En años recientes, la disponibilidad de las bases de datos y de las redes de computadoras ha promovido el desarrollo de un nuevo campo denominado bases de datos




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3.3 El problema de fragmentación



El problema de fragmentación se refiere al particionamiento de la información para distribuir cada parte a los diferentes sitios de la red, como se observa en la Figura 3.2. Inmediatamente aparece la siguiente pregunta: ¿cuál es la unidad razonable de distribución?. Se puede considerar que una relación completa es lo adecuado ya que las vistas de usuario son subconjuntos de las relaciones. Sin embargo, el uso completo de relaciones no favorece las cuestiones de eficiencia sobre todo aquellas relacionadas con el procesamiento de consultas.
La otra posibilidad es usar fragmentos de relaciones (sub-relaciones) lo cual favorece la ejecución concurrente de varias transacciones que accesan porciones diferentes de una relación. Sin embargo, el uso de sub-relaciones también presenta inconvenientes. Por ejemplo, las vistas de usuario que no se pueden definir sobre un solo fragmento necesitarán un procesamiento adicional a fin de localizar todos los fragmentos de una vista. Aunado a esto, el control semántico de datos es mucho más complejo ya que, por ejemplo, el manejo de llaves únicas requiere considerar todos los fragmentos en los que se distribuyen todos los registros de la relación. En resumen, el objetivo de la fragmentación es encontrar un nivel de particionamiento adecuado en el rango que va desde tuplas o atributos hasta relaciones completas (ver Figura 3.3).
Ejemplo 3.1. Considere la relación J del ejemplo visto en el capítulo 2.
J:

JNO

JNOMBRE

PRESUPUESTO

LUGAR

J1

Instrumentación

150000

Monterrey

J2

Desarrollo de bases de datos

135000

México

J3

CAD/CAM

250000

Puebla

J4

Mantenimiento

310000

México

J5

CAD/CAM

500000

Guadalajara



La relación J se puede fragmentar horizontalmente produciendo los siguientes fragmentos.
J1: proyectos con presupuesto menor que $200,000


JNO

JNOMBRE

PRESUPUESTO

LUGAR

J1

Instrumentación

150000

Monterrey

J2

Desarrollo de bases de datos

135000

México


J2: proyectos con presupuesto mayor que o igual a $200,000


JNO

JNOMBRE

PRESUPUESTO

LUGAR

J3

CAD/CAM

250000

Puebla

J4

Mantenimiento

310000

México

J5

CAD/CAM

500000

Guadalajara


Ejemplo 3.2. La relación J del ejemplo anterior se puede fragmentar verticalmente produciendo los siguientes fragmentos:
J1: información acerca de presupuestos de proyectos


JNO

PRESUPUESTO

J1

150000

J2

135000

J3

250000

J4

310000

J5

500000


J2: información acerca de los nombres y ubicaciones de proyectos


JNO

JNOMBRE

LUGAR

J1

Instrumentación

Monterrey

J2

Desarrollo de bases de datos

México

J3

CAD/CAM

Puebla

J4

Mantenimiento

México

J5

CAD/CAM

Guadalajara






Figura 3.3. El grado de fragmentación.

Correctitud de una fragmentación. Al realizar la fragmentación de una relación se deben satisfacer las siguientes condiciones para garantizar la correctitud de la misma:


  1. Condición de completitud. La descomposición de una relación R en los fragmentos R1, R2,..., Rn es completa si y solamente si cada elemento de datos en R se encuentra en algún de los Ri.

  2. Condición de Reconstrucción. Si la relación R se descompone en los fragmentos R1, R2, ..., Rn, entonces debe existir algún operador relacional  , tal que,



  1. Condición de Fragmentos Disjuntos. Si la relación R se descompone en los fragmentos R1, R2,..., Rn, y el dato di está en Rj, entonces, no debe estar en ningún otro fragmento Rk (k j).



Alternativas sobre replicación para el asignamiento de fragmentos



La replicación de información es de utilidad para obtener un mejor rendimiento y para ofrecer un mayor grado de confiabilidad (tolerancia a fallas). La replicación se complica cuando es necesario hacer actualizaciones a las copias múltiples de un dato. Por tanto, respecto a la replicación, en el asignamiento de fragmentos se tienen tres estrategias:


  1. No soportar replicación. Cada fragmento reside en un solo sitio.

  2. Soportar replicación completa. Cada fragmento en cada uno de los sitios.

  3. Soportar replicación parcial. Cada fragmento en algunos de los sitios.


Como regla general se debe considerar que la replicación de fragmentos es de utilidad cuando el número de consultas de solo lectura es (mucho) mayor que el número de consultas para actualizaciones. En la Tabla 3.1 se comparan la complejidad de implementar o tomar ventaja de las diferentes alternativas de replicación, respecto de los diferentes aspectos importantes en bases de datos distribuidas.


 

Replicación Completa

Replicación Parcial

Particionamiento

Procesamiento de Consultas

Fácil

Moderado

Moderado

Manejo de Directorios

Fácil o no existente

Moderado

Moderado

Control de Concurrencia

Moderado

Difícil

Fácil

Confiabilidad

Muy alto

Alto

Bajo

Realidad

Aplicación posible

Realista

Aplicación posible

Tabla 3.1. Comparación de las estrategias de replicación de fragmentos.

 

Requerimientos de información



Con el fin de realizar una fragmentación adecuada es necesario proporcionar información que ayude a realizarla. Esta información normalmente debe ser proporcionada por el usuario y tiene que ver con cuatro tipos:


  1. Información sobre el significado de los datos

  2. Información sobre las aplicaciones que los usan

  3. Información acerca de la red de comunicaciones

  4. Información acerca de los sistemas de cómputo

 
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