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分布式实时数据库查询优化技术研究

分布式实时数据库查询优化技术研究

作者：刘文晓山东大学

学位级别：硕士

实时数据库系统（RTDBS）是实时系统和数据库技术的有机结合,当前,实时数据库系统广泛应用于军事、电信、电力、航空、工业控制、证券交易等领域,而这些应用领域大部分都是分布式的,因此分布式实时数据库系统（DRTDBS）的研究受了到实... 详细信息

实时数据库系统（RTDBS）是实时系统和数据库技术的有机结合,当前,实时数据库系统广泛应用于军事、电信、电力、航空、工业控制、证券交易等领域,而这些应用领域大部分都是分布式的,因此分布式实时数据库系统（DRTDBS）的研究受了到实时系统、数据库系统、分布式系统等多个领域专家的重视,成为研究的热点。我国是海洋大国,海洋环境对我国经济的可持续发展具有重要的影响,海洋环境监测是针对海洋自然灾害预警的需求而提出的,通过对海洋环境参数进行实时的监测以提供所需要的预警信息。本文以“海洋环境在线监测及灾害智能预警系统”为背景,对分布式实时数据库的通用框架进行了研究,指出了分布式实时数据库的功能特点和设计中需要解决的关键技术问题,并针对海洋环境监测系统中数据管理子系统的具体情况设计了一个分布式实时数据库系统构架方案,以满足系统中实时数据管理和数据信息发布的需要。海洋监测系统中的数据管理子系统具有分布式、实时性特点,各个台站之间通过无线网络进行连接,进行实时数据和命令信息的传递。由于无线网络传输速率的限制,为保证系统的实时性,必须设计一种有效的查询处理策略来减少网络间的数据传输代价,降低查询响应时间。文中对传统的分布式查询优化处理策略进行了研究,分析了各种策略的优缺点,提出了一种新的分布式查询优化方法:基于树的上下行半连接归约策略.新算法中提出了加强半连接的概念,通过多个关系间的递增约束限制来进一步提高对关系的压缩效果,尽早删除无效元组。上下行归约策略能够通过上行、下行两个阶段完成对树中关系的缩减操作,使各关系均达到全归约状态,从而排除无用元组的传输代价,降低网络间的数据传输代价,以保证分布式查询的实时性要求。文中还对两个关系间具有多个连接属性以及环查询中的全归约策略进行了研究,提出了默认连接限制的概念,指出了环查询与树查询的本质区别,采用基于附加属性的双向半连接策略将环查询转化为树查询。相对于FRD全归约算法,上下行归约策略同样能达到全归约的效果,并且能够减少下行阶段中的数据传输量,尤其是关系中具有多个连接属性时,能极大减少投影属性的数据量,从而减少了网络传输代价,缩短了查询响应时间。分布式实时数据库中的事务调度必须满足其时限要求,否则可能会造成灾难性后果,文中在查询优化的基础上对数据库中的周期性实时事务的容错调度算法进行了研究,提出了一种基于优先级抢占决策的任务竞争策略。新算法通过减少对于即将完成的低优先级任务的抢占来降低处理器时间的浪费,并通过资源负载平衡策略进一步优化任务调度。通过实验分析说明,新的调度策略能够降低处理器资源的浪费,提高系统的实时事务成功率。

关键词：分布式实时数据库多连接查询查询优化调度算法

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基于粒子群算法的查询优化研究与应用

基于粒子群算法的查询优化研究与应用

作者：陈苑缘武汉理工大学

学位级别：硕士

建设工程造价数据管理与分析系统,是为了实现对建筑行业的工程造价数据进行科学化、信息化管理与分析的目的所建构的一套适合于建筑行业管理模式的业务管理系统。其中的工程造价信息查询模块需要对多个关系表中的数据进行连接查询。由... 详细信息

