Bancos de Dados Móveis - Ciência da Computação Unioeste

Agenda
Bancos de Dados Móveis
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Acadêmicas:
Anete Terezinha Trasel
Denise Veronez
Introdução
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Computação Móvel
Avanços revolucionários nas tecnologias de
hardware e de rede possibilitaram a evolução
dos computadores portáteis;
A computação móvel traz consigo novas
classes de aplicações e vários novos
desafios tecnológicos.
Computação Móvel
Introdução
Computação Móvel
Banco de Dados Móveis (BDM)
Projetos de BDM
SGBD Móveis
Conclusão
Referências Bibliográficas
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A computação móvel traz um novo
paradigma computacional da tecnologia de
rede sem fio e dos sistemas distribuídos;
Envolve elementos como hardware, dados,
aplicações e usuários que têm a
capacidade de se moverem para diferentes
localizações;
Computação Móvel
Desafios do Ambiente Móvel
Desafios do Ambiente Móvel
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Portabilidade: para um computador portável
deve-se levar em conta uma serie de
propriedades, para garantir uma longa vida útil a
bateria.
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Energia;
Riscos de perda e extravio de dados;
Interface c/ usuário limitada;
Capacidade de armazenamento em disco;
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Comunicação: Redes sem fio se comunicam
através de sinais de ondas de rádio, através de
satélites, microondas ou pulsos de luz
infravermelha, variando bastante a área de alcance.
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Alta taxa de desconexão;
Alta variedade de largura de banda;
Redes heterogêneas;
Riscos de segurança;
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Computação Móvel
Desafios do Ambiente Móvel
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Mobilidade: A capacidade de mudar de
localidade enquanto ainda conectado à rede,
aumenta a volatilidade da informação.
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Handoff :é a capacidade de uma rede de dar suporte
dinâmico à migração de terminais móveis entre suas
células.
A unidade móvel (carro) viaja de uma célula para a outra,
ainda mantendo a conexão, graças ao processo de handoff
Computação Móvel
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Modelos de Comunicação Móvel
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Migração de endereço;
Informação dependente da localidade;
Migração de localidade;
Computação Móvel
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Computação Móvel
O planejamento de modelos apropriados para
aplicações estruturadas que envolvem elementos sem
fio é uma questão fundamental no desenvolvimento do
software para a computação móvel.
Adaptação:A capacidade de ajuste e a
possibilidade de produzir resultados apesar
de condições adversas;
Operação desconectada: Devido à natureza
da comunicação móvel sem fio, muitos
fatores afetam a confiabilidade e a qualidade
das conexões;
Computação Móvel
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Arquitetura de computação móvel
Figura: Arquitetura de computação móvel (Adaptado de Côrtes e Lifschitz, 2002).
Computação Móvel
Modelo Cliente/Servidor
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Na computação móvel, o host móvel atua como um cliente
requisitando serviços dos servidores localizados na rede
fixa.
Temos alguns modelos:
„ Cliente/Agente-Servidor/Servidor;
„ Cliente/Agente-Cliente/Servidor;
„ Cliente/Agente-Agente/Servidor.
Figura: Modelo Cliente/Servidor Convencional
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Computação Móvel
Modelo de Agentes Móveis
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Agentes Moveis são processos enviados de um computador
fonte para realizar uma tarefa específica em outro
computador;
Se integra a um ambiente de execução de agentes, se
transportam para outro cliente ou servidor, criam novos
agentes;
Se utilizam de métodos assíncronos para buscar
informações, suportam desconexões, redes lentas e
equipamentos com pouco recurso.
Banco de Dados Móveis(BDM)
Gerência de Dados num ambiente da Computação Móvel
A computação móvel pode ser considerada uma
variação da computação distribuída;
Os dados podem estar replicados totalmente ou
parcialmente;
A responsabilidade do gerenciamento dos dados
é compartilhada entre as unidades móveis e as
estações base .
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Banco de Dados Móveis(BDM)
O sistema de banco de dados móvel é
aquele no qual o acesso à base de dados é
realizado através de uma ligação sem fio.
