Introducción arquitectura base de datos Microsoft SQL Server 2000/2005 Gerardo Arévalo Tamayo Ingeniero de Sistemas – U. Distrital gerardgat@yahoo.com

Componentes en SQL Server 2005 Microsoft SQL Server 2005 es una plataforma de base de datos para transacciones en linea (OLTP) a gran escala, bodegas de datos (data warehousing), y aplicaciones de comercio electrónico; a su vez es un plataforma de inteligencia de negocios con integración de datos, análisis, y soluciones de reporteo.

Database Engine Servicio núcleo del almacenamiento, procesamiento, y seguridad de los datos. Bases de datos relacionales para procesamiento de transacciones en línea (OLTP) Bases de datos para el análisis analítico de los datos (OLAP). Tablas para el almacenamiento de datos, índices, vistas, y procedimientos almacenados. El motor de la base de datos es el servicio núcleo del almacenamiento, procesamiento, y seguridad de los datos. En el motor se crean las bases de datos relacionales para procesamiento de transacciones en línea (OLTP) o para el análisis analítico de los datos (OLAP). Esto incluye crear tablas para el almacenamiento de datos, y otros objetos de la base de datos como índices, vistas, y procedimientos almacenados para visualizar, controlar, y asegurar los datos

Analysis Services OLAP. Se diseñan, crean, y gestionan estructuras multidimencionales. Trabaja con datos de: Bodegas de datos, Data marts, Bases de datos de producción y operación OLAP: En Analysis Services se diseñan, crean, y gestionan estructuras multidimencionales que contienen datos detallados y consolidados obtenidos de múltiples fuentes de datos, tal como las bases de datos relacionales, en un único modelo lógico basado en funciones incorporadas de agrupación de datos. Analysis Services trabaja con datos de bodegas de datos, data marts, bases de datos de producción y operación, facilitando análisis de tanto datos históricos como en tiempo real.

Analysis Services Data Mining: Algoritmos de data mining estándares en la industria. Decision Trees Clustering Time Series Sequence Clustering Association Naïve Bayes Data Mining Designer, con el cual se crean, gestionan, y visualizan las predicciones de los modelos de mining. Lenguaje MDX con el que se crean y manejan consultas complejas a los modelos de predicción. Data Mining: Algoritmos de data mining estándares en la industria. Data Mining Designer, con el cual se crean, gestionan, y visualizan las predicciones de los modelos de mining. Lenguaje MDX con el que se crean y manejan consultas complejas a los modelos de predicción. Combinando estas herramientas y características se pueden descubrir tendencias y patrones en los datos existentes para la toma de decisiones en problemas de negocios.

Integration Services Componentes de extracción, transformación, y carga de datos (ETL). Reemplaza a los servicios de transformación (DTS) Puede extraer y transformar datos de una variedad de fuentes como archivos de datos XML, archivos de formato plano, y otras fuentes de datos relacionales diferentes a SQL Server Provee componentes de extracción, transformación, y carga de datos (ETL). Reemplaza a los servicios de tranformación (DTS) Con Integration Services se puede implementar tareas complejas a nivel empresarial como copiar o descargar archivos, envío de correo electrónico en respuesta a eventos desencadenados en las bases de datos, actualización de información en las bodegas de datos, aplicar reglas para la minería de datos, e incluso controlar objetos de SQL Server. Integration Services puede extraer y transformar datos de una variedad de fuentes como archivos de datos XML, archivos de formato plano, y otras fuentes de datos relacionales diferentes a SQL Server y luego cargar la manipulación de los datos en igual variedad de destino de datos.

Replication Copia y distribución de datos y objetos de las bases de datos de una base de datos a otra para mantener consistencia. Replicación transaccional (transactional) Replicación combinada (Merge) Replicación estática (Snapshot) Replicación es un conjunto de tecnologías para la copia y distribución de datos y objetos de las bases de datos de una base de datos a otra, y entonces sincronizar ambos contenidos para mantener consistencia. Replicación transaccional (transactional) es usada comúnmente en entre servidores que requieren una alto rendimiento, al igual de escalabilidad y disponibilidad, y con procesamiento por lotes fuera de línea. Replicación combinada (Merge) se enfoca a aplicaciones móviles o distribuidas que pueden tener conflictos entre sus datos. Replicación estática (Snapshot) es usada para proveer el bloque de datos inicial para las replicaciones tipo transactional y merge; también es aplicable cuando se desea refrescar por completo los datos.

