoc.

» Para cada Entidad/Relación recorrida.

u Tipo de operación: read/write.

u Promedio de cada una de dichas operaciones.

u Promedio de instancias implicadas por operación.

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Carga de la BD

u Criterios de aplicación:

– Esta no es toda la info. utilizable:

» Falta más info. sobre los atributos involucrados.

– Transacciones On-Line más críticas y costosas que las

Batch.

– Regla de 20-80:

» El estudio de carga de la BD es complejo.

» El 20% de las Transacciones representa el 80% de la Carga.

» Poner el énfasis en ese 20% crítico.

u Dificultades:

– Es difícil obtener toda esta información.

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Constructores ER no Mapeables

u El M-ER tiene constructores no fácilmente

mapeables a los Modelos Lógico:

– Jerarquías de generalización.

» Varias entidades son sub-tipos de otra.

– Atributos multivaluados.

» Son atributos que toman valores tipo conjunto.

– Atributos calculados.

» Son atributos que toman valores según una fórmula.

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Eliminación de Generalización

u Problema:

– Los modelos lógicos no permiten representar

generalizaciones y subconjuntos.

u Tipos de jerarquías:

– Totales vs. Parciales.

– Exclusivas vs. Solapadas.

u Tres alternativas:

– Colapsar la jerarquía de generalización en una entidad.

– Dejar sólo las sub-entidades.

– Modelar la jerarquía con Relaciones.

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Colapsar Jerarquía en Entidad

u Técnica:

– Se toma la unión de todos los atributos de las subentidades

y se los agrega a la super-entidad.

– Se debería incluir un atributo de discriminación.

u Ventajas:

– Genera pocas tablas (simpleza y menos joins).

– Es fácilmente aplicable a los diferentes tipos de

generalización.

u Desventajas:

– Valores nulos.

– Aumenta la cantidad de datos involucrados en

operaciones.

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Dejar Solo Sub-Entidades

u Técnica:

– Se propagan los atributos de la super-entidad.

u Ventajas:

– Cuando las operaciones:

» se aplican sobre sub-entidades.

» no requieren visión sobre super-entidad.

u Desventajas:

– No aplicable cuando la generalización es:

» parcial: quedan objetos afuera.

» solapadas: se repiten objetos.

– Se diluye la existencia de super-entidad y con ello la de

subconjunto.

– Se complican las operaciones que originalmente se

aplicaban a la super-entidad.

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Jerarquía Vía Relaciones

u Técnica:

– Se mantienen todas las estructuras y se establecen

relaciones entre la super-entidad y las sub-entidades

explícitamente.

u Ventajas:

– Mecanismo siempre válido.

– Adecuado si unas operaciones se realizan sobre la

super-entidad y otras sobre las subs-entidades.

u Desventajas:

– Esquema sobrecargado.

–

...