Иерархическая система управления распределенными информационными ресурсами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Карельская, Катерина Александровна

• Карельская, Катерина Александровна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карельская, Катерина Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ.

1.1 Актуальность проблемы.

1.2 Архитектура распределенных СУБД.

1.3 Анализ принципов построения распределенных баз данных.

1.4 Проблемы проектирования распределенных баз данных.

1.5 Основы проектирования распределенной базы данных.

1.6 Обзор состояния области исследований.

1.7 постановка задачи.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА И ВЫБОР АППАРАТА ДЛЯ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ЧАСТИ.

2.1 Обзор оценок эффективности.

2.2 Идеология обработки запросов в РБД.

2.3 Общие понятия и термины, необходимые для описания распределенной системы обработки информации.

2.4 Критерии оценки рациональности размещения файлов распределенной системы по узлам сети

2.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА

РАЗМЕЩЕНИЯ.

3.1 Разработка алгоритма размещения файлов распределенной системы по узлам сети.

3.2 Исследование разработанного алгоритма.

3.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

4.1 Применение разработанного алгоритма в системах обработки гидроакустических данных.

4.2 Практическая эффективность разработанного алгоритма.

4.3 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Иерархическая система управления распределенными информационными ресурсами»

Системы распределенной обработки информации в виде сетей ЭВМ представляют собой наиболее прогрессивную форму организации средств вычислительной техники. При широком использовании средств вычислительной техники особое значение имеют способы организации, обработки и хранения огромных объемов необходимой информации. В каждом отдельном случае информация, необходимая для решения конкретной задачи или круга задач, организованная определенным образом, представляет собой различные базы данных.

Современная база данных определяется как система информационных математических, программных, организационных и технических средств, предназначенная для централизованного накопления и коллективного многоаспектного использования данных с целью получения необходимой информации.

Таким образом, базы данных представляют собой определенным образом организованные объемы данных с общим информационным полем, предназначенные для решения различных информационных задач в интересах многих пользователей. Базы данных представляют собой информационную модель того объекта (фирмы, системы, предприятия, организации), информация о котором требуется пользователю для обеспечения эффективного управления. Чем точнее и достовернее эта модель отражает свойства объекта, информация о которых необходима пользователю, тем эффективнее можно обеспечить процесс управления этим объектом.

Эффективность обработки информации в базах данных в значительной степени определяет производительность информационных систем и зависит, главным образом, от внутреннего уровня систем обработки данных. Обеспечение роста производительности информационных систем связано с решением множества задач, одной из которых является рациональное распределение информационных ресурсов по узлам вычислительной системы и организация доступа к информации.

Основными задачами в данной области являются:

- Рациональное распределение файлов РБД по узлам вычислительной сети;

- Рациональный выбор внешних запоминающих устройств для хранения файлов в каждом узле;

- Рациональная организация хранения и поиска информации на внешних запоминающих устройствах в каждом узле.

Основой большинства работ, посвященных первой задаче, является теория очередей. Поэтому для решения задач размещения получаются или достаточно сложные модели, точных методов реализации которых не существует, или учитываются нереальные ограничения. Для сложных топологических структур сети достаточно трудно построить реальные модели на основе теории очередей. Кроме того, существующие алгоритмы размещения данных дают недостаточно высокие результаты работы в жестких условиях - при дефиците каких-либо ресурсов. В связи с этим рассмотрен другой подход к решению задачи, в основе которого лежит минимизация среднего времени пересылаемых по линиям связи данных, общей стоимости трафика, порожденного функционированием системы, общего времени обслуживания запросов. При этом предложена и методика реализации построенных моделей, и алгоритм, адаптированный под ужесточенные исходные данные. Эти результаты рассмотрены в главах 2, 3 настоящей работы.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Карельская, Катерина Александровна

43 Выводы по главе

В данной главе:

Обоснована практическая применимость разработанного алгоритма рационального размещения файлов по узлам вычислительной сети в системах обработки гидроакустических данных (СОГД) при охране морских рубежей.

Описаны этапы функционирования СОГД, определена область применения алгоритма рационального размещения файлов, а также обоснована необходимость применения разработанного алгоритма при решении конкретных задач.

