Tema 1 - Sistemas de banco de dados distribuídos

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Sistemas de banco de dados distribuídos
Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho
Descrição
Você verá a interação dos sistemas distribuídos e dos sistemas de
banco de dados, originando os sistemas de banco de dados
distribuídos.
Propósito
Banco de dados distribuídos e sua utilização também na nuvem são
uma tendência atual no mercado de TI, por isso, o conhecimento de
seus fundamentos é essencial para o profissional da área.
Preparação
Antes de iniciar seu estudo, faça o download e realize a instalação do
software VirtualBox.
Objetivos
Módulo 1
Distribuição em sistemas computacionais
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Reconhecer os sistemas distribuídos.
Módulo 2
Sistemas de banco de dados
Analisar os componentes de um sistema de banco de dados.
Módulo 3
Banco de dados distribuídos BDD
Identificar as características de sistemas gerenciadores de banco de
dados distribuídos.
Módulo 4
Arquitetura de BDD
Identificar as arquiteturas de banco de dados distribuídos.
Introdução
A evolução da tecnologia de redes de computadores, associada à
sua popularização, levou os profissionais de informática a
buscarem uma forma de utilizá-la para facilitar o acesso aos
dados pelas organizações. O esquema de banco de dados
centralizado, então em voga, evoluiu para esquema de
distribuição de dados gerando os chamados bancos de dados
distribuídos (BDD), nosso objeto de estudo. Antes de começar,

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assista ao vídeo e entenda os conceitos básicos dos sistemas
BDD.
1 - Distribuição em sistemas computacionais
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os sistemas distribuídos.
Fundamentos de sistemas
distribuídos
Neste vídeo, conheça o funcionamento de um sistema distribuído e
entenda os fundamentos e as camadas desse sistema.
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Sistema distribuído
Considere o seguinte cenário: dois usuários, Carlos e Pedro, jogam
xadrez pela internet. Na mecânica do jogo, ocorrem os seguintes
passos:
1. Carlos, utilizando o aplicativo instalado em seu notebook, define o
lance a ser executado.
2. O aplicativo do notebook envia lance, utilizando a rede, para o
servidor que controla o jogo.
3. O servidor recebe o lance de Carlos, realiza o seu processamento e
o envia para o aplicativo de Pedro.
4. O aplicativo no smartphone de Pedro recebe o lance do servidor e o
exibe para o usuário.
5. Pedro seleciona o lance que deseja realizar no aplicativo de seu
celular.
6. O aplicativo do celular envia o lance, utilizando a rede, para o
servidor que controla o jogo.
7. O servidor recebe o lance de Pedro, realiza o seu processamento e
o envia para o aplicativo de Carlos.
8. O aplicativo no notebook de Carlos recebe o lance do servidor e o
exibe para o usuário.
E esses passos se repetem até o final do jogo. Veja!
Exemplo de sistema distribuído.
O cenário mostra um tipo de atividade muito comum nos dias de hoje,
que é a integração de ações entre locais físicos diferentes,
caracterizando um sistema distribuído. Praticamente tudo o que
realizamos na internet, compras, consultas, jogos etc. é implementado
utilizando este tipo de interação.
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Vamos analisar com um pouco mais de cuidado o funcionamento
descrito. Observe que apesar de Carlos e Pedro estarem fisicamente
distantes e de serem intermediados por um servidor, eles podem
interagir como se estivessem juntos, no mesmo local e utilizando uma
mesma máquina.
Quantas vezes você não viu alguém compartilhar uma planilha, um
documento de texto, via internet e realizar a sua edição junto com outro
usuário como se estivessem na mesma máquina? É exatamente esta
possibilidade que caracteriza os sistemas distribuídos. Vejamos a
definição a seguir.
Um sistema distribuído é um
conjunto de computadores
interligados via rede, mas, para o
usuário final das aplicações
executadas através deles, aparenta
ser um sistema único.
(TANEMBAUM; STEEN, 2008, n.p.)
A definição deixa bem claro que apesar de cada um dos computadores
envolvidos no sistema distribuídos ter o seu funcionamento
independente dos outros, podendo inclusive serem totalmente
diferentes, eles parecem ser para os usuários um único sistema,
integrado e coeso.
Para permitir essa ilusão, os diversos componentes precisam ser
ligados por uma rede, que a partir de seus protocolos padronizados irá
mascarar as diferenças de suas arquiteturas.
Totalmente diferentes
Como no exemplo, no qual temos o servidor, o notebook e o celular, cada
um deles com sua própria arquitetura de hardware e software.
Camadas de um sistema distribuído
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Um sistema distribuído pode, de forma simplificada, ser dividido em
quatro camadas:
Aplicativo ou serviço: o programa que fornece o serviço ou
funcionalidade.
Middleware: software localizado entre o sistema operacional e os
aplicativos cuja função é gerenciar os dados e a comunicação entre
as duas camadas, mascarando desta forma a heterogeneidade da
plataforma utilizada. Exemplos: CORBA (Common Object Request
Broker Architecture), Java RMI (Remote Method Invocation), Web
services (serviços web), Microsoft DCOM (Distributed Component
Object Model) e ISO/ITU-T RM-ODP (Reference Model for Open
Distributed Processing).
Sistema Operacional: Software de gerenciamento do hardware da
máquina hospedeira.
Computador e hardware de redes: componentes eletrônicos que
permitem o funcionamento do equipamento utilizado.
Uma plataforma para aplicativos e sistemas distribuídos é composta
pelo software de nível mais baixo e pelo hardware que fornecem
serviços para as camadas superiores.
Exemplo: Intel x86/Windows, Intel x86/Solaris, Intel x86/Mac OS X, Intel
x86/Linux e ARM/Symbian.
Veja a seguir o esquema que mostra as camadas de um sistema
distribuído!
Camadas de um sistema distribuído.
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Tipos de sistemas computacionais
Assista ao vídeo e conheça os tipos de sistemas computacionais, como
os sistemas centralizados e os sistemas paralelos.
No projeto de sistemas computacionais, um dos fatores que devemos
levar em conta é o tipo de sistema que vamos projetar, pois este fator
determina o custo, as técnicas e o esforço necessário para o seu
desenvolvimento.
Os sistemas podem ser agrupados em dois grandes tipos: centralizados
e paralelos.
Sistemas centralizados
Este é o tipo mais antigo, no qual temos a figura de um grande
computador central, o mainframe, que recebe e processa uma grande
quantidade de informações.
Exemplo de sistema centralizado.
A mecânica de seu funcionamento consiste em o usuário acessar o
mainframe e realizar a sua solicitação. O servidor, por sua vez, processa
a requisição, acessa os recursos necessários e produz o resultado.
Um exemplo de sistema centralizado muito utilizado é o de bancos,
sendo esta a melhor opção devido à prioridade dada à segurança e
escalabilidade. Em sua maioria, os bancos comerciais utilizam grandes
mainframes centrais em suas redes de dados, que armazenam e
processam os dados críticos.
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Sistemas paralelos
Neste tipo de sistema, existem vários processamentos ocorrendoao
mesmo tempo para produzir os resultados solicitados.
Este processamento simultâneo das várias partes de uma aplicação
pode ser realizado das seguintes formas:
Em sistemas paralelos, uma aplicação que implica o upload de um
arquivo pelo usuário pode ser dividida em duas partes processadas ao
mesmo tempo, uma que faz a carga da imagem e outra que mostrará a
barra de progresso do carregamento.
Em comparação com sistemas centralizados, a arquitetura paralela é de
gerenciamento mais difícil e necessita de implementação mais robusta
em sua segurança.
Os sistemas paralelos podem ser de dois tipos:

Sistemas paralelos fortemente acoplados.

