file · web viewdata yang digunakan secara bersama-sama dan efisiensi dalam pengaksesan...

Diktat Kuliah Perancangan Basis Data

teri Kuliah BTD UMMMODUL 12

BASIS DATA TERDISTIRBUSI

Motivasi utama di belakang pengembangan sistem basis data adalah suatu keinginan untuk menyatukan data operasional dari suatu organisasi dan pengaksesan data yang terkontrol. Integrasi data dan kontrol data telah diimplementasikan pada bentuk data tersentralisasi, namun hal ini bukan merupakan tujuan dari pengembangan sistem basis data. Adanya perkembangan pada jaringan komputer menghasilkan suatu bentuk desentralsasi. Pendekatan desentralisasi ini merupakan gambaran dari suatu organisasi yang memiliki banyak cabang organisasi, dimana terbagi – bagi menjadi beberapa divisi, departemen, proyek dan masih banyak lagi, dan dalam bentuk infrastruktur dan akan terbagi – bagi kembali menjadi beberapa kantor cabang, pabrik-pabrik dimana setiap unit tersebut mengoperasionalkan datanya secara sendiri – sendiri. (Date,2000). Data yang digunakan secara bersama-sama dan efisiensi dalam pengaksesan data harus diiringi dengan perkembangan dari sistem basis data terdistribusi, yang merupakan refleksi dari struktur organisasi, sehingga data dapat diakses dimana saja dan melakukan penyimpanan data di lokasi yang memang data tersebut sering digunakan.

Distribusi DBMS harusnya dapat mengatasi sekumpulan permasalahan informasi (islands of information ). Basis data terkadang dianggap sebagai kumpulan elektronik saja yang terbatas dan tidak dapat di akses, seperti daerah yang terpencil. Dan DDBMS merupakan jawaban dari masalah geografi, masalah arsitektur komputer , masalah protokol komunikasi dan lain- lainnya

KONSEP

Untuk membahas mengenai DBMS terdistribusi , terlebih dahulu mengetahui apa yang di maksud dengan basis data terdistribusi dan DBMS terdistribusi.

Basis data terdistribusi : Secara logik keterhubungan dari kumpulan-kumpulan data yang digunakan bersama-sama, dan didistribusikan melalui suatu jaringan komputer.

DBMS Terdistribusi : Sebuah sistem perangkat lunak yang mengatur basis data terdistribusi dan membuat pendistribusian data secara transparan.

DDBMS memiliki satu logikal basis data yang dibagi ke dalam beberapa fragment. Dimana setiap fragment disimpan pada satu atau lebih komputer dibawah kontrol dari DBMS yang terpisah dengan mengkoneksi komputer menggunakan jaringan komunikasi.

Masing-masing site memiliki kemampuan untuk mengakses permintaan pengguna pada data lokal dan juga mampu untuk memproses data yang disimpan pada komputer lain yang terhubung dengan jaringan.

SI - UTAMA Versi/Revisi : 1/0 Halaman : 1/10


Pengguna mengakses basis data terdistribusi dengan menggunakan dua aplikasi yaitu aplikasi lokal dan aplikasi global, sehingga DDBMS memiliki karakteristik yaitu :

1. Kumpulan dari data logik yang digunakan bersama-sama2. Data di bagi menjadi beberapa fragment3. Fragment mungkin mempunyai copy ( replika )4. Fragment / replika nya di alokasikan pada yang digunakan5. Setiap site berhubungan dengan jaringan komunikasi6. Data pada masing-masing site dibawah pengawasan DBMS7. DBMS pada masing-masing site dapat mengatasi aplikasi lokal, secara otonomi8. Masing-masing DBMS berpastisipasi paling tidak satu global aplikasi.

Jadi Basis data terdistribusi (distributed database) adalah suatu basis data yang berada di bawah kendali sistem manajemen basis data (DBMS) terpusat dengan peranti penyimpanan (storage devices) yang terpisah-pisah satu dari yang lainnya. Tempat penyimpanan ini dapat berada di satu lokasi yang secara fisik berdekatan (misal: dalam satu bangunan) atau terpisah oleh jarak yang jauh dan terhubung melalui jaringan internet. Penggunaan basis data terdistribusi dapat dilakukan di server internet, intranet atau ekstranet kantor, atau di jaringan perusahaan.