As principais características:
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Banco de Dados Móveis(BDM)
Gerência de Dados num ambiente da Computação Móvel
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Muitas das questões de gerenciamento de dados
distribuídos também são aplicados ao BDM:
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Banco de Dados Móveis(BDM)
Replicação de dados e sincronização
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Vários Bancos Interligados;
Acesso a um Computador Móvel;
Papel Cliente ou Servidor;
Autônomos, distribuídos e heterogêneos.
Distribuição de dados e replicação;
Modelos de transação;
Processamento de consultas;
Recuperação e tolerância a falha;
Projeto de BDM;
Serviços baseados na localização;
Divisão de trabalho;
Segurança;
Banco de Dados Móveis(BDM)
Replicação de dados e sincronização
Replicação: é o processo pelo qual um arquivo
ou grupo de arquivos é copiado de seu local
original para outras máquinas dentro de um
sistema distribuído;
Sincronização é o processo pelo qual os dados
distribuídos são mantidos atualizados, de forma
que os usuários em cada local tenham certeza
de que estão vendo a versão mais recente do
arquivo
Figura: As bases remotas possuem réplicas dos dados da base consolidada
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Banco de Dados Móveis(BDM)
Banco de Dados Móveis(BDM)
Caching e Difusão de dados
As estratégias de envio de mensagens por difusão.
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O caching e a difusão são dois dos tipos
de paradigmas de acesso aos dados
móveis.
Ambos visam aumentar a disponibilidade
de dados ao usuário móvel que se
encontra numa base remota;
Figura: Difusão de dados
Gerenciamento de localidade
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Gerenciamento de localidade
Usuários que usam aparelhos sem fio podem se
movimentar de um local para o outro da rede;
Deve-se manter informações atuais do
posicionamento destes objetos em locais
específicos da rede;
Gerenciamento de localidade envolve duas
operações:
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Busca
‰ Vantagem:
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Desvantagem:
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Busca;
Atualização.
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Uma transação é uma unidade lógica de
processamento de banco de dados que inclui
uma ou mais operações de acesso à base.
Uma transação móvel é uma transação
distribuída, onde alguma parte da
computação é executada no host móvel e
outra parte em um host fixo.
A informação atualizada, reduz o tempo de uma consulta na
unidade móvel, pois sua localização é imediata.
Desvantagem:
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custo da busca do objeto que tem que ser feita globalmente na
rede.
Atualização
‰ Vantagem:
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Transações
Nenhuma informação é armazenada na rede, eliminando o
custo de atualização.
muitas atualizações são necessárias.
Transações
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Problemas com transações móveis:
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transações longas;
transações móveis envolvem sites que não são
continuamente conectados ao resto da rede;
a computação móvel é mais propensa a erros;
a mobilidade resulta em transações que acessam
sistemas de informações heterogêneas;
localização dos usuários mudam constantemente.
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Transações
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Modelos de transações móveis:
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Transação Kangaroo: inclui movimento em sua estratégia
de execução;
Reporting e co-transação: podem ser executadas tanto
na estação base como na unidade móvel;
Clustering: uma transação móvel é decomposta em um
conjunto de transações fracas e completas;
Semantics Based: organiza os objetos para dividir
grandes e complexos objetos em pequenos fragmentos
MDSTPM (Multidatabase Transaction Processing
Manager): Cada componente do sistema de banco de
dados é responsável pelo gerenciamento das transações
locais.
Processamento de Consultas
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Vários fatores são responsáveis pela posição do
usuário após a consulta:
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Velocidade;
Aceleração;
Tipo de movimento, como uniforme, uniformemente
variado;
Direção;
Sentido;
Trajetória;
Tempo de processamento de consulta, demora na
transmissão de dados, desconexões ou quedas de
sinal.
Recuperação de falhas
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Processamento de Consultas
Neves e Fuchs (1996) propõem um tipo de
protocolo com características especiais para
ambientes móveis:
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Este protocolo armazena o estado global consistente
da aplicação sem troca de mensagens;
Os processos de checkpoint podem ser armazenados
no servidor ou localmente nos hosts;
Durante a execução da aplicação, o protocolo mantém
o estado global:
„ em um local fixo para recuperar falhas permanentes
(falhas de hardware); e
„ em
unidades móveis para recuperar falhas
temporárias (falhas de software).