Em uma máquina com vários
processadores.
Em várias máquinas interligadas
por uma rede de comunicação
de dados se comportando como
um único computador.
Em uma máquina com um único
processador com vários núcleos,
como nas CPUs mais modernas.
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Sistemas paralelos fracamente acoplados.
Sistemas paralelos fortemente acoplados
Um grande conjunto de sistemas computacionais corresponde a este
tipo, como notebook, smartphones, desktops, estações de trabalho e
máquinas servidoras, ou seja, qualquer tipo de computador equipado
com mais de um processador ou, se tiver um único processador, que
este possua em sua arquitetura mais de um núcleo.
Resumindo
Um sistema paralelo fortemente acoplado corresponde, praticamente, a
todos os atuais equipamentos que utilizamos para realizar a execução
de aplicativos.
Em sistemas fortemente acoplados, a comunicação entre os
processadores ocorre utilizando o barramento interno do equipamento e
as várias CPUs/núcleos compartilham a memória principal (conhecida
popularmente como RAM – do inglês, Random Access Memory) do
equipamento.
Como a arquitetura suporta vários processadores, ou núcleos, vários
programas, ou partes diferentes de um mesmo programa, podem ser
executados de forma simultânea.
Sistemas paralelos fracamente acoplados
Este tipo se aplica aos sistemas de maior escala, sempre conectados
por rede de computadores. Ele é composto de máquinas distintas,
podendo cada uma delas ser individualmente do tipo fortemente
acoplada, que trabalham em conjunto, de forma coordenada, para
realizar o processamento solicitado e produzir o resultado pretendido.
Exemplos típicos deste tipo são os sistemas implementados na
arquitetura cliente servidor e arquitetura ponto a ponto, de amplo uso
tanto na internet como em redes privadas.
Em relação aos sistemas fortemente acoplados, os fracamente
acoplados possuem algumas vantagens e desvantagens, acompanhe!
Arquitetura cliente servidor
Essa é a arquitetura de rede mais conhecida e utilizada nos sistemas
informatizados. Nela temos presente a figura do computador que fornece
os serviços, denominado servidor, e do computador que demanda o uso do
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serviço, denominado cliente. É o caso que você está vivenciando neste
momento, já que seu browser (o cliente) acessa o conteúdo deste estudo
fornecido por um servidor de páginas web.
Arquitetura ponto a ponto
Também conhecida como arquitetura peer-to-peer, ou simplesmente P2P,
tem como característica o fato de não existir a figura do servidor e do
cliente de forma marcada. Todas as máquinas da rede podem
eventualmente fornecer um serviço ou demandar o serviço oferecido por
outra máquina.
É o que ocorre, por exemplo, quando você compartilha uma foto utilizando
o bluetooth com um amigo após ter pareado os seus celulares. Outro
exemplo típico é baixar arquivos via torrent.

A flexibilidade e a
escalabilidade, sendo
muito mais simples
acrescentar mais poder
computacional, pois
basta realizar o
acréscimo de novas
máquinas.

A velocidade de
transferência de dados
entre os processadores
é muito menor, já que
nenhuma rede
consegue atingir a
velocidade de
transferência dos
barramentos internos
de uma máquina.
Os sistemas distribuídos são enquadrados neste tipo, já que são
compostos por várias máquinas, interligadas por uma rede de
computadores, que trabalham em conjunto processando as requisições.
Sistemas distribuídos e virtualização
Conheça neste vídeo os sistemas distribuídos e virtualização e faça a
sua implementação em uma máquina virtual.

