Administración de Base de Datos - Unidad III
3.1 Estructuras lógicas de almacenamiento.
Para la
gestión del almacenamiento de una base de datos existen 4 conceptos bien
definidos que deben ser conocidos para poder comprender la forma en la que se
almacenan los datos. Vamos a ver la diferencia entre bloque, extensión, segmento
y espacio de tablas.
Bloques: Se tratan de la unidad más
pequeña. Generalmente debe múltiple del tamaño de bloque del sistema operativo,
ya que es la unidad mínima que va a pedir Oracle al sistema operativo. Si no
fuera múltiple del bloque del sistema se añadiría un trabajo extra ya que el
sistema debería obtener más datos de los estrictamente necesarios. Se
especifica mediante DB_BLOCK_SIZE.
Extensiones: Se forma con uno o más bloques.
Cuando se aumenta tamaño de un objeto se usa una extensión para incrementar el
espacio.
Segmentos: Grupo de extensiones que
forman un objeto de la base de datos, como por ejemplo una tabla o un índice.
Espacio de tablas: Formado por uno o
más datafiles, cada datafile solo puede pertenecer a un determinado tablespace.
En general,
el almacenamiento de los objetos de la base de datos (tablas e índices fundamentalmente)
no se realiza sobre el archivo o archivos físicos de la base de datos, sino que
se hace a través de estructuras lógicas de almacenamiento que tienen por debajo
a esos archivos físicos, y que independizan por tanto las sentencias de
creación de objetos de las estructuras físicas de almacenamiento.
Esto es útil
porque permite que a esos "espacios de objetos " les sean asociados
nuevos dispositivos físicos (es decir, más espacio en disco) de forma dinámica cuando
la base de datos crece de tamaño más de lo previsto. Posibilita, además otra
serie de operaciones como las siguientes:
• Asignar
cuotas específicas de espacio a usuarios de la base de datos.
• Controlar
la disponibilidad de los datos de la base de datos, poniendo fuera de
uso alguno
de esos espacios de tablas individualmente.
• Realizar
copias de seguridad o recuperaciones parciales de la base de datos.
• Reservar
espacio para almacenamiento de datos de forma cooperativa entre
distintos
dispositivos.
El
administrador de la base de datos puede crear o borrar nuevos espacios lógicos de
objetos, añadir o eliminar ficheros físicos de soporte, utilizados como espacio
temporal de trabajo, definir parámetros de almacenamiento para objetos destinados
a ese espacio de datos, todos los gestores relacionales que venimos introduciendo
como ejemplos siguen esta filosofía. En el caso de Oracle, sobre los ficheros
físicos de datos (datafiles) se definen los tablespaces. Por lo tanto, una base
de datos Oracle se compone lógicamente de tablcspaccs, y físicamente de
datafilcs.
3.1.1. Definición de espacio de
almacenamiento.
Almacenamiento físico de base de datos.
La mayoría
de las bases de datos se almacenan en las llamadas memorias secundarias,
especialmente discos duros, aunque, en principio, pueden emplearse también
discos ópticos, memorias flash, etc.
Las razones
por las cuales las bases de datos se almacenan en memorias secundarias son:
* En
general, las bases de datos son demasiado grandes para entrar en la memoria
primaria.
* La memoria
secundaria suele ser más barata que la memoria primaria (aunque esta última
tiene mayor velocidad).
* La memoria
secundaria es más útil para el almacenamiento de datos permanente, puesto que la
memoria primaria es volátil.
En cuanto al
respaldo de las bases de datos (ver backup), suelen emplearse tanto discos
duros, como cintas magnéticas, discos ópticos o similares.
Técnicas de almacenamiento y recuperación
de bases de datos.
Las técnicas
empleadas para almacenar bases de datos son sumamente importantes para la
velocidad de acceso y recuperación de datos. Las técnicas dependen del tipo de
almacenamiento, el uso que se le da o se le dará a la base de datos, la
estructura de la misma, el SGBD empleado, etc.