建设工程造价数据管理与分析系统,是为了实现对建筑行业的工程造价数据进行科学化、信息化管理与分析的目的所建构的一套适合于建筑行业管理模式的业务管理系统。其中的工程造价信息查询模块需要对多个关系表中的数据进行连接查询。由于各关系表中的数据量较大,且不断更新,查询语句的执行效率会直接影响到查询模块的性能。而查询优化是数据库系统设计和实现的一种重要的技术手段,也是影响数据库性能的一个重要因素。本文主要论述了基于粒子群算法的查询优化技术及将其应用于建设工程造价数据管理与分析系统的过程。本文主要研究以下内容： 1.对当前的查询优化技术及优化算法的发展现状进行了详细的分析工作,为将粒子群算法应用于多连接查询优化的可行性提供理论依据。 2.提出基于粒子群算法的查询优化的三元模型和实现步骤。结合多连接查询的特点,将多连接查询优化问题编码化后,把需进行连接操作的各关系的连接顺序表示为种群中的粒子,然后进行优化。这一过程中,按照提出的代价估计模型,计算各关系连接后的执行代价,执行代价的大小直接影响适应度值的大小。 3.提出将基于粒子群算法的查询优化技术应用于建设工程造价数据管理与分析系统的查询模块的实现方案。 4.具体实现本文提出的优化方案,并分析实验数据,验证将粒子群算法应用于查询优化的有效性。本文的最后对全文进行了总结,并对基于粒子群算法的查询优化技术进行了展望。

关键词：多连接查询粒子群算法执行代价估计三元模型

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基于动态规划的连接树生成算法研究

基于动态规划的连接树生成算法研究

作者：康超凡天津大学

学位级别：硕士

连接树生成算法主要应用于数据库查询处理与优化过程中,对数据库的查询效率起着决定性的作用。算法将无序的查询图转化为不同连接顺序的连接树,并根据代价估算的方法选择最优连接树,从而缩短查询所需的时间。本文主要研究了关系数据库... 详细信息

连接树生成算法主要应用于数据库查询处理与优化过程中,对数据库的查询效率起着决定性的作用。算法将无序的查询图转化为不同连接顺序的连接树,并根据代价估算的方法选择最优连接树,从而缩短查询所需的时间。本文主要研究了关系数据库中多连接查询问题涉及的连接树生成算法,实现了两种基于动态规划的连接树生成算法DPsize和DPsub,并通过对两种算法结构和性能的分析,设计并实现了一种新型的基于动态规划的连接树生成算法DPccp。算法DPsize通过自底向上的增加关系集中基关系的数量生成连接树,算法DPsub以二进制数的形式表示不同的关系集,并按照二进制数增长的顺序生成连接树。本文通过对两种算法的实现与分析发现并没有一种算法能够同时对链型查询图、环型查询图、星型查询图、团型查询图都达到较高的效率,并由此设计和实现了算法DPccp。算法DPccp以提高两种算法最内层循环的效率为突破口,通过查询图连通子图的快速枚举有效的提高了连接树生成的效率,并以实验的方式对其性能进行了分析。实验结果表明:在以关系结点数为2到10,形状为链型、环型、星型、团型的查询图作为输入时,算法DPccp执行所花费的时间总能达到最优或接近最优,并且在实用性更高的星型查询图实验中,表现出了最优效率。

关键词：连接树动态规划查询优化器多连接查询

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延迟容忍网络的连接查询处理

延迟容忍网络的连接查询处理

作者：江虹宁波大学

学位级别：硕士

随着人们对各种应用需求的增加，网络也朝着多样化发展。在某些网络中，节点是不断移动的，节点之间的消息传递依赖于节点的相遇机会且得不到可靠的保证。网络中的移动节点具有间歇连接性，数据传输具有长延时的特点，这种网络称为延迟... 详细信息

随着人们对各种应用需求的增加，网络也朝着多样化发展。在某些网络中，节点是不断移动的，节点之间的消息传递依赖于节点的相遇机会且得不到可靠的保证。网络中的移动节点具有间歇连接性，数据传输具有长延时的特点，这种网络称为延迟容忍网络（DTN, Delay Tolerant Network）。网络的长延时、间歇性连接以及节点资源有限等特性使得DTN与其他网络具有明显地不同。现在DTN的应用范围很广，可在车载网络、军事网络以及环境监测网络等系统中传输和收集数据。但目前相关研究一般不涉及查询处理。而在实际应用中，查询处理，尤其是连接查询处理是非常有用的。如在车载网络中，用户节点需要查询前方某地区的车流量以及道路状况，此时该查询需要对多个节点中的数据进行连接才能得到最后的结果。本文介绍了DTN的应用背景和国内外研究现状，讨论了节点移动模型、网络规模与节点性能的关系，定义了本文采用的节点模型以及网络模型。在此基础上，论文完成了以下几项工作： (1)详细分析了DTN中的消息路由策略，在此基础之上提出了一个基于布鲁姆过滤器（BF, Bloom Filter）的消息转发算法。借鉴分布式网络、P2P网络以及无线传感器网络中的多连接查询算法，分析了DTN中的查询方法，给出了DTN网络中的多连接查询（MQ, Multi-Join Query）方案。 (2)针对网络中的节点连接查询的速度问题，设计了一种软硬件结合的方法来加速处理数据流的窗口连接操作。在CUDA（统一计算架构）下，由CPU控制将内存中的数据传输至GPU存储器中，然后利用多线程进行并行处理。实验验证了我们的方法可以较大幅度提高多数据流窗口连接的处理速度，可达到纯软件处理的50倍左右。