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A virtualização, atualmente, é muito popular, particularmente nos
ambientes corporativos. Seu grande objetivo é fornecer uma versão
implementada via software das implementações de redes,
armazenamento, hardware e aplicações.
Quando virtualizamos o hardware de um computador, criamos a
denominada máquina virtual (Virtual Machine – VM), que nos permite,
por exemplo, instalar o Sistema Operacional Linux na VM a partir de um
equipamento físico que utiliza o Windows. Este esquema permite ainda
que em um único equipamento físico tenhamos várias máquinas
virtuais, cada uma com o seu próprio sistema operacional.
Saiba mais
O hardware de um computador é composto por memória RAM,
processador, placas de vídeo, placa de rede, disco rígido entre outros.
Outra utilização muito comum é na criação de redes virtuais, nas quais
se configura em uma mesma rede física várias virtuais, cada uma com
uma configuração personalizada e adequada às necessidades dos
usuários.
A virtualização possui três componentes principais:
 Hospedeiro
É a máquina física em que existem máquinas
virtuais.
 Convidado
São as máquinas virtuais ou computadores
virtualizados.
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Veja a seguir a interação dos três componentes principais da
virtualização e exemplos de como são compostos.
Componentes da virtualização.
Para o usuário, a virtualização é transparente, pois ele não tem como
saber se está acessando de forma remota uma máquina virtual ou real,
nem se a rede que o atende é virtual ou não.
Arquitetura de virtualização
O software que permite emular uma máquina física é, de maneira
genérica, chamado de hypervisor, sendo responsável por desacoplar a
máquina física da virtual, bem como alocar os recursos da máquina
física, de acordo com a necessidade da máquina virtual.
 Camada de virtualização
É o software que permite criar sistemas convidados
sobre sistemas hospedeiros.
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As máquinas físicas são tipicamente chamadas de hosts (hospedeiros),
e as máquinas virtuais, de guests (convidados), veja!
Arquitetura da virtualização.
Programas para criar máquinas virtuais
Existem vários softwares nos quais é possível criar e administrar
máquinas virtuais, e os mais populares são VirtualBox, VM Ware e
Hyper-V Microsoft. Neste módulo, vamos utilizar o VirtualBox, fabricado
pela Oracle. Esse software tem uma licença do tipo GNU General Public
License (Licença Pública Geral GNU), GNU GPL ou simplesmente GPL. A
licença GPL permite a utilização e o estudo do software de maneira livre
para quaisquer fins.
Instalação do VirtualBox
Para fazer o download do instalador, faça uma pesquisa no Google!
Pesquisa para download do VirtualBox.
Na página acessada, escolha o programa adequado ao seu sistema
operacional, no caso do nosso exemplo, o Windows.
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Download do VirtualBox.
Após o download do instalador, devemos selecionar a opção Next.
Download do VirtualBox.
Agora devemos escolher quais elementos da instalação queremos e
qual será o local de instalação. Nonosso caso, deixaremos tudo
conforme o padrão. Após essas configurações, devemos selecionar
“Next”.
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Download do VirtualBox.
Se necessário, clique em Yes nas próximas telas e finalmente em Install.
Download do VirtualBox.
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Download do VirtualBox.
Download do VirtualBox.
Criando uma máquina virtual
Após a instalação, inicie o VirtualBox a acesse a tela de gerenciamento
e clique em Novo.
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Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Dentro da opção Novo, podemos definir todas as configurações de
nossa máquina virtual, como seu nome, sistema operacional,
quantidade de memória RAM, capacidade de disco rígido,
processamento, entre outras ou então utilizar o assistente conforme
faremos neste exemplo.
Para isso, defina o nome da máquina e selecione a imagem ISO do
Sistema Operacional a ser utilizado, no caso o Ubuntu Server 22.04.1. A
seguir, clique em Próximo.
Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Na tela seguinte, clique novamente em Próximo.
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Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Defina o tamanho da memória RAM e a quantidade de CPUs e clique em
Próximo.
Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Defina o tamanho do disco rígido virtual a ser utilizado e mais uma vez
clique em Próximo.
Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Confira o sumário da instalação e, se estiver tudo correto, clique em
Finalizar. Caso não, volte e faça as correções.
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Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Após a criação, a máquina irá aparecer na lista de VMs e, para inicializá-
la, basta clicar em Iniciar. Na primeira execução, será realizada a
instalação do S.O. antes da abertura. Nas demais, a máquina será aberta
para uso.
Criação de uma máquina virtual no VirtualBox.
Sistemas distribuídos e computação
em nuvem
Assista ao vídeo e aprenda a criar uma instância de máquina virtual em
provedor de serviço na nuvem, usando como exemplo o serviço de
nuvem da Amazon Web Service (AWS).
Modelos de serviço em nuvem
A computação em nuvem é uma tendência muito forte nos dias de hoje
e implica necessariamente utilizar virtualização em algum nível.
Este modelo abarca três grandes camadas: a aplicação, a plataforma e a
infraestrutura. Confira!
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Camadas de computação em nuvem.
Cada uma dessas camadas determina o modelo de serviço oferecido
pelo provedor, com o consequente nível de virtualização.
Os modelos de serviço podem ser:
O consumidor contrata o acesso a um hardware especificado.
Em geral, os recursos de TI disponibilizados via IaaS não são
previamente configurados e o consumidor terá a
responsabilidade de instalar, configurar e manter os serviços de
software de que precise.
Consiste em um ambiente pronto para uso. Diferentemente do
modelo IaaS, no PaaS os recursos de TI (ex.: softwares) já estão
instalados e configurados. Um pacote de produtos e ferramentas
são disponibilizados prontos para uso.
Infraestrutura como um serviço (IaaS – Infrastructure as a
Service) 
Plataforma como um serviço (PaaS – Platform as a
Service) 
Software como um serviço (SaaS – Software as a Service) 
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Quando um aplicativo executado na nuvem é disponibilizado
como um serviço ou uma utilidade, então temos um típico
cenário de SaaS. Existe um grande mercado de produtos de
softwares que podem ser contratados. Ao usar o ambiente de
nuvem para executar um aplicativo, o consumidor fica livre de
todo o trabalho necessário para o gerenciamento e controle de
servidores de armazenamento, sistemas operacionais, rede e
hardware, entre outros.
Agora vamos conferir um resumo das principais características e
usuários de cada modelo de serviço.
IaaS PaaS
Você
Gerencia/Controla
Sistema
Operacional
Aplicações
Bibliotecas e
Componentes
Aplicações
Recursos
Virtualizados
Servidores
Armazenamento
Rede
Servidores
Armazenamento
Rede
Sistema
Operacional
Bibliotecas e
Componentes
Quem Utiliza
Gerentes de
Sistemas
Desenvolvedore
Serviços
Máquinas Virtuais,
CPU, Redes,
Memória, etc.
Desenvolviment
Implantação,
Integração e Tes
Tabela: Modelos de Serviço na Computação em Nuvem
Sidney Venturi.
O serviço de nuvem da Amazon (AWS - Amazon Web Service)
Em essência, a plataforma AWS é um dos diversos provedores de
computação em nuvem disponíveis no mercado, e oferece serviços de
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armazenamento, rede, computação remota, e-mail, desenvolvimento de
aplicativos móveis, e segurança.
A AWS é disponibilizada por meio de dois produtos, o EC2 que é o
serviço da Amazon, e o S3, que é o serviço de armazenamento. A AWS é
considerada o provedor de nuvem líder de mercado, dado que possui a
maior fatia do mercado de adoção de nuvens públicas (dados de 2019).
Ela atende a gigantes mundialmente conhecidas, como Netflix,
Instagram, Adobe, Siemens, Autodesk, Avianca Linhas Áreas, General
Eletric, Gol Linhas Áreas, LG, McDonalds, Mercado Livre, Shell e
Samsung.
Aqui, focaremos no EC2 e ver como podemos criar um servidor Virtual
na AWS.
Criando uma conta no AWS
A AWS é um serviço pago, porém disponibiliza alguns recursos gratuitos
por tempo indeterminado e permite, ainda, que por um ano, respeitados
alguns limites de consumo de recursos, você estude e teste as soluções
disponibilizadas.
Para poder utilizar os recursos, primeiramente você deve criar uma
conta de acordo com os seguintes passos:
Acesse o site da AWS, da Amazon, versão em português, e clique em
Crie uma conta da AWS, conforme indicado.
Criação de uma conta na AWS.
Na tela seguinte, cadastre o seu e-mail e um nome para a sua conta e
clique em Verificar endereço de e-mail indicados pelas setas amarelas
na imagem.
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Criação de uma conta na AWS.
Na tela seguinte, preencha o código de verificação enviado para o e-mail
cadastrado e clique em Verificar.
Criação de uma conta na AWS.
A seguir, cadastre a senha do usuário raiz e clique em Continuar.
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Criação de uma conta na AWS.
Preencha as informações de contato e clique em Continuar.
Criação de uma conta na AWS.
Informe os dados de faturamento e clique em Continuar.
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Criação de uma conta na AWS.
Cadastre o seu telefone e clique mais uma vez em Continuar.
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Criação de uma conta na AWS.
Confirme sua identidade.
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Criação de uma conta na AWS.
Selecione Suporte Gratuito e conclua o cadastramento.
Criação de umaconta na AWS.
A seguir, na última tela, clique em Acesse o Console de Gerenciamento
da AWS.
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Criação de uma conta na AWS.
Criando sua primeira instância
Para criar sua instância, que é como a AWS chama as máquinas
virtualizadas, siga os seguintes passos:
No console, clique em EC2.
Criação de uma instância na AWS.
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No painel do EC2, selecione Executar instância.
Criação de uma instância na AWS.
A próxima tela é a de criação de instância que possui vários campos.
Inicie preenchendo o nome do servidor.
Criação de uma instância na AWS.
Selecione, a seguir, o tipo de máquina virtual que você deseja. No
exemplo, está sendo selecionado um servidor Windows.
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Criação de uma instância na AWS.
Em Tipo de instância deixe o que foi sugerido.
Criação de uma instância na AWS.
Em Par de chaves, clique em Criar um novo par. As chaves serão
necessárias para você poder acessar a instância posteriormente.
Criação de uma instância na AWS.
Escolha um nome para o par de chaves e clique em Criar par de chaves.
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Criação de uma instância na AWS.
Após clicar, será feito o download em seu computador do arquivo de
chave, salve-o em um lugar seguro para que depois você possa acessar
a instância. Após o download da chave, deixe as outras opções como
sugeridas e verifique o resumo da criação. Se estiver tudo correto, clique
em Executar instância.
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Criação de uma instância na AWS.
A instância será criada e inicializada.
Criação de uma instância na AWS.
Para ver todas as instâncias que você criou, clique no botão Visualizar
todas as instâncias.
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Criação de uma instância na AWS.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Amazon Elastic Compute Cloud é uma parte central da plataforma
de cloud computing da Amazon.com, Amazon Web Services. O EC2
permite que os usuários aluguem computadores virtuais nos quais
rodam suas próprias aplicações. Considerando a criação de uma
instância na AWS EC2, marque a opção que representa o modelo de
entrega de computação em nuvem trabalhado.
Parabéns! A alternativa D está correta.
O procedimento apresentado corresponde à criação de uma
instância de um servidor Windows Server e representa um típico
exemplo de IaaS – Infrastructure as a Service. O que fizemos
A PaaS
B SaaS
C XaaS
D IaaS
E NaaS
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representa a ideia de que um servidor (hardware + software) on-
premise seria substituído pela instância AWS EC2 criada.
Questão 2
Um sistema de processamento distribuído é um sistema que
interliga vários nós de processamento de maneira que um processo
de grande consumo seja executado no nó "mais disponível", ou
mesmo subdividido por vários nós. Os sistemas distribuídos podem
ser divididos em quatro camadas:
I. Sistema Operacional.
II. Aplicativos e Serviços.
III. Computador hardware de Rede.
IV. Middleware.
Constituem a chamada plataforma:
Parabéns! A alternativa D está correta.
A plataforma em sistemas distribuídos corresponde às
características do hardware e do software mais próximo do
A I e II.
B II e III.
C III e IV.
D I e III.
E I e IV.
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equipamento físico correspondendo ao sistemas operacional e aos
equipamentos eletrônicos do computador e da rede.
2 - Sistemas de banco de dados
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar os componentes de um sistema de banco
de dados.
Dados e informação
Conheça neste vídeo a diferença entre dados e informação e analise os
componentes de um sistema de banco de dados.
O que são dados?
Segundo a definição de Ferreira et al. (1999, p. 602), dado é o “princípio
em que se assenta uma discussão” ou o “elemento ou base para a
formação de um juízo”.
Tomando um ponto de vista mais filosófico, dado é “o que se apresenta
à consciência como imediato, não construído ou não elaborado”
(FERREIRA et al. 1999, p. 602). Essas definições são úteis para
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exemplificar o termo dado e situar sua definição de um ponto de vista
mais humano.
Dados numéricos.
Computacionalmente falando, podemos definir dado como um valor
armazenado e que por si só não quer dizer muita coisa. Uma lista de
números, por exemplo, 10, 12, 20, 21, 23, 38 não nos fornecem nenhum
significado, mas por assim dizer, são os dados obtidos e anotados de
alguma forma.
A necessidade de armazenar os dados precede a criação do conceito de
sistemas de banco de dados. Antigamente, os dados eram
armazenados em arquivos, normalmente eram associados a um único
sistema de aplicação gerando, por consequência, redundância de dados
quando os mesmos dados se faziam necessários em outros sistemas.
Sistemas de informação
Podem ser tecnicamente definidos como um conjunto de componentes
que coletam, processam, armazenam e distribuem informações para
suportar a tomada de decisão e o controle das operações de uma
organização.
Um sistema de informação contém informações sobre pessoas, lugares
etc. de dentro da organização ou do ambiente externo à organização,
com o qual a organização mantém constante intercâmbio.
Há basicamente três níveis de intercâmbio de informações:
Ambiente externo
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Podemos definir três atividades básicas em um sistema de informação,
por meio das quais ele produz as informações necessárias para a
tomada de decisão e controle das operações dentro da organização,
veja!

