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La fragmentación es una técnica de gestión de datos que consiste en dividir una base de datos o cadena de bloques en partes más pequeñas y manejables, denominadas fragmentos. Cada fragmento funciona como una entidad independiente que almacena un subconjunto de los datos totales. Existe un famoso dicho de “divide y vencerás” que se puede aplicar perfectamente en esta definición.
La distribución de los datos en múltiples fragmentos ayuda a mejorar el rendimiento y la escalabilidad, garantizando que las operaciones de datos puedan llevarse a cabo en el momento oportuno. Esto es especialmente valioso en situaciones en las que el volumen de datos supera la capacidad de un único servidor o nodo de la red blockchain para gestionar las operaciones con eficacia.
Aunque la fragmentación ofrece numerosas ventajas, también conlleva desafíos, como posibles dificultades con las transacciones entre fragmentaciones.
Fragmentación de bases de datos vs. Fragmentación de cadenas de bloques
La fragmentación de bases de datos y la fragmentación de blockchain comparten el mismo concepto subyacente de dividir los datos en partes más pequeñas para mejorar el rendimiento y la escalabilidad, pero se implementan en contextos diferentes y tienen características específicas que los diferencian.
| Aspecto | Database Sharding | Blockchain Sharding |
|---|---|---|
| Propósito | Escalar grandes bases de datos centralizadas. | Escalar redes de blockchain descentralizadas. |
| Distribución de Datos | Distribuye datos a través de múltiples servidores/nodos. | Distribuye datos a través de múltiples blockchains. |
| Control | Control centralizado a través de un sistema de gestión de bases de datos. | Control descentralizado gobernado por mecanismos de consenso. |
| Comunicación entre Shards | Facilitada debido al control centralizado. | Requiere mecanismos complejos de comunicación entre shards. |
Partición de bases de datos
La fragmentación de bases de datos es una técnica utilizada en los sistemas de gestión de bases de datos (Database Management System) para mejorar la escalabilidad y el rendimiento mediante la división de una base de datos de gran tamaño en particiones más pequeñas que pueden almacenarse en un servidor o clúster de servidores independiente. Cada fragmento suele contener un subconjunto de datos y se identifica mediante una clave de fragmento.
La fragmentación de bases de datos se utiliza a menudo en situaciones en las que es necesario gestionar un gran volumen de solicitudes simultáneas y la base de datos es demasiado grande para ser gestionada eficazmente por un único servidor.
Al repartir los datos entre varios servidores, cada servidor o clúster de servidores sólo tiene que gestionar un subconjunto de la carga total de transacciones. Un componente central o mecanismo de enrutamiento dirige las consultas al fragmento apropiado.
Fragmentación horizontal vs. Fragmentación vertical
La fragmentación de bases de datos puede realizarse horizontal o verticalmente.
La fragmentación horizontal (también llamada fragmentación por rangos) se centra en la distribución de filas de datos. Dado que mantiene el mismo esquema en todos los fragmentos, la fragmentación horizontal es un enfoque más sencillo para muchas aplicaciones.
Por el contrario, la fragmentación vertical se centra en la distribución de columnas o tablas de la base de datos. Aunque la fragmentación vertical puede ser eficaz cuando diferentes columnas o tablas de la base de datos tienen patrones de acceso muy diferentes, puede introducir una capa de complejidad que debe gestionarse con cuidado.
Por ejemplo, las operaciones JOIN que abarcan diferentes shards pueden tener que gestionarse en la capa de aplicación.
Fragmentación de cadenas de bloques
La fragmentación de cadenas de bloques es una técnica utilizada para mejorar la escalabilidad y el rendimiento de una red de cadenas de bloques dividiendo la cadena de bloques en particiones más pequeñas.
Dividir una cadena de bloques en múltiples fragmentos reduce la carga computacional de la red y permite procesar más transacciones en un periodo de tiempo determinado. Los detalles exactos sobre cómo fragmentar una cadena de bloques pueden variar en función del protocolo de cadena de bloques específico que se utilice.
Entre los proyectos que están experimentando con la fragmentación para mejorar la escalabilidad se incluyen:
- Ethereum
La fragmentación se considera una forma de ampliar horizontalmente la cadena de bloques Ethereum. El concepto desempeña un papel muy importante en The Surge (Ethereum 2.0).
Aunque la Fundación Ethereum aún no ha decidido exactamente qué enfoque de sharding se utilizará en Ethereum 2.0, es probable que tanto Beacon Chains como Danksharding se utilicen para reducir las tasas de gas y optimizar los contratos inteligentes y el rendimiento de las dApps.
Danksharding se utilizará para mejorar la escalabilidad y la eficiencia de la red Ethereum dividiendo el estado de Ethereum en múltiples shards, y Beacon Chains será responsable de coordinar los shards y garantizar que todos los shards estén sincronizados.
- Polkadot
Polkadot utiliza un mecanismo de fragmentación llamado parachains para escalar la red. Una parachain es una blockchain individual que se ejecuta en paralelo con otras parachains dentro de la misma red. Cada parachain está especializada y optimizada para un caso de uso o aplicación particular.
Polkadot permite que múltiples parachains operen simultáneamente, procesando transacciones y ejecutando contratos inteligentes de forma independiente. Polkadot utiliza una cadena de retransmisión central para gestionar las parachains y garantizar su interacción segura.
La cadena de retransmisión actúa como un centro que coordina la comunicación y el consenso entre las diferentes parachains, y mantiene la seguridad general de la red y la interoperabilidad al tiempo que permite a las parachains operar de forma autónoma.
- Cosmos
Cosmos utiliza un mecanismo similar a la fragmentación llamado “zonas” para escalar la red. Cada zona funciona como su propia blockchain con su propio mecanismo de consenso, contratos inteligentes y reglas de gobierno. El Cosmos Hub, que conecta y coordina la comunicación entre zonas, utiliza el protocolo Inter-Blockchain Communication (IBC) para permitir transferencias seguras de datos y activos.
IBC permite a las zonas comunicarse entre sí y transferir tokens y datos entre ellas. Esto permite crear aplicaciones que abarquen varias zonas.
Entonces, la fragmentación de datos es dividir una tarea en llamadas “tareas atómicas” o más pequeñas puede ayudar a detectar errores, constituye lo que también se conoce como una buena práctica en programación y en general, puede mejorar el rendimiento de cualquier sistema.