Проведена оценка практической эффективности разработанного алгоритма. Для этого рассмотрен конкретный пример ЛВС; описана методика формирования матриц исходных данных. Сравнивались значения критерия качества при исходном размещении (которое было произведено из соображений целесообразности равномерной загруженности всех узлов) и при размещении, найденном разработанным алгоритмом. Оказалось, что размещение, найденное разработанным алгоритмом по критерию общего времени обработки сообщений, на 43,7% эффективнее исходного.

Заключение

В итоге работы над диссертацией получены следующие результаты: Произведен анализ существующих алгоритмов решения задачи рационального размещения файлов по узлам распределенной системы обработки данных. Рассмотрена вычислительная сеть с произвольной топологией; в качестве стратегии распределения данных выбрана смешанная стратегия. Рассмотрен многокритериальный подход к решению задачи.

Разработана математическая модель рационального размещения файлов по узлам компьютерной сети, в которой критериями качества являются средний объем пересылаемых данных, общая стоимость трафика, общее время обработки сообщений.

Разработан модифицированный алгоритм рационального размещения файлов по узлам компьютерной сети. В качестве критериев рациональности приняты средний объем пересылаемых данных, общая стоимость трафика, общее время обработки сообщений. Разработано программное обеспечение, реализующее модифицированный алгоритм.

Произведен сравнительный анализ разработанного алгоритма и классического в условиях ограничений, произведена оценка эффективности разработанного алгоритма при однокритериальном и многокритериальном подходах.

Разработанный алгоритм реализован в системах обработки гидроакустических данных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Карельская, Катерина Александровна, 2006 год

1. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных М.: Мир, 1985 г.

2. Гаврилов А.В. Автоматизированные банки данных и знаний. -Новосибирск, 1988 г.

3. Дейт К. Введение в системы баз данных. М: Наука, 1980 г.

4. Калиниченко JI.A., Косторомина О.Е., Хитрова О.Н. Концепция построения систем управления распределенными базами данных // Прикладная информатика-М.: Финансы и статистика, 1984 г. Вып. 1(6) с. 6-48.

5. Мартин Дж. Вычислительные сети и распределенная обработка данных: программное обеспечение, методы и архитектура: Пер. с англ. В 2 вып. М.: Финансы и статистика. Вып. 1 - 1985 г. , 256 с. Вып. 2 - 1986 г., 296 с.

6. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах: Пер. с англ. -М.: Финансы и статистика, 1982 г., 662 с.

7. Мартин Дж. Системный анализ передачи данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1975 г.

8. Моделирование и управление в распределенных вычислительных сетях: Сборник научных трудов Киев: Наук, думка, 1989 г.

9. Цегелик Г.Г. Системы распределенных баз данных. Киев: Наук, думка, 1990 г.

10. Цегелик Г.Г. Организация и поиск информации в базах данных. -Львов: Вища шк. Изд-во Львов, ун-та, 1987 г.

11. Аббасов A.M. Оптимизация размещения информационной базы с копиями в сети ЭВМ // Автоматика и вычислительная техника, 1988 г. №4, с. 71-75.

12. Зиновьев Э.В., Клименко С.А. Декомпозиционный метод оптимального размещения информационных ресурсов в сетях ЭВМ с зональнойструктурой//Автоматика и вычислительная техника, 1987 г., № 6, с.54-60.

13. Янбых Г.Ф. Оптимизация размещения вычислительных комплексов, программ и файлов в сети ЭВМ // Автоматика и вычислительная техника, 1984 г., № 5, с. 14-20.

14. Янбых Г.Ф., Бобер В.И., Бокоев Т.И. Оптимизация размещения файлов и каналов передачи файлов в сети ЭВМ // Автоматика и вычислительная техника, 1984 г., № 4, с. 25-29.

15. Сергиенко И.В., Каспицкая М.Ф. Модели и методы решения на ЭВМ комбинаторных задач оптимизации. Киев: Наук, думка, 1981 г.

16. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю. Приближенные методы дискретного программирования. Изв. АН СССР Техн. Кибернетика, 1983 г., №1, с. 165-176.

