basi di dati federate - Dipartimento di Informatica e Sistemistica

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Dalle basi di dati distribuite alle
BASI DI DATI FEDERATE
Antonella Poggi
Dipartimento di Informatica e Sistemistica “Antonio Ruberti”
Università di Roma “La Sapienza”
Anno Accademico 2006/2007
http://www.dis.uniroma1.it/∼lenzerini/didattica/gestionedatisistemiinformativi
Basi di dati federate
1. Caratteristiche delle basi di dati federate
•
Introduzione
•
Architettura
•
Discussione (vantaggi, limiti, problemi)
2. Presentazione di un prodotto commerciale (IBM DB2
Information Integrator)
Antonella Poggi
Gestione dei dati nei Sistemi Informativi
Basi di dati federate - 2
Basi di dati federate
1. Caratteristiche delle basi di dati federate
•
Introduzione
•
Architettura
•
Discussione (vantaggi, limiti, problemi)
2. Prodotto commerciale (IBM DB2 Information
Integrator)
Antonella Poggi
Gestione dei dati nei Sistemi Informativi
Basi di dati federate - 3
Cos’e’ una base di dati federata?
DATABASE
FEDERATO
Sito 1
DBMS Oracle
Sito 2
Rete di
comunicazione
Fogli Excel
Sito 5
Antonella Poggi
DBMS MySql
File XML
Sito 4
Gestione dei dati nei Sistemi Informativi
Sito 3
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Caratteristiche principali
¾ Dati distribuiti tra diversi siti per mezzo di una rete di
comunicazione
¾ Unica base di dati logica
ƒ accessibile da un unico sito
ƒ virtuale
¾ “Federata”
ƒ regole di comunicazione stabilite tra un server (database federato)
ed un client (sorgente di dati) per la condivisione dei dati
• specifica di una relazione intensionale tra basi di dati federata e
sorgente
ƒ ogni sorgente gestisce in maniera indipendente e autonoma i propri
dati
• ospita collezione di dati di tipo qualsiasi (files, DBMS,...)
• estensione dei dati della sorgente puo’ variare
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Basi di dati federate - 5
Contesti di utilizzo
¾ Sistemi gerarchici di strutture indipendenti e
autonome
¾ Almeno due possibili contesti
ƒ Federazione “inter-organization”
• Associazione Bancaria Italiana ABI
• Banca d’Italia (relazione di fine anno sull’andamento sistema
bancario)
• Ministero della sanita’ e strutture sanitarie locali
• Portali Web
• …
ƒ Federazione “intra-organization”
• Enterprise Information Systems (EIS)
• ...
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Basi di dati federate
1. Caratteristiche delle basi di dati federate
•
Introduzione
•
Architettura
•
Discussione (vantaggi, problemi)
2. Prodotto commerciale (IBM DB2 Information
Integrator)
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Basi di dati federate - 7
Architettura di una base di dati
federata
DBMS
FILE SYSTEM
ESTERNO
WRAPPERS
DBMS
FILE XML FILE EXCEL
FILE XML FILE EXCEL
¾ Il database federato e’ costituito da:
ƒ un DBMS che gestisce i dati e ne permette l’interrogazione
ƒ un insieme di wrappers: moduli software che permettono l’accesso
da parte del DBMS di sorgenti dati eterogenee
Trasparenza: l’utente vede un unico database che astrae dalle
diverse collezioni di dati!
Il database federato ha un unico punto di accesso!
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Basi di dati federate - 8
Basi di dati federate
1. Caratteristiche delle basi di dati federate
•
Introduzione
•
Architettura
•
Discussione (vantaggi, limiti, problemi)
2. Prodotto commerciale (IBM DB2 Information
Integrator)
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Basi di dati federate - 9
Vantaggi
¾ Integrazione “on-the-fly” (anche detta “on demand”)
ƒ nessuna materializzazione prevista a priori
¾ Trasparenza
ƒ rispetto alla distribuzione dei dati, ovvero alla locazione fisica dei
dati
ƒ rispetto all’eterogeneita’ dei dati, ovvero al modello e alla struttura
dei dati nella sorgente
¾ Autonomia delle sorgenti rispetto al modello di dati e alle
strutture di dati della base di dati federata
¾ Autonomia della base di federata rispetto al modello di dati
¾ Progetto BOTTOM-UP
ƒ sorgenti esistono a priori
¾ Estensione immediata
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Basi di dati federate - 10
Limiti
¾ Dipendenza logica
ƒ lo schema logico della base di dati federata
dipende dallo schema/struttura delle sorgenti
→ non puo’ essere stabilito a priori, in maniera
indipendente
→specifica dello schema “procedurale” (vs.
dichiarativa)
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Basi di dati federate - 11
Problemi di integrita’ dei dati (1)
¾ Gestione della risoluzione di entita’ (“entity resolution” problem)
ƒ Ogni sorgente e’ indipendente dalle altre e dalla base di dati
federata
• come si stabilisce che dati provenienti da sorgenti diverse si riferiscono
alla stessa entita’ della basi di dati federata?
9 e.g. “M. Lenzerini” e “Maurizio Lenzerini” rappresentano entrambi
il nome dello stesso individuo
• come si decide che dati provenienti da sorgenti diverse (e.g.
sintatticamente uguali) si riferiscono a entita’ diverse della base di dati
federata?