Entrada (input)
Coleta os dados dentro da organização ou do ambiente externo para o
processamento.

Processamento
Converte os dados coletados colocando-os em uma forma inteligível.

Saída (output)
Distribui as informações processadas para os usuários ou para outras
atividades, ou armazena-os para futura utilização.
Os sistemas de informação também necessitam de realimentação
(feedback). A saída (output) retorna aos membros da organização para
avaliação e correção dos dados coletados e processados.
Organização
Sistemas de informações
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Sistemas de informação.
O desenvolvimento de sistemas de informações evoluiu de sistemas
tradicionais para sistema de banco de dados ao longo do tempo.
Tipos de sistemas de informação
Confira no vídeo os tipos de sistemas de informação: sistemas
tradicionais e sistemas de bancos de dados.
Sistemas tradicionais
São baseados no uso de arquivos que normalmente são associados a
um único sistema de aplicação trazendo, por consequência, redundância
de dados quando os mesmos dados se faziam necessários em outros
sistemas.
A maioria das organizações desenvolve sistemas de informação à
medida que se tornam necessários, utilizando, cada um, o seu próprio
conjunto de programas, arquivos e usuários.
Podemosnotar que:
Cada aplicação possui seus próprios arquivos de dados.
Se uma aplicação compartilha dados com outras aplicações, esses
dados devem ser duplicados.
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Qualquer alteração no modelo de dados implica em alterar o código
da aplicação.
Confira agora a estrutura de um sistema baseado em arquivo!
Sistemas baseados em arquivos.
O esquema apresentado acaba acarretando:
 Redundância de dados
Trata-se da duplicação dos mesmos dados em dois
ou mais arquivos. O problema com a redundância é
que as mudanças ao serem feitas no arquivo de
uma aplicação não são automaticamente
realizadas nos arquivos das outras aplicações,
gerando a falta de integridade dos dados.
 Dependência entre programas e dados
Programas e dados desenvolvidos e organizados
para uma aplicação são incompatíveis com os
programas e dados organizados diferentemente
para outro aplicativo. Os aplicativos tradicionais de
banco de dados de arquivos são caracterizados por
essa dependência.
 Custo excessivo em software
Resultam da criação, documentação e
acompanhamento de muitos arquivos e aplicações
dif t
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Sistemas de banco de dados
Um banco de dados é uma coleção de dados organizados de tal forma
que possam ser acessados e utilizados por muitas aplicações
diferentes. Ou seja, em vez de armazenar dados em arquivos separados
para utilização, os dados são armazenados e organizados em um só
local, permitindo compartilhamento e inter-relacionamento por múltiplos
usuários.
A fim de usar a abordagem de banco de dados para o gerenciamento de
dados, foi necessário um software adicional – um sistema de
gerenciamento de banco de dados (SGBD). O SGBD consiste em um
grupo de programas que pode ser usado como uma interface entre o
banco de dados e um usuário ou um banco de dados e um programa
aplicativo. Veja!
Sistemas baseados em banco de dados.
Componentes de um sistema de banco de dados
Note os seguintes componentes de um sistema:
Componentes de um sistema de banco de dados.
diferentes.
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Agora vejamos a descrição desse sistema a partir de Elmasri e Navathe
(2011).
Sistema de informações, computadorizado, que possibilita o
armazenamento, manuseio, alteração e divulgação das
informações armazenadas. Essas informações se fazem
representar por dados organizados e formatados de maneira que
sejam conhecidos e utilizados pelos usuários.
Os programas são escritos em uma linguagem de front-end,
possibilitando o acesso do usuário aos dados contidos no
banco. Já as consultas representam as informações solicitadas
pelo usuário ao banco de dados.
Coleção de programas que permite aos usuários criarem e
manipularem uma base de dados. Um SGBD é, assim, um
sistema de software de propósito geral, que facilita o processo
de definir, construir e manipular a base de dados de diversas
aplicações.
Módulo do SGBD responsável por determinar a forma de
executar a consulta solicitada pelo usuário, via aplicação. Realiza
a interpretação do comando (análise sintática, léxica e
semântica) e elabora o plano de execução do comando,
estabelecendo a forma de acessar fisicamente os dados.
Sistema de banco de dados 
Programas aplicativos e consultas 
Sistema gerenciador de banco de dados (SGBD) 
Software para processar consultas/manipulação 
Software para acessar dados armazenados 
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Módulo do SGBD responsável pelo controle do acesso físico aos
dados.
Conjunto de valores armazenados pelo banco de dados em seus
arquivos.
Armazena metadados, ou seja, informações referentes ao tipo e
organização dos dados do banco.
Abordagem de banco de dados
Confira no vídeo os principais aspectos sobre as características e
vantagens da abordagem de banco de dados.
Características da abordagem de banco de dados
Conheça cada característica dessa abordagem!
Autoinformação
Na abordagem banco de dados, o SGBD mantém não somente os
dados, mas também a forma como são armazenados, contendo uma
descrição completa do banco de dados. Essas informações são
armazenadas no catálogo do SGBD, o qual contém informações como a
estrutura de cada arquivo, o tipo e o formato de armazenamento de
cada tipo de dado, restrições etc. A informação armazenada no catálogo
Dados 
Catálogo 
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é chamada de MetaDados. No processamento tradicional de arquivos, o
programa que irá manipular os dados deve conter este tipo de
informação, ficando limitado a manipular as informações que ele
conhece. Utilizando a abordagem de banco de dados, a aplicação pode
manipular diversas bases de dados diferentes.
Separação entre programas e dados
No processamento tradicional de arquivos, a estrutura dos dados está
incorporada ao programa de acesso. Dessa forma, qualquer alteração
na estrutura de arquivos implica a alteração no código fonte de todos os
programas. Já na abordagem banco de dados, a estrutura é alterada
apenas no catálogo, não havendo necessidade de alterar os programas.
Abstração de dados
O SGBD deve fornecer ao usuário uma representação conceitual dos
dados, sem fornecer muitos detalhes de como as informações são
armazenadas. Um modelo de dados é uma abstração de dados utilizada
para fornecer esta representação conceitual utilizando conceitos lógicos
como objetos, suas propriedades e seus relacionamentos. A estrutura
detalhada e a organização de cada arquivo são descritas no catálogo.
Múltiplas visões de dados
Como um conjunto de informações pode ser utilizado por um conjunto
diferenciado de usuários, é importante que esses usuários possam ter
“visões” diferentes da base de dados. Uma “visão” é definida como um
subconjunto de uma base de dados, formando desse modo, um
conjunto “virtual” de informações.
Vantagens da abordagem de banco de dados
Conheça a seguir algumas vantagens dessa abordagem!
Possibilita a eliminação de dados privativos de cada sistema. Os
dados comuns a mais de um sistema são compartilhados,
mantendo-se uma única informação, a ser consultada por vários
sistemas.
Redução ou eliminação de redundâncias 
Eliminação de inconsistências 
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Por meio do armazenamento da informação em um único local
com acesso descentralizado. A inconsistência acontece quando
um mesmo campo tem valores distintos em sistemas diferentes.
Exemplo, o estado civil de uma pessoa é solteiro em um sistema
e casado em outro. Isso ocorre porque o campo em um sistema
foi atualizado e no outro não. Quando o dado é armazenado em
um único local e compartilhado pelos sistemas, esse problema
não ocorre.
Permite a utilização simultânea e segura de um dado por mais de
uma aplicação ou usuário, independentemente da operação que
esteja sendo realizada. Apenas deve ser observado o processo
de atualização concorrente, para não gerar erros de
processamento, atualizar simultaneamente, ou seja, o mesmo
campo do mesmo registro. Os aplicativos são por natureza
multiusuários.
Definem, para cada usuário, o nível de acesso (leitura, leitura e
gravação ou sem acesso) ao arquivo e/ou campo. Este recurso