Untuk menjaga agar basis data yang terdistribusi tetap up-to-date, ada dua proses untuk menjaganya, yakni replikasi dan duplikasi. Dalam replikasi, digunakan suatu perangkat lunak untuk mencari — atau lebih tepatnya melacak — perubahan yang terjadi di satu basis data. Setelah perubahan dalam satu basis data teridentifikasi dan diketahui, baru kemudian dilakukan perubahan agar semua basis data sama satu dengan yang lainnya. Proses replikasi memakan waktu yang lama dan membebani komputer karena kompleksitas prosesnya. Sementara itu, proses duplikasi tidak sama dan tidak sekompleks replikasi. Dalam proses ini, SI - UTAMA Versi/Revisi : 1/0 Halaman : 2/10


satu basis data dijadikan master, kemudian diperbanyak menjadi sejumlah duplikat. Selama proses duplikasi berlangsung, perubahan hanya boleh dilakukan pada basis data master agar data lokal tidak tertimpa.

Pengguna (user) dari sebuah basis data terdistribusi dapat mengakses basis data melalui dua jenis aplikasi, yakni

aplikasi lokal : aplikasi yang tidak memerlukan data dari tempat lain aplikasi global : aplikasi dengan kebutuhan akan data dari tempat lain

Dalam proses perancangan basis data terdistribusi, harus diperhatikan aspek transparansi, yaitu interaksi user terhadap basis data merupakan interaksi dengan satu sistem secara utuh. Transparansi harus terlihat dalam dua hal, yaitu

1. Distribusi : para pengguna harus dapat berinteraksi dengan sistem secara keseluruhan sebagai satu sistem yang utuh. Kesatuan ini harus ada pada kinerja sistem dan metode pengaksesan.

2. Perubahan (transaksi) : Setiap transaksi (penambahan, penghapusan, atau peng-update-an) harus mempertahankan integritas antara basis data yang berbeda-beda dalam satu sistem. Setiap transaksi harus dibagi ke dalam sejumlah subtransaksi, yang tiap-tiap darinya memberikan pengaruh pada keseluruhan sistem basis data.

ateri Kuliah BTD UMM SI - UTAMA Versi/Revisi : 1/0 Halaman : 3/10


A. Pemanfaatan Basis Data Terdistribusi dan Masalah Transparansi

Pemanfaatan basis data terdistribusi dapat memudahkan perolehan informasi dari berbagai lokasi yang berbeda, bahkan berjauhan, di samping meningkatkan kinerja sistem dengan beberapa komputer yang bekerja bersamaan.

Basis data terdistribusi pada dasarnya adalah bagian dari sistem komputer terdistribusi, atau disebut juga distributed computing. Distributed computing sendiri adalah sistem yang dapat membuat komputer-komputer yang berbeda dan bekerja secara bersamaan dapat saling bertukar informasi dalam satu kesatuan sistem. Dengan basis data terdistribusi, operasi basis data dapat dikendalikan dari satu mesin (komputer) dan dijalankan pada mesin-mesin yang lain.

Sistem komputer terdistribusi, tentunya juga dengan basis data terdistribusi, dapat membantu penyelesaian berbagai masalah, khususnya yang berkaitan dengan bisnis. Sistem komputer terdistribusi dapat mempercepat aplikasi dengan membagi operasi-operasi pada mesin yang berbeda. Selain itu, komputer-komputer yang berpartisipasi dalam sistem komputer terdistribusi boleh jadi saling berjauhan letaknya. Dengan demikian, pemanfaatan basis data terdistribusi dapat memudahkan perolehan informasi dari berbagai lokasi yang berbeda, bahkan berjauhan, di samping meningkatkan kinerja sistem dengan beberapa komputer yang bekerja bersamaan.

