Разработка моделей параллельного выполнения запросов в многопроцессорных системах с распределенной памятью

• Автор: Лымарь, Татьяна Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 110 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АРХИ ТЕКТУРА СИСТЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ТРАНЗАКЦИЙ

1.1. Требования к параллельным системам баз данных.

1.2. Сравнительный анализ архитектур параллельных систем баз данных.

1.3. Архитектура системы Омега

1.3.1. Аппаратная архитектура системы Омега

1.3.2. Программная структура СУБД Омега

1.4. Организация обработки транзакций в параллельных СУБД.

1.4.1. Структура СУБД

1.4.2. Формы параллельной обработки транзакций.

1.4.3. Архитектура параллельного исполнителя запросов
1.5. Заключительные замечания к главе 1.
Глава 2. МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАПРОСОВ.
2.1. Анализ различных подходов к распараллеливанию запросов.
2.1.1. Модели синхронизации операций в дереве запроса
2.1.2. Модели иарагшелизации запросов в многопроцессорных системах.
2.1.3. Потоковая модель распараллеливания запросов.
2.2. Синхронизация выполнения операций в системе Омега
2.3. Параллелизация запросов в системе Омега
2.4. Заключительные замечания к главе 2.
Глава 3. ПОТОКОВАЯ МОДЕЛЬ.
3.1. Концепция потоков
3.2. Операторный фрейм
3.3. Структура оператора
3.4. Результаты экспериментов.
3.5. Заключительные замечания к главе 3.
Глава 4. ПРИНЦШ БЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИСПОЛНИТЕЛЯ ЗАПРОСОВ СИСТЕМЫ ОМЕГА
4.1. Структура исполнителя запросов.
4.1.1. Класс .
4.1.2. Класс
4.1.3. Класс
4.1.4. Модуль интерпретатора операций физической алгебры.
4.1.5. Модуль исполнителя запросов.
4.1.6. Пример использования исполнителя запросов.
4.2. Реализация реляционных операций
4.3. Заключительные замечания к главе 4.
Заключение.
Литература


В начале главы описываются существующие модели синхронизации и параллелизации, анализируются их достоинства и недостатки, совместимость этих моделей с различными типами архитектур параллельных баз данных. Потоковая модель является устойчивой к перекосам выполнения и позволяет достичь на Омега-кластсрах производительности, сравнимой с производительностью кластеров с разделяемой памятью. Затем описывается предложенная для системы Омега оригинальная модель синхронизации операций, основанная на понятии Т-фактора. Оригинальная модель парал-лелизации запросов, используемая в потоковой модели, базируется на концепциях операторного фрейма, являющегося развитием скобочного шаблона, и оператора О, инкапсулирующего параллелизм выполнения запросов в потоковой модели. Третья глава «Потоковая модель» посвяшена методам реализации потоковой модели. В данной главе вводится концепция потоков, разработанная для унификации интерфейса передачи данных в параллельной системе баз данных Омега, и описываются реализованные в исполнителе запросов СУБД Омега классы потоков. Далее приводится подробное описание операторного фрейма, являющегося развитием концепции скобочного шаблона. Затем описывается структура оператора ? В заключение приводится описание численных экспериментов, проведенных нами на базе прототипа параллельной СУБД Омега для МВС, подтверждающих эффективность предложенных моделей, методов и механизмов. В четвертой главе «Принципы реализации исполнителя запросов системы Омега» описываются подходы, использованные при реализации исполнителя запросов системы Омега. Рассматривается модульная структура исполнителя запросов СУБД Омега, приводятся интерфейсы входящих в него модулей и классов, описывается физическая алгебра, реализуемая исполнителем запросов и методы реатизации реляционных операций. В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы, приводятся данные о публикациях и апробациях. В приложение вынесены алгоритмы реализации реляционных операций. Глава 1. В данной главе мы рассматриваем существующие подходы к проектированию архитектур систем параллельной обработки транзакций. Глава имеет следующую структуру. В разделе 1. В разделе 1. Стоунбрейкера анализируются достоинства и недостатки различных классов архитектур параллельных систем баз данных, и описывается иерархическая архитектура СД? Омега. В разделе 1. Омега. Раздел 1. Описывается типовая структура СУБД, рассматриваются формы параллельной обработки, описываются место и роль исполнителя запросов в программной иерархии СУБД, формулируются требования, которым должен удовлетворять исполнитель запросов. Рассмотрим перечисленные требования более подробно. Масштабируемость. Основным достоинством многопроцессорных систем является возможность повышения их производительности путем добавления аппаратных ресурсов - процессоров, модулей памяти, дисковых накопителей [0]. Эго свойство называется масштабируемостью. Масштабирование системы весьма эффективно в большинстве случаев, но возрастание производительности не пропорционально увеличению числа устройств, т. Кроме того, при большом количестве процессоров часть их может простаивать в ожидании того или иного общего ресурса. В этом случае говорят об ограниченной масштабируемости системы. Основными показателями эффективности масштабирования системы являются ускорение и расширяемость []. Коэффициент ускорения показывает, как изменяется производительность системы при наращивании аппаратной мощности, и определяется следующим образом. Для некоторой задачи определяется время выполнения на исходной заданной конфигурации многопроцессорной системы. Затем система масштабируется в п раз и вычисляется коэффициент т изменения времени выполнения, определяемый как отношение времени выполнения задачи на масштабированной конфигурации ко времени выполнения на исходной системе. Коэффициентом ускорения называют отношение т к п. Говорят, что система демонстрирует линейное ускорение, если коэффициент ускорения остается равным единице для всех конфигураций данной системы.