Reporting Services Permite el almacenamiento de reportes, controla el acceso, y determina cómo se van a visualizar y distribuir. Reportes construidos sobre bases de datos relacionales o multidimencionales de fuentes de datos como SQL Server, Analysis Services, Oracle, ODBC, y OLE DB Aplicaciones de escritorio o aplicaciones tipo web. Se generan por demanda, o de manera pre-programada. Reporting Services es un servicio centralizado en el servidor que permite el almacenamiento de reportes, controla el acceso, y determina cómo se van a visualizar y distribuir. Los reportes son construidos sobre bases de datos relacionales o multidimencionales de fuentes de datos como SQL Server, Analysis Services, Oracle, o cualquier fuente de datos que posea una interfaz de acceso a datos (como los Microsoft .NET Framework data provider, ODBC, y OLE DB) Todos los reportes se pueden presentar en aplicaciones de escritorio o aplicaciones tipo web. Se puede determinar si estos reportes se generan por demanda, o de manera pre-programada, para su manipulación, o para imprimir.

Notification Services Notificación a suscriptores con interés en una información en específico. Eventos ocurridos al manipular los datos, o en alarmas pre-programadas. Los eventos puede originarse de las mismas bases de datos, o de bases de datos en servidores externos. Notification Services permite generar aplicaciones de notificación a suscriptores con interés en una información en específico. Las notificaciones pueden ser generadas por eventos ocurridos al manipular los datos, o en alarmas pre-programadas. Los eventos puede originarse de las mismas bases de datos, o de bases de datos en servidores externos. Notification Services trabaja en conjunto con el motor de la base de datos (Database Engine). El motor almacena los datos de los aplicativos y realiza una comparación contra los eventos y suscripciones programadas.

Full-Text Search Indexamiento rápido y flexible sobre datos tipo texto almacenados en una base de datos Rendimiento en consultas de grandes cantidades de texto no estructurado Full-Text Search permite indexamiento rápido y flexible sobre datos tipo texto almacenados en una base de datos La ganancia en rendimiento usando Full-Text Search se experimenta en consultas de grandes cantidades de texto no estructurado. Por ejemplo, una consulta Transact-SQL LIKE sobre millones de registros de datos tipo texto puede tomar minutos en retornar los resultados; pero una consulta full-text puede tomar solo segundos en retornar resultados sobre los mismos datos, dependiendo del número de registros retornados.

Service Broker Soporte nativo de mensajería y manejo de colas Hace posible crear aplicaciones de distribución de cargas entre servidores de bases de datos sin tener que programar complicados protocolos de comunicaciones y mensajería Service Broker provee a el motor de la base de datos soporte nativo de mensajería y manejo de colas. Facilita crear aplicaciones sofisticadas que usan los componentes del motor de la bases datos para comunicarse con bases de datos no compatibles. Permite crear fácilmente aplicaciones distribuidas y robustas. Hace posible crear aplicaciones de distribución de cargas entre servidores de bases de datos sin tener que programar complicados protocolos de comunicaciones y mensajería. Por ejemplo, aplicaciones front-end pueden ejecutar tareas intensivas en la base de datos encolando solicitudes en los servidores back-end. Service Broker verifica que todas las tareas son manejadas en el contexto transaccional que asegura consistencia técnica y confiabilidad.