Kelebihan dan Kekurangan Basis Data Terdistribusi

Pemanfaatan basis data terdistribusi dapat memberikan manfaat bagi sistem yang mengimplementasikannya. Hal ini disebabkan oleh kelebihan-kelebihan yang dimilikinya, antara lain

kinerja yang lebih baik karena data ditempatkan di tempat yang sesuai dengan kebutuhan dan komputer-komputer dalam sistem dapat bekerja secara paralel, sehingga pembebanan pada komputer (server) menjadi seimbang.

alasan ekonomis, yaitu bahwa merancang sistem yang terdiri atas jaringan komputer-komputer kecil (sederhana) dibandingkan dengan mengimplementasikan komputer tunggal yang canggih.

alasan modularitas, yaitu bahwa sistem-sistem yang bekerja dalam basis data terdistribusi dapat dimodifikasi, ditambah, atau dikurangi tanpa memengaruhi modul lain (sistem lain dalam basis data terdistribusi). Dengan pembagian lokasi data, jika terjadi masalah atau musibah pada sistem, tidak semua data terancam, melainkan hanya data pada tempat-tempat tertentu.

alasan organisasi dan otonomi pada sistem-sistem yang berpartisipasi, misalnya pada suatu kantor perusahaan, terdapat beberapa departemen. Dengan basis data terdistribusi, data-data perusahaan dapat disebar ke tiap-tiap departemen yang bertanggung jawab atasnya.



Akan tetapi, di samping kelebihan-kelebihan yang dimilikinya, basis data terdistribusi juga memiliki kendala, antara lain

masalah kompleksitas, yaitu bukan pekerjaan yang mudah untuk membuat basis data yang tersebar terlihat sebagai satu kesatuan. Administrator basis data mempunyai tugas ekstra untuk menjaga agar basis data yang tersebar di berbagai lokasi terlihat transparan. Di samping itu, pemeliharaan sistem-sistem yang berlainan lebih kompleks ketimbang pemeliharaan sistem besar yang utuh sebagai satu kesatuan. Tingginya kompleksitas juga dapat menyebabkan pembengkakan biaya.

masalah desain, yaitu bahwa desain yang dibuat harus memperhatikan arsitektur komputer yang terdiri atas sistem-sistem yang terpisah, selain itu juga memperhatikan data yang difragmentasi (dipecah-pecah) ke dalam lokasi berlainan. Perubahan dari basis data terpusat menjadi terdistribusi juga menjadi masalah karena belum ada standar metodologi dalam konversi DBMS terpusat menjadi DBMS terdistribusi.

keamanan data, yaitu bukan hanya satu sistem yang harus diberi proteksi keamanan data, melainkan juga fragmen-fragmennya yang tersebar di berbagai lokasi, juga jalur komunikasi antar sistem.

kendala mempertahankan integritas karena dalam menjaga integritas sistem melalui jaringan juga dapat memakan resource yang besar dari jaringan.

Masalah-Masalah yang Harus Diperhatikan (Issues) dalam Basis Data Terdistribusi

Dalam aplikasi sistem manajemen basis data terdistribusi (DDBMS), ada beberapa masalah (issue), yang harus diperhatikan, antara lain:

1. transparansi2. perancangan (desain)3. pemrosesan query4. manajemen transaksi5. arsitektur dan middleware

Issue Transparansi dalam Basis Data Terdistribusi

Dalam posting dua pekan yang lalu, telah dibahas bahwa distribusi dan transaksi data dalam basis data terdistribusi harus transparan. Secara lebih rinci, untuk memelihara transparansi dalam basis data terdistribusi, ketiga aspek transparansi berikut ini harus diperhatikan:

1. Jaringan: keberadaan jaringan dalam implementasi basis data harus seolah-olah tidak ada dalam pandangan pengguna. Penggunaan bahasa query (query language) harus tidak terikat pada lokasi penyimpanan data. Selain itu, lokasi penyimpanan data tidak boleh disertakan pada penamaan data. Sebagai akibatnya, semua nama yang digunakan pada basis data harus unik di seluruh



sistem. Selain itu, pencarian data dalam basis data terdistribusi harus dibuat efisien dan pemindahan lokasi data pada basis data harus dibuat mudah.

