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Mobile Datenbanksysteme

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Mobile Datenbanksysteme. Mark Thomé INF – M2 – AW1. Agenda. Motivation Grundlagen Replikation und Synchronisation Mobile Transaktionen Anfrageverarbeitung Mobile Datenbanken im Ferienclub Fazit. Agenda. Motivation Grundlagen Replikation und Synchronisation Mobile Transaktionen - PowerPoint PPT Presentation

Text of Mobile Datenbanksysteme

  • Mobile DatenbanksystemeMark ThomINF M2 AW1

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • MotivationKomplexitt der Anforderungen steigtMobile Clients fr Integration von GeschftsprozessenOnline/Offline-SzenarioSpeicher auf mobilen Gerten limitierte Ressourcen Replikation und Synchronisation

    Mobile Datenbanksysteme - Motivation

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • DefinitionenMobiles Datenbanksystem[1]Small-Footprint-DatenbanksystemInstalliert auf mobilem ClientSpeichert Daten dauerhaft und in strukturierter WeiseStellt Datenbankfunktionalitt bereitSpeziell angepasst an die Anforderungen und Bedrfnisse von beschrnkten Ressourcen

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Klassische Client/Server-ArchitekturClient: Initiierender ProzessStellt AnfragenErteilt AuftrgeServer: Reagierender ProzessBearbeitet AnfragenErhlt AuftrgeAnfrage-Antwort-Protokoll:

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Client/Server-Klassifikation

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Verteilte DatenbanksystemeIdee: Transparente Verteilung von Daten und Datenbankfunktionalitt auf verschiedene KnotenJeder Knoten hat eigenes DBSJeder Knoten ist EinstiegspunktAlle Knoten zusammen bilden das verteilte System

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Verteilte Datenbanksysteme: KlassifikationKlassifizierung durch drei Dimensionen:HeterogenittVerteilungAutonomie

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Verteilte Datenbanksysteme: Anforderungen Lokale AutonomieUnabhngigkeitHohe VerfgbarkeitOrttransparenzFragmentierungstransparenzReplikationstransparenzVerteilte AnfrageverarbeitungVerteilte TransaktionsverwaltungHardware-UnabhngigkeitNetzwerkunabhngigkeitDatenbanksystemunabhngigkeit

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Verteilte Datenbanksysteme: SchemaarchitekturGlobales konzeptionelles Schema:Beschreibung des logischen Aufbaus der Gesamt-DatenbankSichert die VerteilungstransparenzGlobales Verteilungsschema:Festlegung der DatenverteilungAuf logischer Ebene eine prdikative Beschreibung der Verteilung (Partitionierung)Auf physischer Ebene die genaue Festlegung des Speicherortes (Allokation)

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Mobile verteilte DatenbanksystemeMobilitt als Erweiterung der Verteilungs-KlassifikationMobile KnotenNetzpartitionierung durch hufige Trennung mobiler Knoten von Gesamtsystem

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • Erweiterte Client/Server-Architektur

    Mobile Datenbanksysteme - Grundlagen

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • Replikation und SynchronisationReplikation: Einfhrung von DatenredundanzSynchronisation: Abgleich von redundanten Daten, die gendert wurdenReplikation und Synchronisation sind fr die Umsetzung eines Offline-Szenarios notwendig

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Vorteile von ReplikationVerfgbarkeitKommunikationskostenPerformanzLastbalancierungDatenverlustOffline-Szenario

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Nachteile von ReplikationSpeicherplatzbedarfKonsistenzsicherungKomplexitt des Systems

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Zielkonflikt der ReplikationForderung an Replikation sind Verfgbarkeit, Konsistenz und KostenAlle drei Forderungen sind gleichzeitig nicht zu erreichenBeispiel: Hohe Verfgbarkeit durch hohe Anzahl von Replikaten erschwert die Konsistenzsicherung

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • ReplikationsstrategienCopy-Update-StrategieFehlerbehandlungKonsistenzsicherung konkurrierender Zugriffe Erstellung einer SerialisierbarkeitsreihenfolgeNutzung von Sperrverfahren, Zeitstempelverfahren sowie semantischen SynchronisationsverfahrenBehandlung von LesetransaktionenBercksichtigung von Alter und Konsistenz

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • ReplikationsdefinitionReplikationsschemadefinition: Definition des Ausschnitts des Datenbankschemas auf der Replikationsquelle, welcher fr die Replikation genutzt wirdBeschreibt Operationen (z.B. lokal nderbar) und zustzliche IntegrittsbedingungenDient als Erweiterung fr den SynchronisationsprozessReplikationsdefinition:Auswahl der zu replizierenden Daten in Abhngigkeit der Replikationsschemadefinition

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • SynchronisationZielsetzungBewahrung bzw. Wiederherstellung eines konsistenten Zustands innerhalb der ReplikationsumgebungProzess bestehend aus zwei Phasen:ReintegrationRckbertragungBidirektional wenn beide Phasen in einem Arbeitschritt abgehandelt werdenUnidirektional wenn nur eine Phase in einem Arbeitsschritt abgehandelt wird