impede que pessoas não autorizadas utilizem ou atualizem
determinado arquivo ou campo.
Permite que os campos armazenados na base de dados sejam
padronizados segundo um determinado formato (padronização
de tabela, conteúdo de campos etc.),seguindo critérios com
padrões preestabelecidos pela organização. Exemplo, para o
campo "Sexo" somente será permitido armazenamento dos
caracteres M ou F.
Compartilhamento de dados 
Restrições de segurança 
Padronização dos dados 
Independência dos dados 
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A recuperação das informações pelos programas de aplicação
deve ser totalmente independente da maneira com que os dados
estão fisicamente armazenados. Este conhecimento do formato
de armazenamento do campo é totalmente transparente para o
usuário. A independência dos dados permite que:
Os programas de aplicação definam apenas os campos que
serão utilizados, independente da estrutura interna dos
arquivos.
Ao incluir novos campos no arquivo, a manutenção seja feita
apenas nos programas que utilizam esses campos, não
sendo necessário alterar os demais programas. Obs.: Nos
sistemas tradicionais, este tipo de operação requer a
alteração no layout de todos os programas do sistema que
utilizam o arquivo.
Consiste em impedir que determinado código ou chave em uma
tabela não tenha correspondência em outra. Exemplo, um código
de determinada disciplina na tabela “Histórico Escolar” sem a
sua descrição na tabela “Disciplina”.
Arquitetura e usuários em sistemas
de banco de dados
Neste vídeo, conheça a arquitetura 3 esquemas, seus componentes, e
identifique os principais usuários em sistemas de banco de dados.
Arquitetura três esquemas
Manutenção da integridade 
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Visando facilitar o desenvolvimento de sistemas e realçar as vantagens
da utilização de sistemas de banco de dados, foi criada a arquitetura
três esquemas, cuja principal meta é separar as aplicações do usuário
do banco de dados físico. Confira!
Esquema interno
Descreve a estrutura de armazenamento físico do banco de dados;
utiliza um modelo de dados e descreve detalhadamente os dados
armazenados e os caminhos de acesso ao banco de dados.
Esquema conceitual
Descreve a estrutura do banco de dados como um todo; é uma
descrição global do banco de dados, que não fornece detalhes do modo
como os dados estão fisicamente armazenados.
Esquema externo
Descreve as visões do banco de dados para um grupo de usuários; cada
visão descreve quais porções do banco de dados um grupo de usuários
terá acesso.
Veja esta imagem e entenda melhor os tipos de esquema apresentados!
Arquitetura 3 esquemas.
Usuários de banco de dados
A implantação e a utilização de um SGBD envolvem uma gama de
profissionais em diferentes níveis e especialidades dentro de uma
organização. De acordo com as bibliografias pesquisadas, foi possível
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localizar alguns profissionais e suas atividades em um banco de dados.
Estes são os profissionais:
Analista de sistema
Determina especificações dos usuários funcionais na
organização e define parte do projeto lógico do sistema de
acordo com a necessidade do seu negócio ou departamento.
Programador de aplicação
Implementa as especificações avaliadas pelo analista de
sistema produzindo programas escritos na linguagem
hospedeira (por exemplo, Cobol, PL/SQL, C# etc.) e então,
testam, depuram, documentam e mantêm estes programas.
Projetista de banco de dados
É responsável por identificar os dados a serem armazenados
no banco de dados e escolher estruturas apropriadas para
representar e armazenar tais dados. É responsabilidade destes
projetistas obter requisitos necessários dos futuros usuários
do banco de dados para que o projeto de banco de dados
possa ser capaz de dar suporte a todos os níveis e
departamentos da organização.
Administrador de banco de dados
Supervisiona e gerencia o compartilhamento dos usuários na
utilização do banco de dados. O administrador de banco de
dados é responsável por autorizar acesso ao banco de dados,
coordenar e monitorar seu uso.
Administrador de dados
Tem o objetivo de gerenciar o Modelo de Dados Corporativo,
contribuindo para assegurar a qualidade das informações, a
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integração dos sistemas, a retenção e a disseminação do
conhecimento dos negócios.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Sistemas de banco de dados são compostos por diversos
componentes, cada um deles provendo uma funcionalidade
específica e contribuindo para as características desejáveis do
sistema. Nesse contexto, o componente do sistema que contribui
para a característica da autoinformação é
Parabéns! A alternativa B está correta.
Segundo a característica da autoinformação, um banco de dados
deve possuir metadados, ou seja, informações a respeito da
estrutura de seus dados, armazenar essa estrutura é justamente a
função do catálogo.
A o SGBD.
B o catálogo.
C os aplicativos.
D a base de dados.
E o software para acessar dados armazenados.
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Questão 2
Os sistemas de banco de dados visam facilitar o desenvolvimento
de sistemas e realçar as vantagens da sua utilização. Eles são
organizados em uma arquitetura três esquemas. Nessa arquitetura,
dependendo do tipo de usuário, um esquema será acessado.
Quanto a essa situação, podemos afirmar que
I. Administradores de banco de dados atuam no esquema interno.
II. Desenvolvedores de aplicações atuam no esquema conceitual.
III. Usuários comuns atuam no esquema conceitual.
IV. Analistas de sistema atua no esquema interno.
Estão corretas as afirmativas
Parabéns! A alternativa A está correta.
O administrador de banco de dados atua no esquema interno, o
programador, no esquema conceitual, o analista de sistemas, no
esquema conceitual e os usuários comuns, no esquema externo.
Portanto, estão corretas as afirmativas I e II.
A I e II.
B II e III.
C III e IV.
D I e III.
E I e IV.
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3 - Banco de dados distribuídos BDD
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car as características de sistemas
gerenciadores de banco de dados distribuídos.
Características do SBDD
Assista ao vídeo e conheça as características dos SBDD, veja os bancos
de dados distribuídos e a motivação para o uso desses bancos.
Bancos de dados distribuídos
Um sistema de banco de dados distribuídos constitui um conjunto de
dados que se encontra disperso em vários servidores diferentes,
localizados fisicamente em sites, interligados por uma rede de
comunicações.
Neste tipo de sistema, cada local diferente deve suportar suas
aplicações, bem como as aplicações globais que envolvam mais de um
site ao mesmo tempo.
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Visão geral de um SBDD.
Em um SBDD, temos dois tipos de banco de dados:
Banco local
Funciona de forma similar a um banco de dados centralizado que
atende as demandas de informação dos usuários locais.
Banco global
Enxerga os diversos sites como partes de um todo e atende as
demandas de informações de toda a organização.
O BD local é gerenciado de forma autônoma em relação aos outros
sites, faz uso do sistema operacional local e seu SGBD provê as
seguintes facilidades básicas:
Métodos de acesso
Gerência de processos
Gerência de memória
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Já o BD Global podeser visto como a coletividade dos BDs e
corresponde à implementação do BDD, sendo o SGBD Global o
responsável pela sua gerência, correspondendo a uma aplicação que
funciona integrado ao sistema operacional de redes, pertencendo à
camada de aplicação do modelo de referência OSI/ISO, tornando
transparente todos os problemas de comunicação de dados e
distribuição de recursos da rede de computadores.
Neste esquema, cada site da rede possuirá, então, um SBGD local e uma
cópia do SGBD global, caso armazene parte do banco, ou apenas o
gerente de transações, caso não armazene parte do banco.
O projeto de um BDD difere do processo de projeto tradicional de bancos
de dados pelo acréscimo do planejamento de como realizar a
distribuição dos dados com a utilização de duas técnicas básicas:
Modelo de referência OSI/ISO
Open Systems Interconection/ International Standards Organization – é
uma arquitetura de rede voltada para facilitar a interconexão de redes de
comunicação heterogêneas.