2. Replikasi: data pada basis data terdistribusi mungkin memiliki replika pada lokasi yang berbeda. Pembuatan replika ini harus ada di bawah kendali sistem, bukan pengguna. Termasuk di dalam aspek ini modifikasi data, yaitu tiap-tiap replika harus selalu diperbaharui dan mekanisme kontrol konkurensi harus menangani replika berdasarkan konsistensi pembacaan.

3. Fragmentasi: jika basis data terdistribusi bersifat terfragmentasi, setiap query yang dimasukkan oleh pengguna harus ditangani sistem sedemikian sehingga mempengaruhi relasi-relasi yang terbagi dalam fragmen-fragmen. Sistem juga harus bisa menangani query sedemikian sehingga keseluruhan sistem dapat memperoleh hasil dari satu query dari lokasi yang berbeda-beda.

B. Perancangan Basis Data Terdistribusi

Seperti halnya proses perancangan sistem lainnya, perancangan basis data terdistribusi juga memerlukan serangkaian proses analisis dan desain. Termasuk di dalam proses ini adalah analisis kebutuhan beserta proses-proses perancangan, yakni desain secara konseptual bersama dengan desain tampilan (view) informasi; desain distribusi yang melibatkan pengaturan pembagian data; kemudian desain fisik (lihat gambar).

bagan proses perancangan basis data terdistribusi

Fragmentasi

Kenapa harus dilakukan fragmentasi ?

Ada empat alasan untuk fragmentasi :



1. Kebiasaan : umumnya aplikasi bekerja dengan tabel views dibandingkan dengan semua hubungan data. Oleh karenanya untuk distribusi data yang cocok digunakan adalah bekerja dengan subset dari sebuah relasi sebagai unit dari distribusi.

2. Efisien : data disimpan dekat dengan yang menggunakan. Dengan tambahan data yang tidak sering digunakan tidak usah disimpan.

3. Paralel : dengan fragmen-fragmen tersebut sebagai unit dari suatu distribusi , sebuah transaksi dapat di bagi kedalam beberapa sub queri yang dioperasikan pada fragmen tersebut. Hal ini meningkatkan konkurensi atau paralelisme dalam sistem, sehingga memeperbolehkan transaksi mengeksekusi secara aman dan paralel.

4. Keamanan : data yang tidak dibutuhkan oleh aplikasi tidak disimpan dan konsukuen tidak boleh di ambil oleh pengguna yang tidak mempunyai otoritas.

Fragmentasi mempunyai dua kelemahan, seperti yang disebutkan sebelumnya :

1. Kinerja; cara kerja dari aplikasi yang membutuhkan data dari beberapa lokasi fragmen di beberapa situs akan berjalan dengan lambat.

2. Integritas; pengawasan inteegritas akan lebih sulit jika data dan fungsional ketergantungan di fragmentasi dan dilokasi pada beberapa situs yang berbeda.

Pembetulan dari fragmentasi

Fragmentasi tidak bisa di buat secara serampangan, ada tiga buah aturan yang harus dilakukan untuk pembuatan fragmentasi yaitu :

1. Kelengkapan ; jika relasi contoh R di dekomposisi ke dalam fragment R1 , R2 ,R3 , … Rn , masing-masing data yang dapat ditemukan pada relasi R harus muncul paling tidak di salah satu fragmen. Aturan ini di perlukan untuk meyakinkan bahwa tidak ada data yang hilang selama fragmentasi

2. Rekonstruksi; Jika memungkinkan untuk mendefinisikan operasional relasi yang akan dibentuk kembali relasi R dari fragmen-fragmen.

Aturan ini untuk meyakinkan bahwa fungsional ketergantungan di perbolehkan .