Esta
dependencia no significa necesariamente que haya que cambiar la estructura de
la base de datos si se cambian las técnicas empleadas. Las técnicas de almacenamiento
son independientes de la base de datos, pero, de todas maneras, las mejores
técnicas muchas veces pueden determinarse viendo la estructura de la base de
datos, entre otras características.
Los
encargados de elegir estas técnicas son los diseñadores y administradores de bases
de datos, y dependen también de las capacidades del SGBD. En general, el SGBD
ofrece diferentes opciones y técnicas para organizar los datos.
La idea es
que los encargados de la base de datos encuentren las técnicas idóneas, o sea,
aquellas que permitan la mayor velocidad posible de acceso a los datos. Una
mala decisión en esta área puede resultar en una menor velocidad de acceso a la
base de datos, o en un uso excesivo del espacio de almacenamiento, o incluso,
puede aumentar la velocidad de consulta de una base de datos, pero disminuir la
velocidad de actualización de la misma.
El almacenamiento en archivos de las bases
de datos.
Las bases de
datos se almacenan en ficheros o archivos. Existen diferentes formas de
organizaciones primarias de archivos que determinan la forma en que los
registros de unos archivos se colocan físicamente en el disco y, por lo tanto, cómo
se accede a éstos.
Las distintas formas de organizaciones
primarias de archivos son:
* Archivos
de montículos (o no ordenados): esta técnica coloca los registros en el disco
sin un orden específico, añadiendo nuevos registros al final del archivo.
* Archivos
ordenados (o secuenciales): mantiene el orden de los registros con respecto a
algún valor de algún campo (clave de ordenación).
* Archivos
de direccionamiento calculado: utilizan una función de direccionamiento calculado
aplicada a un campo específico para determinar la colocación de los registros
en disco.
* Árboles B:
se vale de la estructura de árbol para las colocaciones de registros. Existe
una segunda forma de acceder a los datos llamada organización secundaria o
estructura de acceso auxiliar. Estas permiten que los accesos a los registros
de un archivo basado en campos alternativos, sean más eficientes que los que
han sido utilizados para la organización primaria de archivos.
3.1.2. Definición y creación del espacio asignado para cada base
de datos.
Las bases de
datos se almacenan en ficheros o archivos. Existen diferentes formas de
organizaciones primarias de archivos que determinan la forma en que los
registros de un archivo se colocan físicamente en el disco y, por lo tanto,
cómo se accede a éstos.
Las
distintas formas de organizaciones primarias de archivos son:
·
Archivos de montículos (o no ordenados): esta técnica
coloca los registros en el disco sin un orden especifico, añadiendo nuevos
registros al final del archivo.
·
Archivos ordenados (o secuenciales): mantiene el
orden de los registros con respecto a algún valor de algún campo (clave de ordenación).
·
Archivos de direccionamiento calculado: utilizan
una función de direccionamiento calculado aplicada a un campo específico para
determinar la colocación de los registros en disco.
·
Arboles B: se vale de la estructura de árbol para
las colocaciones de registros.
Existe una
segunda forma de acceder a los datos llamada organización secundaria o
estructura de acceso auxiliar. Estas permiten que los accesos a los registros
de un archivo basado en campos alternativos, sean más eficientes que los que
han sido utilizados para la organización primaria de archivos.
El DBMS
asigna espacio de almacenamiento a las bases de datos cuando los usuarios
introducen create database o alter database. El primero de los comandos puede
especificar uno o más dispositivos de base de datos, junto con la cantidad de
espacio en cada uno de ellos que será asignado a la nueva base de datos.