Componentes de comunicación Cliente - Servidor Client Application: Construye sentencias Transact-SQL que envía al servidor y recibe result sets. Database API: Usa proveedores, o DLLs para enviar sentencias T-SQL y retornar result sets, ocultando la complejidad de los protocolos de red requeridos para comunicarse con SQL Server. Cliente Net-Library: Controla las conexiones de red y enrutamiento para la transmisión de peticiones y respuestas de SQL usando el protocolo de red adecuado. Server Net-Libraries: SQL Server puede monitorear múltiples Client-Net-Libraries al mismo tiempo. Los protocolos de red usados por SQL Server son TCP/IP, Named Pipes, NWLink, IPX/SPK, VIA ServerNet II SAN, VIA GigaNet SAN, Banyan VINES, y AppleTalk. Open Data Services: Hace los servicios de datos disponibles a un cliente. Este componente maneja las conexiones de red, pasando las peticiones de los clientes a SQL Server para su procesamiento y retornando los result sets hacia los clientes SQL. Automáticamente escucha todas las librerías instaladas en el servidor. Relational Engine: Traduce sentencias T-SQL, optimiza y ejecuta planes de ejecución, procesa sentencias de definición (DDL), y provee seguridad a los datos. Storage Engine: Maneja los archivos físicos de la base de datos así como el espacio de disco usado por estos, maneja buffers y operaciones físicas de entrada y salida (I/O), controla concurrencia, procesa operaciones de log y recuperación, e implementa comandos utilitarios de la base de datos, como backup.

Tipos de bases de datos Master: Controla las bases de datos de los usuarios y las operaciones del servidor SQL en general llevando un seguimiento de información como las cuentas de acceso, variables de entorno, y mensajes de error. Model: Proporciona una plantilla para las nuevas bases de datos. Tempdb: Provee almacenamiento temporal para tablas y otros objetos. Msdb: Almacena información de tareas programadas. Distribution: Guarda datos históricos de transacciones usadas en tareas de replicación. Pubs y Northwind: Bases de datos de ejemplo. User1: Hace referencia a las bases de datos creadas por los usuaris.

Physical Database Files and Filegroups Database Files SQL Server 2005 databases have three types of files: Primary data files The primary data file is the starting point of the database and points to the other files in the database. Every database has one primary data file. The recommended file name extension for primary data files is .mdf. Secondary data files Secondary data files make up all the data files, other than the primary data file. Some databases may not have any secondary data files, while others have several secondary data files. The recommended file name extension for secondary data files is .ndf. Log files Log files hold all the log information that is used to recover the database. There must be at least one log file for each database, although there can be more than one. The recommended file name extension for log files is .ldf.

Pages and Extents Log files do Not contain pages; they contain a series of log records. Pages In SQL Server, the page size is 8 KB. This means SQL Server databases have 128 pages per megabyte. Each page begins with a 96-byte header that is used to store system information about the page. This information includes the page number, page type, the amount of free space on the page, and the allocation unit ID of the object that owns the page. Extents Extents are the basic unit in which space is managed. An extent is eight physically contiguous pages, or 64 KB. This means SQL Server databases have 16 extents per megabyte. To make its space allocation efficient, SQL Server does not allocate whole extents to tables with small amounts of data. SQL Server has two types of extents: Uniform extents are owned by a single object; all eight pages in the extent can only be used by the owning object. Mixed extents are shared by up to eight objects. Each of the eight pages in the extent can be owned by a different object. Mixed extents are shared by up to eight objects Uniform extents are owned by a single object

Clustered Index Structures In SQL Server, indexes are organized as B-trees. Each page in an index B-tree is called an index node. The top node of the B-tree is called the root node. The bottom level of nodes in the index is called the leaf nodes. Any index levels between the root and the leaf nodes are collectively known as intermediate levels. In a clustered index, the leaf nodes contain the data pages of the underlying table. The root and intermediate level nodes contain index pages holding index rows. Each index row contains a key value and a pointer to either an intermediate level page in the B-tree, or a data row in the leaf level of the index. The pages in each level of the index are linked in a doubly-linked list.

Nonclustered Index Structures Nonclustered indexes have the same B-tree structure as clustered indexes, except for the following significant differences: The data rows of the underlying table are not sorted and stored in order based on their nonclustered keys. The leaf layer of a nonclustered index is made up of index pages instead of data pages.

Referencias SQL Server 2005 Books Online http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms166352.aspx Course 2072A: Administering a Microsoft SQL Server 2000 Database http://www.microsoft.com/learning/syllabi/en-us/2072afinal.mspx SQL Server 2005 Books Online. Physical Database Architecture. http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/ms179276.aspx