3. Penguraian; Jika item data di muncul pada fragment Ri , maka tidak boleh muncul di fragmen yang lain. Vertikal fragmentasi diperbolehkan untuk aturan yang satu ini, dimana kunci utama dari atribut harus diulanmg untuk melakukan rekonstruksi. Aturan ini untuk meminimalkan redudansi.

Dalam basis data terdistribusi, fragmentasi dilakukan pada relasi-relasi yang ada pada basis data. Fragmentasi membagi suatu relasi yang ada menjadi sejumlah fragmen atau pecahan relasi yang tetap mempertahankan keutuhan informasi semula. Kelebihan dari fragmentasi, yang menjadi alasan dilakukannya adalah dimungkinkannya pemrosesan data secara paralel dan penempatan tupel relasi, yang berisi sejumlah informasi, pada tempat yang tepat, yaitu yang paling membutuhkannya.



Fragmentasi sendiri terbagi atas empat jenis, yaitu:

1. primary horizontal: sebuah relasi R(A1, …, An) difragmentasi berdasarkan himpunan predikat-predikat relasi PR = {p1, …, pn}. Tiap-tiap predikat merupakan perbandingan yang digunakan dalam aljabar relasional, yang dapat melibatkan operator perbandingan =, ?, <, atau >.

2. derived horizontal: pembuatan partisi suatu relasi R berdasarkan partisi yang dibuat pada relasi lain, misalkan S. Satu atau beberapa atribut di R mengacu kepada primary key pada S.

3. vertical: fragmentasi ini dilakukan dengan memisah-misahkan atribut-atribut dari skema relasi R ke dalam skema-skema Ri. Setiap fragmen relasi harus memiliki primary key relasi asli.

4. hybrid: fragmentasi yang mempunyai pola campuran dari ketiga relasi di atas

Ilustrasi Fragmentasi

Misalkan ada dua relasi sebagai berikut:

PEGAWAI(NoPeg, NamaPeg, Posisi, Gaji, NoDep)DEPT(NoDep, NamaDep, Lokasi)

Contoh fragmentasi untuk tiga jenis fragmentasi yang telah disebutkan di atas adalah sebagai berikut:

dalam fragmentasi primary horizontal, dimisalkan ada himpunan predikat yang diakses oleh aplikasi yang berbeda. Satu aplikasi memperoleh informasi pegawai dengan posisi DBAdmin, sementara aplikasi lainnya memperoleh informasi pegawai dengan gaji lebih besar dari Rp 15 juta. Predikat sederhana dapat dinyatakan dalam himpunan sbb: . Selanjutnya, predikat-predikat dapat dinyatakan ke dalam himpunan dari minterm,

yaitu . Selanjutnya, predikat-predikat dapat dinyatakan ke dalam himpunan dari minterm, yaitu sebagai berikut

o m1 = Posisi = ‘DBAdmin’ ^ Gaji > 15000000o m2 = Posisi ? ‘DBAdmin’ ^ Gaji > 15000000o m3 = Posisi = ‘DBAdmin’ ^ Gaji = 15000000o m4 = Posisi ? ‘DBAdmin’ ^ Gaji = 15000000

dalam fragmentasi derived horizontal, misalkan DEPT dipartisi berdasarkan predikat Lokasi = ‘Bandung’, sehingga ada dua partisi

DEPT1 = sLokasi = ‘Bandung’(DEPT)DEPT2 = sLokasi ? ‘Bandung’(DEPT)

sementara, itu PEGAWAI dipartisi berdasarkan partisi DEPT sebagai berikut: SI - UTAMA Versi/Revisi : 1/0 Halaman : 8/10


PEGAWAIi PEGAWAI left outer join DEPTi

dalam fragmentasi vertical, relasi PEGAWAI(NoPeg, NamaPeg, Posisi, Gaji, NoDep) difragmentasi ke dalam fragmen relasi PEGAWAI1(NoPeg, NamaPeg, Gaji) dan PEGAWAI2(NoPeg, Posisi, NoDep).