17. Покровский А.Н. Обзор алгоритмов компоновки, размещения модулей и трассировки печатного монтажа при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. Вопросы радиоэлектроники. Сер. общетехн., 1967 г., вып. 14, с. 38-42.

18. Абрайтис Л.Б., Шейнаускас Р.И., Жилевичюс В.А. Автоматизация проектирования ЭВМ. Советское радио, 1978 г.

19. Баранов С.И., Журавина Л.Н., Скляров В.А. Автоматизация проектирования ЦВМ. Минск: Высшая школа, 1981 г.

20. Батанов Л.А. Автоматизация проектирования цифровых вычислительных систем. М.:, 1978 г.

21. Антре Ш. Структурный подход к организации баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983.

22. Бойченко Е.В., Кальфа В.А., Овчинников В.В. Локальные вычислительные сети. М.: Радио и связь, 1985.

23. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдений: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Недра, 1983.

24. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. 2-е изд., стер. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988 -208 с.

25. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972.

26. Давыдов Э.Г. Исследование операций. М.:Высш. школа, 1990 - 383 с.

27. Еремин И.И. Противоречивые модели оптимального планирования. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988 г. 160 с.

28. Золотников Н.И. Эволюция систем автоматизированной обработки данных. Проблемы техники и АСУ, Л., 1984.

29. Инмон У., Фридман Л. Методология экспертной оценки проектных решений для систем с базами данных. Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1986 г. - 280 с.

30. Исследование операций: В 2-х томах. Пер. с англ./ Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби М.: Мир, 1981.

31. Йенсен П., Барнес Д. Потоковое программирование. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1984.

32. Кофман А., Анри-Лабодер А. Методы и модели исследования операций. Целочисленное программирование. Пер. с фр. — М.:Мир,1977.

33. Лорин Г.Р. Распределенные вычислительные системы. Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1984 296 с.

34. Овчаров Л.А., Селетков С.Н. Автоматизированные банки данных. М.: Финансы и статистика, 1982.

35. Плескунин В.И., Воронина Е.Д. Теоретические основы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. Л.: Изд-во Ленингр. университета, 1979.

36. Полищук Ю.М., Хон В.Б. Теория автоматизированных банков информации. -М.: Высш. школа, 1989.

37. Полланд Дж. Справочник по вычислительным методам статистики./ Пер. с англ. B.C. Занадворова. Под ред. и с предисл. Е.М. Четыркина. -М.: Финансы и статистика, 1982.

38. Сергиенко И.В., Каспицкая М.Ф. Модели и методы решения на ЭВМ комбинаторных задач оптимизации. Киев: Наук, думка, 1981.

39. Тониев К.С., Цвиркун А.Д. Оптимизация распределения вычислительных работ и баз данных в сети ЭВМ // Автоматика и телемеханика, 1983, № 12, с. 122-133.

40. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных. М.: Мир, 1985.

41. Chu W.W. Optimal file allocation in a computer network. Computer Communication networks. Englwood Cliffs, N.F., Pentice-Hall. Inc., 1973, p.82-94.

42. Янбых Г.Ф., Столяров Б.А. Оптимизация информационно-вычислительных сетей. М: Радио и связь, 1987 - 230 с.

43. Еремин И.И. Введение в теорию линейного и выпуклого программирования: Учебное пособие для вузов. М.: Наука, 1976.

44. Еремин И.И., Мазуров В.Д. Вопросы оптимизации и распознавания образов: Методическое пособие Свердловск: Средне-Уральское кн. изд., 1979-61 с.

45. Берзин Е.А. Оптимальное распределение ресурсов и элементы синтеза систем. Под ред. Е.В.Золотова. М.: Сов. радио, 1974.

46. Чохонелидзе А.Н. Проектирование специального программного обеспечения АСУ. Тверь: ТвеПИ, 1993.

47. Вагнер Г. Основы исследования операций. М.: Мир, 1972.

48. Зуховицкий С.И., Авдеев Л.И. Линейное и выпуклое программирование. -М.: Наука, 1964.

49. Нагао Макото и др. Структуры и базы данных./ М.Нагао, Т.Катаяма, С.Уэмура; пер. с яп. В.Ю.Акифьева-М.: Мир, 1986.

