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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4.5 Arquitectura del procesamiento de consultas



El problema de procesamiento de consultas se puede descomponer en varios subproblemas que corresponden a diferentes niveles. En la Figura 4.4, se presenta un esquema por niveles genérico para el procesamiento de consultas. Para simplificar la discusión, suponga que se tiene un procesador de consultas estático semi-centralizado en donde no se tienen fragmentos replicados. Cuatro capas principales están involucradas en mapear una consulta a una base de datos distribuida en una secuencia optimizada de operaciones locales, cada una de ellas actuando en una base de datos local. Las cuatro capas principales son: descomposición de consultas, localización de datos, optimización global de consultas y optimización local de consultas. Las primeras tres se realizan en un nodo central usando información global. La cuarta capa se realiza en cada nodo local.


Figura 4.4. Arquitectura en capas del procesamiento de consultas.
Descomposición de consultas
La primera capa descompone una consulta en el cálculo relacional en una consulta en el álgebra relacional que opera sobre relaciones globales. Consiste de cuatro partes:


  1. Normalización. Involucra la manipulación de los cuantificadores de la consulta y de los calificadores de la misma mediante la aplicación de la prioridad de los operadores lógicos.

  2. Análisis. Se detecta y rechazan consultas semánticamente incorrectas.

  3. Simplificación. Elimina predicados redundantes.

  4. Reestructuración. Mediante reglas de transformación una consulta en el cálculo relacional se transforma a una en el álgebra relacional. Se sabe que puede existir más de una transformación. Por tanto, el enfoque seguido usualmente es empezar con una consulta algebraica y aplicar transformaciones para mejorarla.



Localización de Datos



La entrada a esta capa es una consulta algebraica definida sobre relaciones distribuidas. El objetivo de esta capa es localizar los datos de la consulta usando la información sobre la distribución de datos. Esta capa determina cuales fragmentos están involucrados en la consulta y transforma la consulta distribuida en una consulta sobre fragmentos.

Optimización Global de Consultas



Dada una consulta algebraica sobre fragmentos, el objetivo de esta capa es hallar una estrategia de ejecución para la consulta cercana a la óptima. La estrategia de ejecución para una consulta distribuida puede ser descrita con los operadores del álgebra relacional y con primitivas de comunicación para transferir datos entre nodos. Para encontrar una buena transformación se consideran las características de los fragmentos, tales como, sus cardinalidades. Un aspecto importante de la optimización de consultas es el ordenamiento de juntas, dado que algunas permutaciones de juntas dentro de la consulta pueden conducir a un mejoramiento de varios órdenes de magnitud. La salida de la capa de optimización global es una consulta algebraica optimizada con operación de comunicación incluida sobre los fragmentos.

Optimización Local de Consultas



El trabajo de la última capa se efectúa en todos los nodos con fragmentos involucrados en la consulta. Cada subconsulta que se ejecuta en un nodo, llamada consulta local, es optimizada usando el esquema local del nodo. Hasta este momento, se pueden eligen los algoritmos para realizar las operaciones relacionales. La optimización local utiliza los algoritmos de sistemas centralizados.

4.6 Descomposición de consultas



Como se dijo en la sección anterior la descomposición de consultas consiste de cuatro pasos: normalización, análisis, simplificación y reestructuración. En esta sección se abundará más sobre cada uno de los pasos.

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