Fragmentação
As tabelas são divididas em vários fragmentos armazenados em sites
diferentes. Há o particionamento do BD.

Replicação
O sistema mantém cópias da mesma tabela em sites diferentes,
podendo essas cópias serem réplicas ou extratos.
Mas qual seria a diferença entre réplica e extrato?
Réplica é qualquer duplicação de dados onde se admite a
atualização.
Extrato é qualquer duplicação de dados que nunca será atualizada,
ou seja, a cópia é planejada para operações somente de leitura.
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Motivação para uso de banco de dados distribuídos
Tradicionalmente, os sistemas de banco de dados são utilizados de
forma centralizada, ou seja, o banco reside em um único servidor que
executa todas as consultas e acesso ao banco de dados.
Este tipo de sistema apresenta normalmente alguns fatores a seu favor,
particularmente a economia de escala, a facilidade de gerência do
controle da segurança da integridade e da implantação de padrões.
O desenvolvimento da tecnologia de redes de computadores, associado
ao objetivo de tornar os dados mais facilmente disponíveis ao usuário
final em aplicações geograficamente dispersas, levou ao
desenvolvimento de soluções de distribuição de sistemas, incluindo os
bancos de dados.
Além disso, devemos levar em conta que sistemas centralizados
apresentam vulnerabilidade maior a falhas e nem sempre permitem um
crescimento gradativo da capacidade computacional instalada de forma
simples e adequada. Em resumo, podemos afirmar que BDD são
atrativos pelos seguintes fatores:
Economia de escala
O custo por unidade de trabalho decresce à medida que o tamanho do
processador cresce (Lei de Grosch).
 A estrutura organizacional ou geográfica do
empreendimento dá maior autonomia e
responsabilidade local ao usuário, mas preservando
uma visão unificada dos dados.
 O desenvolvimento de redes de comunicação de
dados permitiu a interligação de muitos
processadores independentes de forma confiável e
com custo previsível.
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Sistema gerenciador de banco de
dados distribuídos (SGBDD)
Conheça neste vídeo o sistema gerenciador, veja seus tipos, as classes
de usuários e as características dos SGBDDs.
O que é um sistema de gerência de BDD?
Os SGBDDs expandem as capacidades dos SGBD normais, de forma que
o armazenamento de um banco de dados possa ser dividido em vários
nós, interligados por uma rede de computadores, mantendo a visão
integrada do banco global.
Esses SGBDDs são atrativos com base nos seguintes pontos de vista:
 Do ponto de vista puramente econômico, o
preço/performance de equipamentos de menor
porte tem melhorado substancialmente, obliterando
o argumento a favor de equipamentos de grande
porte.
 Podem ser projetados de tal forma a melhorar a
disponibilidade e confiabilidade do sistema por
meio da replicação de dados, além de permitirem
um crescimento modular da aplicação
simplesmente acrescentando-se novos
processadores e novos módulos do banco ao
sistema.
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Administrativo
Mesmo existindo compartilhamento global no uso, cada setor
organizacional mantém o controle sobre os seus dados.
Econômico
Diminuem os custos de comunicações de longa distância associados
ao acesso a um único nó central.
Técnico
Facilitam o crescimento modular do sistema e aumentam a
confiabilidade por meio da replicação das partes críticas do banco em
mais de um nó.
E�ciência de acesso
Por meio de um critério judicioso de particionamento e replicação,
permitem colocar os dados próximos ao local onde são mais
frequentemente usados.
Apesar desses aspectos de atração, devemos levar em conta que a
arquitetura de SBDD acarreta dificuldades de implementação sérios,
aumento no custo do desenvolvimento, consumo de recursos e podem
possuir um desempenho duvidoso.
Tipos de SGBDs distribuídos
Os SGBDs podem ser classificados em:
Homogêneos: aparecem com maior frequência quando a aplicação
a que se destinam não existia antes e se caracterizam pelo fato de
os SGBDs locais serem semelhantes, ou seja, oferecem interfaces
idênticas. Usam o mesmo modelo de dados e fornecem os
mesmos serviços em diferentes nós.
Heterogêneos: utilizados normalmente em organizações onde
existem bancos departamentais e individuais que serão integrados
por meio de redes de computadores, visando aproveitar o hardware
e o software já existente.
Interfaces idênticas
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Usam a mesma Linguagem de Definição de Dados (DDL) e Linguagem de
Manipulação de Dados (DML).
Modelo de dados
Redes, hierárquico, relacional etc.
Classe de usuários de um SGBD distribuído
Além dos usuários que existem normalmente nos sistemas de banco de
dados, em banco de dados distribuídos os usuários podem ser
classificados em dois grandes grupos:
Usuários locais
Têm contato apenas com o banco de dados local ao nó, residindo
e interagindo apenas com o SGBD local.
Usuários globais
Observam o banco de dados distribuído como um todo e
acessam os dados por meio das interfaces do SGBD global.
Veja a seguir alguns exemplos de usuários:
Administrador do banco, ("database administrator") responsável
pela definição e manutenção do banco.
Analistas e programadores de aplicação, responsáveis pelo
desenvolvimento de aplicações sobre o banco de dados.
Usuários casuais, como gerentes, que usualmente não são
programadores treinados e fazem uso do banco irregularmente.
Usuários paramétricos, como caixas de banco, que fazem uso do
banco de dados por meio de transações paramétricas pré-
programadas.
Características dos sistemas gerenciadores
Em BDDs, as aplicações não precisam se preocupar em conhecer a
distribuição dos dados pelos diversos BD locais nem precisam conhecer
os detalhes dos caminhos de acesso aos servidores pela rede. Visando
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prover esta transparência para as aplicações, os SGBDDs devem possuir
as seguintes características:
 Autonomia local
Cada BD local deve ser proprietário de seus dados e
realizar a sua gerência. Para os usuários locais, o
acesso aos seus dados deve se comportar como se
estivesse sendo utilizado um BD centralizado
independente.
 Independência de replicação
Os usuários não devem ter ciência de que os dados
estão replicados, tornando transparente para eles
as redundâncias existentes.
 Independência de fragmentação
Os usuários não devem ter ciência da fragmentação
existente nos dados, para eles deve existir umavisão única.
 Não dependência de um site central
Nenhum site do sistema deve possuir autoridade
sobre os demais, todos devem possuir uma cópia
dos requisitos de segurança e do esquema do
banco de dados.
 Operação contínua
C d l l i t i j é
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Cada local possui autonomia, ou seja, é
independente dos demais. No entanto, para que
formem um sistema, devem cooperar entre si. Para
tal, deve prover a confiabilidade e a disponibilidade.
 Independência de localização
A localização dos BD e seus servidores na rede de
computadores deve ser transparente para os
usuários e aplicações.
 Processamento de consultas distribuídas
As consultas realizadas pelos usuários que exijam
o acesso a diferentes BD locais devem ser
realizadas sob a supervisão automática pelo
SGBDD Global.
 Gerência de transações distribuídas
As alterações realizadas nos BD locais por uma
transação devem ser, de forma consistente, tratada
pelo SGBDD global de forma a garantir o controle
de recuperação e o controle de concorrência.
 Independência de hardware
As diferenças da arquitetura de hardware entre os
diversos servidores devem ser transparentes para
as aplicações.
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Con�abilidade
Sistemas distribuídos devem continuar a funcionar em caso de falha em
algum de seus componentes, ainda que com menor desempenho.
Disponibilidade
Devido à replicação os dados possuem uma maior disponibilidade pelas
várias cópias dispersas em diferentes sites.
Controle de recuperação
Deve ser garantido que em um BDD a transação seja atômica (tudo ou