关键词：延迟容忍网络多连接查询布鲁姆过滤器 GPU

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嵌入式分布数据库的查询优化算法研究

嵌入式分布数据库的查询优化算法研究

作者：宋静静山东大学

学位级别：硕士

海洋信息服务在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境等方面都有着重大意义。而查询优化作为提升数据库处理性能的关键技术，对于有效地实现海洋信息领域的数据资料利用和实时信息服务有至关重要的影响。本文以海洋... 详细信息

海洋信息服务在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境等方面都有着重大意义。而查询优化作为提升数据库处理性能的关键技术，对于有效地实现海洋信息领域的数据资料利用和实时信息服务有至关重要的影响。本文以海洋环境在线监测及灾害智能预警系统的研制为基础，深入研究了适应嵌入式分布数据库特性的查询优化算法的设计和实现。文中首先给出了海洋环境在线监测及灾害智能预警系统的整体架构及功能划分，并重点介绍了基于嵌入式技术的海洋监测数据管理子系统的架构设计。考虑到系统中数据处理对嵌入式环境下查询处理性能的需求，本文在全面分析嵌入式实时数据库系统特性对查询优化的影响以及传统查询优化方法特点的基础上，对贪婪算法和随机搜索算法进行了有效的结合，将贪婪算法快速求解的特点引入到随机搜索过程中，使算法能较快地收敛，并通过迭代采样拓展了搜索空间，有利于算法跳出局部极小。并且，算法可以通过设置终止条件来控制优化本身的时间长短，从而能在满足系统实时要求的前提下更好地适应不同类型事务的需要。模拟实验表明，与传统查询优化算法相比，本文的改进算法无论从运行时间、空间复杂性和计划质量方面都具有一定优势。针对海洋监测数据管理系统分布式体系结构下的复杂多连接查询，本文系统地介绍了粒子群优化算法的原理和特点，并分析了用粒子群优化算法求解多连接查询优化问题的有效性，算法以左深树为搜索空间，采用有序串编码并改进了基本粒子群优化算法的速度位置公式，将其应用于海洋监测数据的测试实验中，取得了良好的效果。高效的数据传输同样也是影响海洋信息服务水平的重要因素，本文结合Client／Server通信模型和XML技术，提出了一种实时海洋数据传输的实现方案，采用基于XML的海洋数据交换规范，有效地解决了异构平台、不同数据格式之间的数据交换问题。

关键词：嵌入式数据库多连接查询查询优化粒子群优化算法

基于杂交变异粒子群优化算法的数据库查询优化

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淮海工学院学报（自然科学版） 2016年第4期25卷 8-11页

作者：陈芬唐彦宿迁学院信息工程学院江苏宿迁223800 河海大学计算机与信息学院江苏南京210024

针对传统粒子群优化算法存在的易陷入局部最优和早熟收敛问题,为了提高数据库查询的优化效率,提出一种杂交变异粒子群算法的数据库查询优化方法(HV-PSO).首先建立数据库查询优化数学模型;然后采用粒子间的信息传递和共享机制,找到最优计... 详细信息

针对传统粒子群优化算法存在的易陷入局部最优和早熟收敛问题,为了提高数据库查询的优化效率,提出一种杂交变异粒子群算法的数据库查询优化方法(HV-PSO).首先建立数据库查询优化数学模型;然后采用粒子间的信息传递和共享机制,找到最优计划,在寻优过程中创新引入动态惯性权重和"杂交变异"算子,增加种群多样性;最后采用仿真实验测试算法的性能.仿真结果表明,HV-PSO较好地解决了传统粒子群优化算法存在的不足,不仅提高了数据库查询效率,而且可以获得更加理想的数据库查询计划,尤其对连接关系数目较大的查询问题优势更加明显.

关键词：数据库查询粒子群算法动态惯性权重多连接查询杂交变异查询计划

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基于DCOM的并行数据重分布技术

基于DCOM的并行数据重分布技术