Si se
utiliza la palabra clave default o se omite completamente la cláusula on , el DBMS
pone la base de datos en uno o más de los dispositivos predeterminados de base
de datos especificados en master..sysdevices
Para especificar
un tamaño (en este ejemplo, 4MB) para una base de datos que se va a almacenar
en una ubicación predeterminada, utilice on default = size de esta forma:
create
database newpubs on default = 4
Para situar
la base de datos en dispositivos específicos, dé el nombre del dispositivo o
dispositivos en que desea almacenarla. Como la sintaxis indica, puede solicitar
que se almacene en más de un dispositivo de base de datos, con una cantidad de
espacio diferente en cada uno. Todos los dispositivos mencionados en create
database deben estar enumerados en sysdevices. En otras palabras, deben haberse
inicializado con disk init.
La
instrucción siguiente crea la base de datos newdb y asigna 3MB en mydata y 2MB
en newdata. Como en el ejemplo anterior, la base de datos y el diario de transacciones
no se separan:
create
database newdb on mydata = 3, newdata = 2
3.1.3. Bitácoras .
Una
partición de disco, en mantenimiento, es el nombre genérico que recibe cada división
presente en una sola unidad física de almacenamiento de datos. Toda partición
tiene su propio sistema de archivos (formato); generalmente, casi cualquier
sistema operativo interpreta, utiliza y manipula cada partición como un disco
físico independiente, a pesar de que dichas particiones estén en un solo disco
físico.
Una
partición de un disco duro es una división lógica en una unidad de almacenamiento
(por ejemplo, un disco duro o unidad flash), en la cual se alojan y organizan
los archivos mediante un sistema de archivos. Existen distintos esquemas de
particiones para la distribución de particiones en un disco. Los más conocidos
y difundidos son MBR (Master Boot Record) y GPT (GUID Partition Table). Las
particiones, para poder contener datos tienen que poseer un sistema de
archivos. El espacio no asignado en un disco no es una particion, por lo tanto,
no puede tener un sistema de archivos. Existen múltiples sistemas de archivos con
diferentes capacidades: como FAT, NTFS, FAT32, EXT2, EXT3, EXT4, Btrfs, FedFS,
ReiserFS, Reiser4 u otros. Los discos ópticos (DVD, CD) utilizan otro tipo de
particiones llamada UDF (Universal Disc Format) Formato de Disco Universal por
sus siglas en inglés, el cual permite agregar archivos y carpetas y es por ello
que es usado por la mayoría de software de escritura por paquetes, conocidos
como programas de grabación de unidades ópticas. Este sistema de archivos es
obligatorio en las unidades de (DVD) pero también se admiten en algunos (CD).
En Windows,
las particiones reconocidas son identificadas con una letra seguida por un
signo de doble punto (p.ej. C:\). prácticamente todo tipo de discos magnéticos
y memorias flash (como pendrives) pueden particionarse. En sistemas UNIX y
UNIX-like las particiones de datos son montadas en un mismo y único árbol
jerárquico, en el cual se montan a través de una carpeta, proceso que sólo el súper
usuario (root) puede realizar.
·
Algunos sistemas de archivos (p.a. versiones
antiguas de sistemas FAT de Microsoft) tienen tamaños máximos más pequeños que
los que el tamaño que proporciona un disco, siendo necesaria una partición de
tamaño pequeño, para que sea posible el adecuado funcionamiento de este antiguo
sistema de archivos.
·
Se puede guardar una copia de seguridad de los
datos del usuario en otra partición del mismo disco, para evitar la pérdida de
información importante. Esto es similar a un RAID, excepto en que está en el
mismo disco.
·
En algunos sistemas operativos aconsejan más de
una partición para funcionar, como, por ejemplo, la partición de intercambio (swap)
en los sistemas operativos basados en Linux.
·
A menudo dos sistemas operativos no pueden coexistir
en la misma partición, o usar diferentes formatos de disco “nativo”. La unidad
se particiona para diferentes sistemas operativos.