nada) de forma similar ao que ocorre em sistemas de banco de dado
centralizados.
 Independência de sistema operacional
De forma similar ao hardware, uma aplicação deve
poder acessar sistemas distintos sem restrições
devido às suas diferenças de plataforma de
software.
 Independência de rede
Para os usuários e aplicações, a utilização dos
protocolos de redes, incluindo a conversão entre as
arquiteturas de diferentes redes, deve ser
transparente.
 Independência de banco de dados
Apesar de cada BD local poder utilizar um SGBD
diferente, o armazenamento e a recuperação dos
dados entre os diversos sites devem ser possíveis.
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Controle de concorrência
Normalmente, realizado utilizando mecanismo de bloqueio de forma similar
ao que ocorre em sistemas de banco de dado centralizados.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Sistemas gerenciadores de banco de dados distribuídos possuem
uma série de características importante para o seu funcionamento.
Quanto a essas características, podemos afirmar que
I. Os usuários e as aplicações não precisam saber a localização
física dos servidores para poder acessar os dados.
II. As aplicações e consultas precisam levar em conta as
especificidades do hardware do servidor.
III. Somente SGBD de um mesmo fabricante podem ser utilizados
nos diversos sites do sistema.
IV. Cada site deve possuir controle de seus próprios dados.
Estão corretas as afirmativas
A I e II.
B II e III.
C III e IV.
D I e III.
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Parabéns! A alternativa E está correta.
A afirmativa I está correta e corresponde à independência de
localização. Já a afirmativa II está errada, pois viola a
independência de hardware. A afirmativa III está errada, pois viola a
independência de banco de dados. Por fim, a afirmativa IV está
correta, correspondendo à autonomia local.
Questão 2
Sistemas de banco de dados distribuídos, além da modelagem
tradicional dos dados, implicam realizar o projeto de sua
distribuição a partir de duas técnicas básicas: a fragmentação e a
replicação. Quanto às referidas técnicas, podemos afirmar que:
I. A distribuição de cópia das tabelas por vários sites caracteriza a
fragmentação.
II. Extratos de tabelas não podem ser atualizados.
III. O particionamento de uma tabela caracteriza a sua replicação.
Estão corretas a(s) as afirmativa(s):
E I e IV.
A Somente I.
B Somente II.
C Somente III.
D I e II.
E II e III.
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Parabéns! A alternativa B está correta.
A I está errada porque a distribuição de copias das tabelas
caracteriza a replicação, não a fragmentação. E a afirmação III está
errada, pois o particionamento de uma tabela caracteriza a
fragmentação e não a replicação.
4 - Arquitetura de BDD
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car as arquiteturas de banco de dados
distribuídos.
Arquiteturas de bancos de dados
centralizados x distribuídos
Confira neste vídeo um paralelo entre arquiteturas centralizadas e
arquiteturas distribuídas de banco de dados.
Bancos de dados centralizados
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Os bancos de dados nasceram em um ambiente monolítico, ou seja,
eram instalados, configurados e executados em um único computador
central (mainframes).
Em banco de dados centralizados, todos os acessos, consultas e
transações são realizados em um único ponto, no servidor de banco de
dados e isso significa que o equipamento deverá possuir recursos de
hardware (memória, processador, armazenamento de massa etc.) para
suportar toda a carga de processamento exigida pelas aplicações o que
exige, normalmente, um equipamento caro e complexo.
A fusão entre as tecnologias de redes de computadores e a dos bancos
de dados permitiram e evolução desta arquitetura para a de bancos de
dados distribuídos. Repare na imagem um computador acessando dois
bancos de dados distintos.
Computador acessando dois bancos na mesma máquina.
Arquiteturas de distribuição matriz e �lial
Uma forma de realizar a distribuição é o esquema matriz e filial, em que
o grande concentrador de dados fica na matriz que opera o grande
banco de dados da empresa, exigindo grandes investimentos em
hardware e suporte. Nas filiais, ficam bancos menores somente com os
dados necessários ao seu funcionamento.
Quando uma filial necessita acessar dados da outra filial, é realizada
uma comunicação com a matriz a quem caberá obter o resultado
solicitado e enviá-lo ao requisitante.
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A imagem a seguir mostra um cenário onde as filiais somente podem se
comunicar com a matriz e vice-versa, não sendo permitido as filiais se
comunicarem entre si.
Quando uma filial, por exemplo, filial1, necessita de dados da outra, a
consulta deverá ser solicitada à matriz, que possui cópia de todos os
dados das filiais. Caso a matriz ainda não tenha recebido os dados da
filial2, solicitará a atualização de sua própria base de dados e
responderá então a solicitação da filial1. Veja!
Matriz e filial.
Nessa arquitetura, a matriz possui todos os dados, inclusive os de todas
as filiais, exigindo que quando uma filial realizar a atualização de algum
dado, este também deve ser atualizado no banco de dados da matriz.
Vamos imaginar a seguinte situação:
 A filial2 realiza uma venda de produtos que possui
em seu estoque. Nesse caso, o sistema local
realiza a transação efetivando a venda, atualiza seu
banco de dados e solicita também a atualização
dos dados na matriz.
 Porém, se a filial 2 não possui o produto solicitado
em estoque, ela consulta a matriz para saber se
existe o produto em alguma outra filial.A matriz
então verifica que ele existe em seu estoque. Caso
iti i f à fili l2 l d f
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A estrutura dos bancos de dados envolvidos deve ser muito similar,
possuindo todos eles as mesmas tabelas e colunas. Veja a seguir
algumas características!
Vantagens
As filiais não dependem da matriz para efetivar suas
transações, o que permite realizá-las de forma bem rápida
e eficiente.
Se os links de comunicação com a matriz caírem, as filiais
podem continuar a trabalhar normalmente e, ao ser
restabelecida a rede, o banco da matriz poderá ser
atualizado com as transações das filiais.
Caso o banco da matriz sofra um desastre, ele pode ser
recuperado a partir da concatenação dos bancos das
filiais.
Desvantagens
Utiliza uma quantidade maior de servidores de banco de
dados que o esquema centralizado, aumentando o custo
com hardware e licenças de software.
Necessário desenvolver rotinas de pesquisa nas filiais e,
se necessário, na matriz.
positivo, informa à filial2 que ela pode fazer a
venda, atualizando os bancos da matriz e da filial2.
 Se a matriz não possui o produto, ela verifica se ele
existe na filial1. Lembre-se de que a matriz possui
todos os dados das filiais e, por consequência, as
informações de estoque. Caso exista, informa a
filial2 para realizar a venda e solicita à filial1 dar
baixa no estoque atualizando assim os bancos das
filiais e da matriz.
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Aumenta a necessidade de suporte das equipes de TI
devido a existência de filiais.
Arquiteturas de distribuição de base
de dados
Assista ao vídeo e faça uma comparação entre as arquiteturas de
distribuição de bases de dados individuais e hierárquicas.
Distribuição de bases de dados individuais
Uma arquitetura mais flexível é a denominada distribuição de bases
individuais. No qual todos os bancos são individuais e independentes,
não existindo um banco de dados centralizador.
Bases individuais.
Saiba como ocorreria uma transação de vendas entre bancos de dados
individuais e independentes!
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Note que toda essa comunicação somente é possível por existirem links
de dados entre todas as lojas. Algumas vantagens desse tipo de
transação são:

Cada base de dados individual é autônoma e independente das outras,
somente necessitando consulta às demais em casos muito específicos.

