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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4.7 Localización de datos distribuidos



En la sección anterior se presentaron técnicas generales para la descomposición y reestructuración de consultas expresadas en el cálculo relacional. Esas técnicas globales se aplican tanto a bases de datos centralizadas como a distribuidas; no toman en cuenta la distribución de datos. Este es el papel de la capa de localización, la cual traduce una consulta hecha sobre relaciones globales a una consulta algebraica expresada en fragmentos físicos. La localización utiliza información almacenada en el esquema de fragmentación. Por simplicidad en esta sección no se considera el caso de fragmentos replicados.
La fragmentación de una relación se define a través de las reglas de fragmentación, las cuales pueden ser expresadas como consultas relacionales. Una relación global puede ser reconstruida aplicando las reglas de reconstrucción y derivando un programa en el álgebra relacional cuyos operandos son los fragmentos. A este programa se le conoce como programa de localización. Una forma simple de localizar una consulta distribuida es generar una consulta donde cada relación global es sustituida por su programa de localización. Esto puede ser visto como el reemplazo de las hojas del árbol del álgebra relacional de la consulta distribuida con subárboles que corresponden a los programas de localización. A la consulta obtenida por esta forma se le conoce como una consulta genérica.

En general, el enfoque anterior puede ser ineficiente dado que varias simplificaciones y reestructuraciones de la consulta genérica aún pueden ser realizadas. En lo que sigue de esta sección, por cada tipo de fragmentación se presentan técnicas de reducción que general consultas simples y optimizadas.

 

4.7.1 Reducción para fragmentación horizontal primaria



La fragmentación horizontal distribuye una relación basada en predicados de selección. El ejemplo siguiente será usado a lo largo de esta sección.
Ejemplo 4.9. La relación E(ENO, ENOMBRE, TITULO) puede ser dividida en tres fragmentos horizontales E1, E2 y E3, definidos como sigue:
E1 =  ENO  "E3" (E)

E2 =  "E3" < ENO "E6" (E)

E3 =  ENO > "E6" (E)
El programa de localización para fragmentación horizontal es la unión de los fragmentos.
Aquí se tiene que:
E = E1  E2  E13
La relación G puede ser dividida en dos fragmentos horizontales G1 y G2 definidos como sigue:
G1 =  ENO  "E3" (G)

G2 =  ENO > "E3" (G)
El programa de localización para G es la unión de los fragmentos. Aquí se tiene que:
G = G1  G2
El árbol genérico se presenta en la Figura 4.10.


Figura 4.10. Árbol genérico para el ejemplo 4.9.

Reducción con selección



Dada una relación R que ha sido fragmentada horizontalmente como R1, R2, ..., Rw, donde Rj =  pj( R ), la regla puede ser formulada como sigue
Regla 1:  pj( Rj ) =  si  x en R:  (pi(x)  pj(x))
donde pi(x) y pj(x) son predicados de selección, x denota a un tuplo, y p( x ) denota que el predicado p se satisface para x.

 

Ejemplo 4.10. Considere la siguiente consulta
SELECT *

FROM E

WHERE ENO = "E5"
Aplicando el enfoque directo para localizar E a partir de E1, E2 y E3, se obtiene la consulta genérica de la Figura 4.11a. Conmutando la selección con la operación de unión, es fácil detectar que el predicado de selección contradice los predicados de E1 y E3, produciendo relaciones vacías. La consulta reducida es simplemente aplicada a E2 como se muestra en la Figura 4.11b.


Figura 4.11. Reducción para fragmentación horizontal con selección.

Reducción con junta



Juntas en relaciones fragmentadas horizontalmente pueden ser simplificadas cuando las relaciones juntadas están fragmentadas de acuerdo al atributo de la junta. La simplificación consiste en distribuir las juntas sobre las uniones y eliminar juntas inútiles. La distribución de una junta sobre una unión puede ser establecida como
(R1R2)  R3 = (R1R3)  (R2  R3)
donde Ri son fragmentos. Con esta transformación las uniones pueden ser movidas hacia arriba en el árbol de consulta de manera que todas las posibles juntas de fragmentos son exhibidas. Juntas inútiles de fragmentos pueden ser determinadas cuando los predicados de fragmentos juntados son contradictorios. Suponga que los fragmentos Ri y Rj están definidos de acuerdo a los predicados pi y pj, respectivamente, sobre el mismo atributo, la regla de simplificación puede formularse como sigue:
Regla 2: R1 R3 =  si  x en Ri,  y en Rj:  (pi(x)  pj(y))

 

Ejemplo 4.11. Considere la fragmentación de la relación G del Ejemplo 4.11 junto con la fragmentación de E. E1 y G1 están definidos de acuerdo al mismo predicado. Más aún, el predicado que define a G2 es la unión de los predicados que definen E2 y E3. Ahora considere la consulta con junta
SELECT *

FROM E, G

WHERE ENO = G.ENO
La consulta genérica equivalente se presenta en la Figura 4.12a. La consulta reducida se puede observar en la Figura 4.12b.


Figura 4.12. Reducción para fragmentación horizontal con junta.

 
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