9 e.g. “Mario Rossi” (studente), e “Mario Rossi” (professore)
rappresentano il nome di due individui distinti
¾ Replicazione di dati non controllata
ƒ Non e’ previsto alcun uso “controllato” della replicazione al fine di
ottimizzare le prestazioni del sistema
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Problemi di integrita’ dei dati (2)
¾ Gestione delle transazioni
ƒ Cosa succede se una transazione fallisce in una sorgente
esterna?
¾ Gestione della concorrenza
ƒ Cosa succede se due transazioni vengono eseguite
contemporaneamente sulla stessa sorgente da parte del
database federato e di un altro sistema qualsiasi?
ƒ Ogni sorgente adotta propri algoritmi per la gestione della
concorrenza...
Problemi che devono essere risolti dalle applicazioni
(tool by tool)
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Osservazioni
¾ Esistono ad oggi pochi recenti tool
commerciali per il data federation
ƒ IBM, Oracle
ƒ nessun tool free/open source
Come discusso, ci sono ancora molti problemi
da risolvere!
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Basi di dati federate
1. Caratteristiche delle basi di dati federate
•
Introduzione
•
Architettura
•
Discussione (vantaggi, limiti, problemi)
2. Prodotto commerciale (IBM DB2 Information
Integrator)
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DB2 Information Integrator (DB2II)
¾ Prodotto commerciale IBM per la federazione
di dati proveniente da sorgenti eterogenee,
autonome, indipendenti
ƒ Prima: tool da integrare al DBMS IBM DB2
Universal DataBase UDB
ƒ Oggi: con il server IBM per applicazioni Web
WEBSPHERE
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Architettura di DB2II
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NICKNAME
NICKNAME
NICKNAME
NICKNAME
CATALOGO
GLOBALE
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SERVER SERVER SERVER SERVER
NICKNAME
DBMS ORACLE
Mapping
tra unità
logiche
SERVER
NICKNAME
WRAPPER
EXCEL
Tabelle
federate
WRAPPER
XML
Tabelle
locali
WRAPPER
ORACLE
Sistema federato in DB2II
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SITO 2
DBMS ORACLE
FOGLIO
EXCEL
SITO 3
FOGLIO
EXCEL
FOGLIO
XML
SITO 4
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Componenti del sistema federato di
DB2II (1)
¾ wrapper: libreria che permette l'accesso a particolari
tipi di sorgenti di dati come Oracle, Sybase, Web
Services, etc.
ƒ Contiene informazioni sulle caratteristiche di ogni tipo di
sorgente
¾ server: rappresenta una specifica sorgente di dati in
un certo sito il cui accesso avviene attraverso il
wrapper appropriato
¾ nickname: alias locale per un’unità logica contenente
dati (es. tabella di un database) di un client remoto
ƒ un nickname per ogni unità logica remota che si vuole
rendere accessibile
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Componenti del sistema federato di
DB2II (2)
¾ user mapping: mapping tra un identicativo e una password di
un utente locale che accede al server federato DB2, e un
identificativo e una password di un utente remoto (se necessario
per la connessione alla sorgente remota)
¾ data type mapping: mapping tra i tipi di dati delle sorgenti e
quelli previsti da DB2
ƒ Ci sono dei data type mapping di default definiti nella libreria
wrapper
ƒ Per sorgenti relazionali puo’ essere necessario definirne degli altri
¾ function mapping: mapping tra le funzioni remote e funzioni
costruite in DB2
ƒ Ci sono dei function mapping di default definiti nella libreria wrapper
ƒ Per sorgenti relazionali, si possono definire dei function mapping
quando si vuole usare una funzione della sorgente che non e’
riconosciuta dal sistema federato
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Basi di dati federate - 20
Tipi di sorgenti supportati
¾ DBMS relazionali: Oracle, MySql
ƒ Nickname <-> Tabella
ƒ Supportano updates
¾ File Excel
ƒ Nickname <-> File (eventualmente sotto-tabella)
ƒ Non supportano gli updates
¾ Flat file
ƒ Nickname <-> File
ƒ Non supportano gli updates
¾ File XML
ƒ Nickname <-> File + XPath queries
ƒ Non supportano gli updates
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Esempio: sorgenti relazionali
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Caratteristiche principali
¾
Query processing ottimizzato in base a:
ƒ informazioni nel catalogo globale sull’intero sistema federato
ƒ informazioni contenute nei wrapper
in base all’analisi della sorgente, il sistema federato puo’ decidere di
fare eseguire l’esecuzione di un comando SQL alla sorgente
(pushdown) o di eseguirne parte localmente (compensazione)
¾ Query elaborate come se le sorgenti fossero delle normali tabelle
relazionali
ƒ si ottiene in questo modo che il sistema federato rende accessibili sia
dati relazionali, sia dati non relazionali (locali o remoti)
¾
Mapping tra unita’ logiche remote e unita’ logiche federate
ƒ si perde l’indipendenza logica!
¾ Nessuna gestione della concorrenza
¾ Solo alcune sorgenti permettono la gestione delle transazioni
(cioe’ se una transazione fallisce, avvertono DB2II in maniera tale che
possa procedere con l’eventuale recovery)
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