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Para se realizar uma consulta móvel, dependendo
do caso, é necessário se ter a localização exata da
unidade.
diversos fatores contribuem no tempo de resposta
do sistema:
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O tempo de transmissão de dados pode ser alto;
A execução da consulta ao banco de dados pode ser
demorada;
O usuário pode estar desconectado da rede, por vontade
própria ou não.
Recuperação de falhas
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Se refere à capacidade que um sistema tem de preservar a
consistência do banco de dados após falhas do sistema, de
transações ou dos meios de comunicação (Ito, 2001 apud
Amado, 2002).
„
Em sistemas distribuídos, a recuperação de falhas é
baseada em pontos de recuperação (checkpoints).
„
A unidade móvel deve estar sempre informada sobre em
qual célula se encontra e quando o sistema entrará em modo
de desconexão.
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Para uma recuperação correta, o protocolo pode salvar um
estado consistente global.
Recuperação de falhas
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Algumas características de um esquema de
checkpoint em um ambiente móvel:
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Localização: É necessário que se localize um dispositivo
móvel para depois determinar seu checkpoint;
Desconexão: A criação de checkpoints por processos
enquanto a unidade móvel está desconectada é possível;
Energia: checkpoint tem a função de reduzir o número de
acessos possíveis ao servidor;
Rede: O protocolo checkpoint deverá se adaptar às
características da rede onde está atuando;
Falhas: De hardware (gerenciadas por hard checkpoints ) e
de software (gerenciadas por soft checkpoints ).
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Segurança
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PROJETOS DE GERENCIAMENTO DE
DADOS MÓVEIS
Na computação móvel, a portabilidade dos
dispositivos usados pode levar à perda das
unidades;
A única forma de prevenir a falta de confiabilidade é
o uso de encriptação e de mecanismos que
assegurem identificação, autenticação e controle de
acesso;
Para contornar a falta de poder computacional, as
unidades móveis transferem certas tarefas para os
servidores.
Tabela: Projetos que abordam o gerenciamento de dados móveis.
SGBDs MÓVEIS
Exemplo de uma consulta ao BD
Figura: QBE CLP sendo usado para a localização de nomes em
uma agenda (Adaptado de Doze et al., 2003).
Tabela: Características de alguns SGBDs Móveis.
Aplicações
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Clínicas Dentárias ou Médicas;
Tratamento de doentes no hospital IPC
(The Hospitalist Company);
Aplicação Comercial;
Aplicações para cobertura de desastre
(Policíais, Bombeiros e Ambulâncias);
Aplicações em Monitoramento de
animais.
CONCLUSÃO
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A utilização de um Banco de Dados Móvel permite uma
redução nos custos de uma organização, fornecendo
aos usuários finais informações mais consistentes.
Problemas neste ambiente precisam ser minizados ou
resolvidos.
Pesquisas para desenvolver novos modelos de
transações que possam garantir as operações móveis,
mantendo os requisitos básicos dos SGBDs.
A tecnologia de Banco de Dados Móveis deve
acompanhar a computação sem fio num processo de
melhoria contínua.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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AMADO, Paulo G. F.; 2002. Bancos de Dados Móveis: visão
geral, desafios e soluções atuais.
CORTÊS, Sérgio da C. e LIFSCHITZ, Sérgio; 2002. Banco de
dados para um ambiente de computação móvel.
CUNHA, Miguel et. al.; 2001. Mobisnap: Um sistema de Base
de Dados para Ambientes Móveis.
ELMASRI, Ramez e NAVATHE, Shamkant B.; 2000.
Fundamentals of Database Systems.
MANGANELLI, Elenice C. e ROMANI, Juliano; 2004.
Protocolos De Sincronização De Dados Em Ambientes
Wireless: Um Estudo De Caso. Florianópolis. Trabalho de
Conclusão de Curso(Ciência da Computação). Universidade
Federal de Santa Catarina.
ITO, Giani C.; 2001. Bancos de dados móveis: uma análise de
soluções propostas para gerenciamento de dados.
SILBERCHATZ, Abraham; KORTH, Henry F. e SUDARSHAN,
S.; 1999. Sistema de Banco de Dados. Makron Books.
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