·
Uno de los principales usos que se les suele dar
a las particiones (principalmente a la extendida) es la de almacenar toda la
información del usuario (entiéndase música, fotos, vídeos, documentos), para
que al momento de reinstalar algún sistema operativo se formatee únicamente la
unidad que lo contiene sin perder el resto de la información del usuario. A lo
largo de los años han aparecido numerosos sistemas de particionamiento, para
casi todas las arquitecturas de ordenadores existentes. Muchos son relativamente
transparentes y permiten la manipulación conveniente de las particiones de
disco; algunos, sin embargo, son obsoletos.
·
3.1.4 Particiones.
Partición: Parte del disco duro. En muchos
casos puede ser el espacio completo del disco duro.
El
almacenamiento en un disco duro ha sido desde hace mucho tiempo el método
normal de almacenamiento para las computadoras modernas, desde las computadoras
centrales a los equipos de escritorio, y es poco probable que cambie, considerando
incluso las opciones de almacenamiento más ricas que se han añadido en Windows
2000.
RAID (Array
redundante de discos independientes) es un término usado para describir una
técnica que ha aparecido como una solución final exotérica para una suposición
normal en la mayoría de los servidores. Hace siete u ocho años, RAID no era un
término demasiado conocido, aunque el artículo original en el que se definía
RAID se escribió en 1988. Hasta hace poco, la mayoría de los sistemas de servidor
dependían de discos duros caros y de gran calidad, con una frecuente copia de
seguridad. Las copias de seguridad todavía son críticas, pero ahora se puede
utilizar uno u otro formato de RAID para proporcionar una protección sustancial
frente a fallos de disco duro. Aún más, esta protección cuesta mucho menos de
lo que costaban aquellos enormes discos de servidor.
RAID se
puede implementar a nivel de software o de hardware. Cuando se implementa a
nivel de hardware, el vendedor del hardware proporciona una interfaz de
administración para los arrays y las unidades para admitir que pueda trabajar
con los diversos sistemas operativos.
Una
partición es una división de una base de datos lógica o sus elementos
constituyentes en partes independientes. La partición de bases de datos se hace
normalmente por razones de mantenimiento, rendimiento o manejo. Cada partición puede
ser extendida hasta múltiples nodos, y los usuarios en el nodo pueden hacer
transacciones locales en la partición.
Esto aumenta
el rendimiento en sitios que tienen transacciones regularmente involucrando
ciertas vistas de datos, y manteniendo la disponibilidad y la seguridad. Esta
partición puede hacerse creando bases de datos más pequeñas separadas (cada una
con sus propias tablas, índices, y registros de transacciones) o dividiendo
elementos seleccionados, por ejemplo, solo una tabla.
3.1.5 Espacios privados.
Un espacio privad permite que los
administradores y redactores gestionen el conjunto de datos del sitio. Algunas
bases de datos tienen estos espacios privados llamados comúnmente paneles de
control, que son formularios que aparecen al abrir la base de datos.
Los paneles
de control sirven de "puerta principal" o "recibidor" de
una base de datos en el sentido de que dirigen a las personas hacia
determinadas tareas, como introducir o buscar datos. Sirven también para
mantener alejados a los usuarios de las tablas que contienen los datos en
tiempo real.
Cuando
reciba una base de datos, debe adentrarse más allá del panel de control para
averiguar cómo están estructurados los datos, pero merece la pena echar un
vistazo inicial al panel de control.
3.1.6
Espacios para objetos.
Los Sistemas Manejadores de Bases de Datos se
basan en archivos para almacenar datos, y estos archivos, o conjuntos de datos,
residen en medios de almacenamiento, o dispositivos. Una buena parte del
trabajo del DBA implicará la planificación para el almacenamiento real de la
base de datos.
Algunas tecnologías
de almacenamiento son más adecuadas que otras. Sin embargo, la naturaleza
mecánica de la unidad de disco los hace más vulnerables al fracaso de los
componentes de otro equipo. Además, las formas en que las unidades de disco son
utilizadas por las bases de datos pueden hacer que la gestión del
almacenamiento impredecibles, como la barra lateral "Modern DBMS de uso de
disco “. Puede usarse RAID para mejorar la seguridad de los datos.