Caso a rede de computadores seja interrompida, cada site continuará a
trabalhar normalmente.

Existem caminhos alternativos para acesso de um site para outro.
Mas também há desvantagens, veja!
 A loja A deseja fazer uma venda. Se tiver o produto
em seu estoque, realiza a venda e finaliza a
transação atualizando o seu banco de dados.
 Se a loja A não tiver o produto em estoque, ela irá
consultar todas as outras (B a E).
 Se uma delas, por exemplo C, possuir o produto A
realiza a venda e os bancos de A e C são
atualizados.
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
Utiliza quantidade maior de servidores de banco de dados que o
esquema centralizado, aumentando o custo com hardware e licenças de
software.

Será necessário desenvolver rotinas de pesquisa entre os diversos sites.

São necessários links de maior velocidade para a ligação entre os sites.

Aumenta a necessidade de suporte das equipes de TI devido a
existência de vários sites.
Distribuição de bases de dados hierárquicas
O modelo de bases hierárquicas apresenta uma estrutura semelhante a
uma “árvore de dados” e possui algumas regras específicas para busca
de dados entre os elementos da estrutura hierárquica.
Observe uma imagem de bases de dados hierárquicas.
Bases hierárquicas.
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Essa arquitetura estabelece regras de comunicação entre os sites de
forma que não é possível consultar dados em bancos de mesmo nível,
mas somente no nível superior ou inferior.
Vejamos agora o processamento de uma venda!
Algumas vantagens dessa arquitetura são:

Disciplina o acesso de uma base a outra diminuindo o fluxo geral de
comunicações entre os sites, se comparado com as bases individuais.

 Considere que a loja C deseja fazer uma venda. Se
ela possuir o produto em estoque, realiza a venda e
atualiza o banco ao final da transação.
 Se C não possui o produto, ela consultará B. Se
essa possuir o produto, a venda será realizada e os
bancos de B e C serão atualizados.
 Se B não tiver o produto, poderá consultar D, no
nível inferior ou A no nível superior.
 Neste exemplo, para que uma consulta seja
realizada em F, será necessário que B inicie a
consulta. A seguir A deverá consultar E e este
finalmente consultará F.
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Redução da quantidade de links de comunicação de dados, se
comparado com as bases individuais.
Mas também há desvantagens, veja!

Utiliza uma quantidade maior de servidores de banco de dados que o
esquema centralizado, aumentando o custo com hardware e licenças de
software.

Será necessário desenvolver rotinas de pesquisa obedecendo a
estrutura hierárquica.

Pode gerar uma maior demora na efetivação da transação, devido ao
fato de que o SGBDD necessita obedecer ao acesso hierárquico.

Aumenta a necessidade de suporte das equipes de TI devido a
existência de vários sites.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Sistemas de banco de dados centralizados já eram empregados
antes da implementação de banco de dados distribuídos. Na
comparação entre o centralizado e a distribuição matriz e filial,
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podemos afirmar que o banco distribuído possui como vantagens:
I. Um menor custo de hardware e licenças de software.
II. Permitir o acesso mais rápido aos dados da base local.
III. Utilizar rotinas simples de consultas aos dados.
Qual(is) a(s) afirmativa(s) correta(s)?
Parabéns! A alternativa B está correta.
A afirmativa I está errada, pois como são utilizados vários
servidores, o custo de licenças e hardware aumenta em
comparação com o banco centralizado. A afirmativa II está correta.
A afirmativa III está errada porque terão que ser desenvolvidas
rotinas de consulta específicas para a arquitetura adotada
(Matriz/Filial etc.), ao contrário de um banco centralizado cuja
rotina de pesquisa é bem mais simples.
Questão 2
Observe a distribuição ilustrada:
A Somente I.
B Somente II.
C Somente III.
D I e II.
E II e III.
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Agora, considere que o banco de dados do site E necessita de um
dado que existe no site B e analise a sentença:
(1) Ele enviará a solicitação ao site A.
porque
(2) Na distribuição hierárquica, um site somente se comunica com
os de seus níveis superiores ou inferiores.
Sobre a sentença, podemos atestar que
Parabéns! A alternativa A está correta.
A
as duas afirmações estão corretas e a segunda
justifica a primeira.
B
as duas afirmações estão corretas e a segunda não
justifica a primeira.
C a primeira afirmação é correta e a segunda falsa.
D a primeira afirmação é falsa e a segunda correta.
E as duas afirmações são falsas.
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Na distribuição de bases hierárquicas, o site de um nível somente
pode se comunicar com os seus superiores e inferiores. A figura
apresenta exatamente essa arquitetura. Portanto, o site E para
solicitar dados de B, terá que enviar a solicitação ao site A.
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Considerações �nais
Neste conteúdo, tivemos a oportunidade de entender o que são
sistemas distribuídos, sistemas de banco de dados e como eles
interagem, permitindo a criação de sistemas de banco de dados
distribuídos (BDD).
Vimos ainda as características de um sistema gerenciador de banco de
dados distribuídos e alguns exemplos de arquitetura que podem ser
aplicados à distribuição de dados. Pudemos praticar a virtualização por
meio da criação de uma máquina virtual (Virtual Machine – VM). Esse
esquema permite ainda que em um único equipamento físico tenhamos
várias máquinas virtuais cada uma com o seu próprio sistema
operacional.
Finalmente, vimos a computação em nuvem, que implica
necessariamente usar a virtualização em algum nível, onde criamos
uma instância de máquina virtualizada.
Podcast
Ouça agora uma entrevista sobre os principais fundamentos de um
sistema distribuído, virtualização para os sistemas distribuídos e
características da abordagem de banco de dados.
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Pesquise o Azure, serviço de nuvem da Microsoft, e crie uma conta
gratuita.
Pesquise também sobre a nuvem do Google e crie uma conta gratuita.
Utilizando sua conta da AWS, busque pelo RDS e como pode ser criado
um banco totalmente gerenciado na nuvem da Amazon.
Referências
DATE, C. J. Introdução a Sistemas de Banco de Dados. 7. ed. Campus,
2000.
COULOURIS, G.; DOLLIMORE, J.; KINDBERG, T. Sistemas Distribuídos:
Conceitos e Projeto. 5. ed. Rio de Janeiro: Bookman, 2013.
ELSMARI, R.; NAVATHE, S. Sistemas de Banco de Dados. 6. ed. São
Paulo: Pearson, 2011.
FERREIRA, A. B. H.; ANJOS, M.; FERREIRA, M. B. Novo Aurélio. Século
XXI: o dicionário da língua portuguesa. 3. ed. Rio de Janeiro: Nova
Fronteira, 1999.
SIBERSCHATZ, A; KORTH, H.; SUDARSHAN, S. Sistemas de Banco de
Dados 5. Ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006.
TANEMBAUM, A.; STEEN, M. Sistemas Distribuídos: Princípios e
Paradigmas 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.
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