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Replikations- und SynchronisationsverfahrenReplikationsstrategien als Grundlage

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Konsistenzerhaltene VerfahrenPessimistische Verfahren: Erhaltung der Datenkonsistenz durch SperrenROWA (Synchron)Gleichzeitige nderung aller Replikate in einer TransaktionFr mobile Umgebungen nicht geeignetPrimary Copy-Verfahren (Asynchron)nderungen auf einer PrimrkopieFr mobile Umgebungen nur bedingt geeignetQuorum-Verfahren (Asynchron)nderungen nur in Abhngigkeit von verfgbaren ReplikatenFr mobile Umgebungen nur bedingt geeignet

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • Verfgbarkeitserhaltende VerfahrenVirtual Primary-CopyErweiterung des Primary Copy-VerfahrensSynchronisation zwischen virtueller und realer Primrkopie erforderlichSehr gut fr mobile Umgebungen geeignetSnapshot-VerfahrenSnapshot als materialisierte Sicht nicht-lokaler DatenPublish & Subscribe-ModellAuf Snapshots kann whrend Offline-Phase gearbeitet werdenSynchrone oder asynchrone Synchronisation Konflikte mssen erkannt und aufgelst werdenSehr gut fr mobile Umgebungen geeignet

    Mobile Datenbanksysteme - Replikation und Synchronisation

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • Mobile TransaktionenKlassisches ACID-Transaktionskonzept als Grundlage

    Mobile Datenbanksysteme - Mobile Transaktionen

  • Mobile Transaktionen: Klasse 1Kangaroo-TransaktionenBercksichtigt die Bewegung von mobilen Transaktionen, z.B. Wechsel von FunkzellenPreserialisation Transaction Management TechniqueAusfhrung der Transaktion kann temporr unterbrochen werdenOffen-geschachtelte TransaktionenTeiltransaktionen: Mglichst frhzeitiges Freigeben von belegten RessourcenPrewrite-TransaktionenZweistufige Transaktionsausfhrung

    Mobile Datenbanksysteme - Mobile Transaktionen

  • Mobile Transaktionen: Klasse 2Isolation-Only-TransaktionenZiel: Mglichst effiziente TransaktionsverarbeitungNur Isolation-EigenschaftSchwache/Strikte TransaktionenZiel: Mglichst effiziente KonsistenzsicherungErstellen von Clustern innerhalb einer ReplikationsumgebungInnerhalb eines Clusters strikte KonsistenzZwischen Clustern schwache KonsistenzWhrend Offline-Zeitpunkt bildet mobiler Client eigenen Cluster Konfliktauflsung beim Einbinden des mobilen Clusters notwendig

    Mobile Datenbanksysteme - Mobile Transaktionen

  • Mobile Transaktionen: Klasse 2 (2)Promotion-TransaktionenZiel: Konfliktvermeidung durch zustzliche RegelnCompact als Einheit aus zu replizierenden Daten, Datenzugriffsmethoden, Konsistenzbedingungen, Zustandsinformationen und ZusicherungenAusfhrung von Transaktionen auf lokalen CompactsSynchronisation von Compacts mit zentralem Datenbestand mit variablen KorrektheitskriterienSemantische TransaktionenZiel: Konfliktvermeidung durch intelligente Fragmentierung der zu replizierenden Daten

    Mobile Datenbanksysteme - Mobile Transaktionen

  • Mobile Transaktionen: Klasse 2 (3)Provisorische TransaktionenEinfachste Transaktion der Klasse 2Erweiterung des Virtual Primary Copy-VerfahrensTwo Tier-Replikation: mobile und stationre KnotenGrundstzliche Durchfhrung von vorlufigen Transaktionen auf lokalem DatenbestandSynchronisation mit globalem Datenbestand durch nachziehen aller vorlufigen lokalen Transaktionen als Basistransaktion auf Master-KnotenVerteilung der Basistransaktion an alle anderen Knoten Konflikterkennung und Konfliktauflsung notwendigAls einziges Klasse 2 Transaktionsmodell in kommerziellen Produkten verfgbar

    Mobile Datenbanksysteme - Mobile Transaktionen

  • AgendaMotivationGrundlagenReplikation und SynchronisationMobile TransaktionenAnfrageverarbeitungMobile Datenbanken im FerienclubFallbeispielFazit

    Mobile Datenbanksysteme

  • AnfrageverarbeitungBekannte Anfrageverarbeitung (Query-Engine) ist nicht auf leistungsschwachen Gerten einsetzbarAnfragekomplexitt: Anfrageoptimierung nur durch heuristische statt kostenbasierter OptimierungenGewinn: Einsparung von Rechenleistungnderungsdynamik zugegriffener Daten:Bei statischen Daten bringen vorkompilierte Anfragen und materialisierte Sichten (Snapshots) eine PerformanzsteigerungGewinn: Einsparung von SpeichernutzungEnergieverbrauch und Kommunikationskosten

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