Para
aplicaciones de misión crítica la integridad de los datos puede ser más importante
que la disponibilidad de datos. Si el soporte es poco fiable y un fallo de las
causas de corrupción de datos, los datos perdidos pueden ser más de un problema
que el tiempo de inactividad. Es imperativo, por tanto, que las soluciones de almacenamiento
de base de datos para protegerlos a toda costa. La recuperación de datos desde
medios de almacenamiento lleva mucho más tiempo en completarse que la
recuperación de datos desde la memoria caché o la memoria.
El
rendimiento de la base de datos depende de la entrada y salida a disco. La cantidad
de datos almacenados es mayor que nunca antes, y los datos se almacenados por
más tiempo.
Algunos DBMS
permiten al tamaño de los archivos temporales de expandirse y contraerse de forma
automática. Dependiendo del tipo y la naturaleza de las operaciones de base de
datos en proceso, esta fluctuación puede provocar picos de uso del disco.
El
crecimiento de la capacidad de almacenamiento aumenta aún más la complejidad de
la gestión de datos y bases de datos. Muchas
organizaciones están implementando nuevas tecnologías de almacenamiento, tales
como almacenamiento en red (NAS) y redes de área de almacenamiento (SAN), para ayudar
a controlar la cantidad cada vez mayor de almacenamiento necesario para los
usos modernos. La gestión del almacenamiento en el entorno dinámico de hoy es
una tarea difícil DBA.
Hay muchos
problemas de almacenamiento que deben ser resueltos antes de que un DBA pueda
crear una base de datos. Uno de los temas más importantes es la cantidad de
espacio para permitir la base de datos.
El cálculo
espacial debe tener en cuenta no sólo tablas, índices, sino también, y dependiendo
del DBMS, el registro de transacciones. Cada una de estas entidades
probablemente requerirá un archivo separado o conjunto de datos, para el
almacenamiento persistente.
3.2.Segmentos.
Un segmento
es aquel espacio reservado por la base de datos, dentro de un datafile, para
ser utilizado por un solo objeto. Así una tabla (o cualquier otro objeto) está
dentro de su segmento, y nunca podrá salir de él, ya que, si la tabla crece, el
segmento también crece con ella. Físicamente todo objeto en base de datos no es
más que un segmento dentro de un datafile. Se puede decir que, un segmento es a
un objeto de base de datos, lo que un datafile a un tablespace; el segmento es
la representación física del objeto en base de datos (el objeto es solo una
definición lógica).
Los
segmentos son los equivalentes físicos de los objetos que almacenan datos. El
uso efectivo de los segmentos requiere que el DBA conozca los objetos, que utiliza
una aplicación, cómo los datos son introducidos en esos objetos y el modo en
que serán recuperados.
Un segmento
está constituido por secciones llamadas extensiones, que son conjuntos
contiguos de bloques Oracle. Una vez que una extensión existente en un segmento
no puede almacenar más datos, el segmento obtendrá del espacio de tabla otra
extensión. Este proceso de extensión continuará hasta que no quede más espacio
disponible en los ficheros del espacio de tablas, o hasta que se alcance un
número máximo de extensiones por segmento.
Existen 5
tipos de segmento:
·
De datos.
·
De índices.
·
De rollback.
·
Temporales.
·
De bootstrap.
3.3.
Memoria Compartida.
Memoria compartida distribuida.
Los sistemas
de memoria compartida distribuida (DSM) representan la creación hibrida de dos
tipos de computación paralelos: la memoria distribuida en sistemas multiprocesador
y los sistemas distribuidos. Ellos proveen la abstracción de memoria compartida
en sistemas con memorias distribuidas físicamente y consecuentemente combinan
las mejores características de ambos enfoques. Debido a esto, el concepto de
memoria compartida distribuida es reconocido como
uno de los
enfoques más atractivos para la creación de sistemas escalables, de alto
rendimiento de sistemas multiprocesador.
