Моделирование и анализ иерархических многопроцессорных систем баз данных

• Автор: Костенецкий, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обработка транзакций в многопроцессорных иерархиях

1.1. Многопроцессорные иерархии

1.2. Организация параллельной обработки запросов.

1.3. Обзор моделей многопроцессорных систем

1.3.1. Аппаратноархитектурные модели

1.3.2. Классификация моделей параллельных вычислений.

1.3.3. Параллельные вычислительные модели с общей памятью

1.3.4. Параллельные вычислительные модели с распределенной памятью

1.3.5. Параллельные вычислительные модели с иерархией памяти

1.4. Выводы по главе 1.
Глава 2. Модель мультипроцессоров баз данных.
2.1. Требования к модели.
2.1.1. Специфика приложений баз данных класса ОЬТР.
2.1.2. Иерархическая структура соединительной сети.
2.1.3. Дисковый вводвывод.
2.1.4. Фрагментный параллелизм.
2.1.5. Передача сообщений по соединительной сети.
2.1.6. Оценка стоимости запросов.
2.1.7. Специфика реляционной модели данных.
2.1.8. Параллельные транзакции.
2.1.9. Межтранзакционный параллелизм.
2.2. Формальное описание модели
2.2.1. Базовые определения
2.2.2. Модель аппаратной платформы
2.2.3. Модель операционной среды
2.2.4. Стоимостная модель.
2.2.5. Модель транзакций
2.3. Выводы по главе 2
Глава 3. Эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных
3.1. Модель вариантов использования эмулятора ОМБ
3.2. Архитектура эмулятора ОМБ.
3.3. Принципы работы эмулятора ОМБ.
3.4. Язык описания конфигураций
3.5. Выводы по главе 3.
Глава 4. Вычислительные эксперименты.
4.1. Параметры вычислительных экспериментов
4.2. Подтверждение адекватности модели ГММ
4.3. Моделирование БМРузлов.
4.4. Влияние интерконнекта и дисков на масштабирование.
4.5. Оптимизация стоимости расширения системы
4.6. Выводы по главе 4.
Заключение.
Литература


Для обработки подобных объемов информации потребуются параллельные машины с новыми иерархическими многопроцессорными многоядерными архитектурами, поддерживающими сотни тысяч процессоров [], что в десятки раз превышает их число в самых мощных современных системах. В соответствие с этим актуальной является задача моделирования и анализа новых иерархических многопроцессорных систем баз данных. Разработать математическую модель мультипроцессоров баз данных, включающую в себя модель аппаратной платформы, модель операционной среды, стоимостную модель и модель транзакций. Разработать методы и алгоритмы, позволяющие реализовать предложенную модель на ЭВМ. Спроектировать и реализовать эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных. Произвести проверку адекватности модели мультипроцессоров баз данных путем сравнения результатов, полученных на эмуляторе, с результатами, полученными на реальной параллельной СУБД. При помощи эмулятора провести вычислительные эксперименты для поиска оптимальных аппаратных архитектур параллельных систем баз данных. Проведенные в работе исследования базируются на реляционной модели данных. Для построения моделей использовался математический аппарат, в основе которого лежат теория множеств, теория графов, теория алгоритмов и теория вероятности. При разработке программной системы применялись методы объектно-ориентированного проектирования и язык иМБ. Разработана математическая модель для описания иерархических многопроцессорных систем, ориентированная на перспективные су-перкомпыотерные архитектуры и грид-системы, учитывающая специфику параллельной обработки транзакций для сверхбольших баз данных. Создана модель операционной среды, позволяющая моделировать работу приложения с интенсивным дисковым вводом-выводом на иерархической многопроцессорной системе. Разработана стоимостная модель для оценки времени, расходуемого на обмены с дисками и передачу данных внутри иерархической многопроцессорной системы. Предложена математическая модель для описания выполнения смеси транзакций в многопроцессорной системе. Теоретическая ценность работы состоит в том, что в ней дано формальное описание модели мультипроцессоров баз данных DMM (. Database Multiprocessor Model), включающей в себя модель аппаратной платформы, модель операционной среды, стоимостную модель и модель транзакций. Практическая ценность работы заключается в том, что на базе предложенной модели DMM разработан эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных DMS (Database Multiprocessor Simulator). Эмулятор DMS представляет собой программный комплекс, позволяющий моделировать и исследовать эффективность различных иерархических многопроцессорных конфигураций [] в контексте задач баз данных класса ОЬТР[ |. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Объем диссертации составляет' 2 страниц, объем библиографии - 6 наименований. Первая глава, «Обработка транзакций в многопроцессорных иерархиях», посвящена описанию и исследованию многопроцессорных вычислительных систем с иерархической архитектурой. Рассматриваются предпосылки появления многопроцессорных иерархических систем, описываются уровни иерархии в подобных системах. Рассматривается механизм организации параллельной обработки запросов в системах баз данных. Дается аналитический обзор моделей массивно-параллельных вычислений. Во второй главе, «Модель мультипроцессоров баз данных», предлагается ZW/VZ-модсль для описания иерархических многопроцессорных систем баз данных. Модель DMM включает в себя модель аппаратной платформы, модель операционной среды, стоимостную модель и модель 'транзакций. В третьей главе, «Эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных», описывается процесс проектирования и реализации программной системы DMS {Database Multiprocessor Simulator), представляющей собой эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных. В начале главы приводятся общие требования к эмулятору, даются форматы входных и выходных данных. Далее на базе модели вариантов использования специфицируются ключевые функции эмулятора. С помощью диаграммы классов и диаграмм последовательностей описываются внутренняя структура эмулятора и алгоритмы, реализующие ключевые функции.