Ketepatan Fragmentasi

Fragmentasi dikatakan tepat apabila memenuhi syarat-syarat berikut:

kelengkapan: dekomposisi relasi R ke dalam fragmen-fragmen R1, …, Rn dikatakan lengkap jika setiap tupel R dapat ditemukan dalam fragmen Ri mana pun.

rekonstruksi: jika relasi R terdekomposisi ke dalam fragmen-fragmen R1, …,

Rn, terdapat operator relasional sedemikian sehingga . disjoint: jika sebuah relasi R dipartisi, sebuah tupel dalam R, jika ditemukan

dalam fragmen Ri, tidak akan ditemukan dalam fragmen Rj dengan i ? j.

Alokasi

Dalam basis data terdistribusi, alokasi mengacu kepada distribusi data ke tempat yang optimal. Ada tiga aspek dalam memastikan alokasi menjadi optimal, antara lain

biaya minimal, yang mencakup aspek komunikasi, penyimpanan, dan pemrosesan (pembacaan dan update); biaya mengacu pada waktu dan biaya jaringan

kinerja, yang mencakup waktu respons dan throughput konstrain pemrosesan dan penyimpanan per situs (tempat menyimpan data)

Alokasi – Kebutuhan Informasi

Untuk dapat mengalokasikan basis data terdistribusi secara optimal, dibutuhkan informasi-informasi tentang sistem sebagai berikut:

informasi basis datao skema konseptual basis data dan jumlah situs tersediao jumlah, ukuran, dan selektivitas fragmen per relasi global

informasi aplikasio jumlah query aplikasio rata-rata jumlah akses baca dariquery ke dalam sebuah fragmeno rata-rata jumlah akses update dari query ke dalam sebuah fragmeno matriks yang menunjukkan query mana yang meng-update dan/atau

membaca fragmen tertentuo situs asal tiap-tiap query dijalankan



informasi situso unit cost penyimpanan data dalam satu situso unit cost pemrosesan data dalam satu situs

informasi jaringano komunikasi antara dua situs, mencakup antara lain bandwidth dan tunda

(latency)

Replikasi

Sistem basis data terdistribusi dapat menyimpan duplikat dari data yang sama dalam site yang berbeda agar perolehan informasi yang semakin cepat dan toleransi kesalahan. Proses ini disebut replikasi. Replikasi pada relasi bersifat redundan pada dua atau lebih situs.

Replikasi pada relasi disebut replikasi penuh bila relasi tersebut disimpan pada semua situs. Basis data disebut redundan penuh jika tiap-tiap site mengandung duplikat dari keseluruhan basis data.

Replikasi dilakukan karena memiliki kelebihan sebagai berikut:

jika situs asli yang menyimpan relasi R mengalami kegagalan, relasi R tetap dapat diakses melalui replikanya

query pada relasi R dapat berjalan secara paralel di simpul (situs) yang berbeda

lebih sedikit transfer data, yaitu tidak perlu lagi mengambil data suatu relasi melalui jaringan karena sudah ada replika dalam situs lokal.

Namun, proses replikasi juga memiliki kelemahan, antara lain

proses update yang lebih rumit karena setiap replika relasi R harus di-update. kendali atas konkurensi yang lebih rumit karena update terhadap replika

secara konkuren dapat menyebabkan basis data menjadi tidak konsisten sehingga diperlukan mekanisme khusus dalam penanganan konkurensi.

Sementara itu, dalam melakukan replikasi, ada dua strategi, yaitu

sinkron: sebelum seluruh proses transaksi update dinyatakan selesai, data yang telah dimodifikasi disinkronkan ke setiap duplikatnya; proses ini harus menunggu hingga data di tempat penyimpanan duplikat selesai ditulis sebelum dilakukan perubahan lainnya sehingga menjadi lebih kompleks

asinkron: copy data diperbaharui secara periodik berdasarkan data utama yang diperbaharui; proses penulisan data selesai tanpa perlu menunggu penulisan data di tempat penyimpanan duplikat selesai; proses ini memang meningkatkan kinerja sistem namun risikonya, inkonsistensi data bisa terjadi.


file · web viewdata yang digunakan secara bersama-sama dan efisiensi dalam pengaksesan...

Documents