50. Мартынов Ю.М. и др. Математическое обеспечение сетей передачи данных. -М.: Радио и связь, 1986.

51. Кокорева Л.В., Малашинин И.И. Проектирование банков данных. М.: Наука, 1984.

52. Никитин А.И. и др. Глобальное непротиворечивое состояние распределенных баз данных./ А.И.Никитин, А.А.Алиев, С.В.Гостилова; АН УССР. Ин-т кибернетики им. В.М.Глушкова. Киев, 1988.

53. Когаловский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1992.

54. Системы управления базами данных. Вопросы разработки. Опыт применения. / НПО Центрпрограммсистем; сост. Майорова Р.И. — Калинин, 1986.

55. Конноли Т. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение DataBase Systems: Пер. с англ. - М. и др.: Вильяме, 2000.

56. Мейер Давид. Теория реляционных баз данных./ Пер. с англ. М.К.Валиева и др. -М.: Мир, 1987.

57. Motzkin D. An optimal data allocation model for distributed databases // Math, and Comput. Modell. 1988. Vol. 11. P. 920-925.

58. Wah W. File placement on distributed computer systems // Computer. 1984. №1.

59. Yoshida M., Mizumathi K., Wakino A. Time and cost evaluation schemes of multiple copies of data in distributed database Systems // IEEE Trans. Software Eng. 1985. №9.

60. Yu C.T., Siu M. K., Lam K., Chen C.H. Adaptive file allocation in star computer network // IEEE Trans. Software Eng. 1985. №9.

61. Dutta A. Modelling of multiple copy updates for file allocation in distributed database // Int. J. Comput. and Inf. Sci, 1985. №1.

62. Петров Ю.К. JAM инструментальное средство разработки приложений в информационных системах архитектуры "клиент/сервер", построенных на базе РСУБД. "СУБД", 1995, №3.

63. Флорес И. Структуры и управление данными. М.: Финансы и статистика, 1982, - 318 с.

64. Египко В.М., Акимов А.П., Горин Ф.Н. Процедуры и методы проектирования автоматизированных систем в научных исследованиях. -М.: Наука, 1978.- 175с.

65. Ларионов A.M., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети. Л.: ЛИАП, 1987. - 285с

66. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1989. -80с.

67. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. -400с.

68. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука: Пер. с англ. - М.: Мир, 1978.-418 с.

69. Мерхофф Э. Средства моделирования структур баз данных. // Computer World Moskow. 1995. № 12. с. 42-46, 62.

70. Ульман Дж. Основы систем баз данных. — М.: Финансы и статистика, 1983.

71. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. — М.: Финансы и статистика, 1985.

72. Юдицкий С.А., Кутанов А.Т. Технология проектирования архитектуры информационно-управляющих систем. М.: ИПУ, 1993.

73. Агафонов В.Н. Типы и абстракция данных в языках программирования //Данные в языках программирования.-М.: Мир, 1982. с 237-265.

74. Буч Г. Объектно-ориентированное программирование с примерами применения. М.: Конкорд, 1992. - 312с.

75. Mullin М. Object oriented Program Design With Examples in С++. Addison Wesley, 1990. 303p.

76. Страуструп Б. Язык программирования Си++. М.: Радио и связь, 1991.-352с.

77. От Си к Си++. /Е.И.Козелл, Л.М.Романовская, Г.В.Русс и др. М.: Финансы и статистика, 1993. -272с.

78. Дьюхарст С., Старк К. Программирование на Си++. Киев: ДиоСофт, 1993.-272с.

79. Рогаткин Д. MFC 2.0: шаг к совершенству // SoftReview -Компьютерное обозрение №1, 1994, с. 43-44.

80. Michael J. Voung. Mastering Microsoft VISUAL С++ Programming. -SYBEX: 1993, 980p.

81. Каменева M.C. Системный подход к проектированию сложных систем. // Журнал д-ра Добба. 1993. № 1. с. 9-14.

82. Гилула М.М. Множественная модель данных в информационных системах. — М.: Наука, 1992.

83. Финкелынтейн Ю.Ю. Приближенные методы и прикладные задачи дискретного программирования. М.: Наука, 1976. - 295 с.