Memoria compartida basada en páginas.
El esquema
de DSM propone un espacio de direcciones de memoria virtual que integra la
memoria de todas las computadoras del sistema, y su uso se realiza mediante
paginación. Las páginas quedan restringidas a estar necesariamente en un único
nodo. Cuando un programa intenta acceder a una posición virtual de memoria, se
comprueba si esa página se encuentra de forma local. Si no se encuentra, se
provoca un fallo de página, y el sistema operativo solicita la página al resto
de nodos. El sistema funciona de forma análoga al sistema de memoria virtual
tradicional, pero en este caso los fallos de página se propagan al resto de ordenadores,
hasta que la petición llega al nodo que tiene la página virtual solicitada en
su memoria local. A primera vista este sistema parece más eficiente que el
acceso a la memoria virtual en disco, pero en la realidad ha mostrado ser un
sistema demasiado lento en ciertas aplicaciones, ya que provoca un tráfico de
páginas
excesivo.
Una mejora
dirigida a mejorar el rendimiento sugiere dividir el espacio de direcciones en
una zona local y privada y una zona de memoria compartida, que se usará
únicamente por procesos que necesiten compartir datos. Esta abstracción se
acerca a la idea de programación mediante la declaración explícita de datos
públicos y privados, y minimiza el envío de información, ya que sólo se enviarán
los datos que realmente vayan a compartirse.
Memoria compartida basada en objetos.
Una
alternativa al uso de páginas es tomar el objeto como base de la transferencia de
memoria. Aunque el control de la memoria resulta más complejo, el resultado es
al mismo tiempo modular y flexible, y la sincronización y el acceso se pueden integrar
limpiamente. Otra de las restricciones de este modelo es que todos los accesos
a los objetos compartidos han de realizarse mediante llamadas a los métodos de
los objetos, con lo que no se admiten programas no modulares y se
consideran
incompatibles.
3.4.Instancias múltiples.
Una
instancia de Motor de base de datos funciona como un servicio que controla todas
las solicitudes de aplicación para trabajar con datos de cualquiera de las bases
de datos administradas por dicha instancia. Es el destino de las solicitudes de
conexión (inicios de sesión) de aplicaciones. La conexión se ejecuta en una conexión
de red si la aplicación y la instancia están en equipos independientes. Si la
aplicación y la instancia están en el mismo equipo, la conexión de SQL Server
se puede
ejecutar como una conexión de red o una conexión en memoria. Cuando una
conexión se ha completado, una aplicación envía instrucciones Transact-SQL a
través de la conexión hasta la instancia. La instancia resuelve las
instrucciones de Transact-SQL en operaciones con los datos y objetos de las
bases de datos y, si se han concedido los permisos necesarios a las
credenciales de inicio de sesión, realiza el trabajo. Los datos recuperados se
devuelven a la aplicación, junto con cualesquiera mensajes como errores.
Puede
ejecutar múltiples instancias de Motor de base de datos en un equipo. Una instancia
puede ser la instancia predeterminada. La instancia predeterminada no tiene
nombre. Si una solicitud de conexión especifica solo el nombre del equipo, se
establece la conexión a la instancia predeterminada. Una instancia con nombre es
una instancia en la que se especifica un nombre de instancia al instalar la instancia.
Una solicitud de conexión debe especificar el nombre del equipo y el nombre de
instancia para conectar a la instancia. No hay ningún requisito para instalar
una instancia predeterminada; todas las instancias que se ejecutan en un equipo
pueden ser instancias con nombre.
Consultado en: itpn.mx
Año de publicación: s. f.
Título del artículo:
Fecha de recuperación del documento: 24-04-2020
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