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面向远程内存图数据库的应用感知分离式存储设计

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计算机科学 2025年第1期52卷 151-159页

作者：李纯羽邓龙李永坤许胤龙中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026 高性能计算安徽省重点实验室合肥230026

图数据在各种应用中日益普及,其因涵盖多种实体类型和存在丰富的关联关系而备受关注.对于图数据库用户而言,高效的图查询服务是保障系统性能的关键因素.随着数据量增加,单机图数据库很难满足将所有数据存储在内存中的需求,而分布式图数... 详细信息

图数据在各种应用中日益普及,其因涵盖多种实体类型和存在丰富的关联关系而备受关注.对于图数据库用户而言,高效的图查询服务是保障系统性能的关键因素.随着数据量增加,单机图数据库很难满足将所有数据存储在内存中的需求,而分布式图数据库在拓展性和资源利用率方面受到挑战.基于RDMA的远程内存系统的引入为克服这些挑战提供了一种新的选择,通过分离计算和存储资源,实现了更为灵活的内存使用方式.然而,在使用远程内存的情况下如何最大程度地优化图查询性能成为了当前研究的重点问题.文中首先分析了利用操作系统分页机制透明使用远程内存构建图数据库存在的问题,并在应用层次上设计了远程内存图数据库的存储模型.根据不同数据的特点和访问模式,设计了属性图在远程内存中的存储结构,优化了数据布局和访问路径.实验结果表明,在本地内存受限的情况下,与透明使用远程内存相比,应用感知的设计方式的端到端性能最高提升了12倍.

关键词：图查询图数据库图存储远程内存属性图模型

基于图数据库的继电保护整定计算数据存储与应用

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电力自动化设备 2017年第9期37卷 218-223页

作者：王镜毓石东源陈金富曾次玲华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 国网湖南省电力公司湖南长沙410007

电网继电保护整定计算数据涉及多个门类相互关联的信息,数据实体间的关系复杂而密集,更适合采用图数据库存储。对基于图数据库和传统关系数据库存储继电保护整定计算数据时的查询性能进行对比。将关系数据库中现存的继电保护整定计算数... 详细信息

电网继电保护整定计算数据涉及多个门类相互关联的信息,数据实体间的关系复杂而密集,更适合采用图数据库存储。对基于图数据库和传统关系数据库存储继电保护整定计算数据时的查询性能进行对比。将关系数据库中现存的继电保护整定计算数据准确迁移到图数据库中,既是进行对比测试前的一项准备工作,也是电力系统实际应用中升级数据存储方式的前提。在介绍图数据库和属性图模型基本概念的基础上,提出了一种利用离线交换文件实现数据迁移的通用方法,并通过2类数据库查询性能的对比测试,验证了基于图数据库存储和应用整定计算数据的可行性与高效性。

关键词：图数据库属性图模型 Neo4j 数据迁移性能对比继电保护

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面向远程内存图数据库的应用感知分离式存储设计

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计算机科学 2024年

作者：李纯羽邓龙李永坤许胤龙中国科学技术大学计算机科学与技术学院高性能计算安徽省重点实验室

图数据在各种应用中日益普及，以其涵盖多种实体类型和丰富关联关系的特性而备受关注。对于图数据库用户而言，高效的图查询服务是保障系统性能的关键因素。随着数据量增加，单机图数据库很难满足将所有数据存储在内存中的需求，而分布... 详细信息

图数据在各种应用中日益普及，以其涵盖多种实体类型和丰富关联关系的特性而备受关注。对于图数据库用户而言，高效的图查询服务是保障系统性能的关键因素。随着数据量增加，单机图数据库很难满足将所有数据存储在内存中的需求，而分布式图数据库在拓展性和资源利用率方面受到挑战。基于RDMA的远程内存系统的引入为克服这些挑战提供了一种新的选择，通过分离计算和存储资源，实现了更为灵活的内存使用方式。然而，在使用远程内存的情况下如何最大程度地优化图查询性能成为当前研究的重点问题。首先分析了利用操作系统分页机制透明使用远程内存构建图数据库存在的问题，并在应用层次上设计了远程内存图数据库的存储模型。根据不同数据的特点和访问模式，设计了属性图在远程内存中的存储结构，优化了数据布局和访问路径。实验结果显示，在本地内存受限的情况下，与透明使用远程内存相比，应用感知的设计方式端到端性能最高提升了12倍。

关键词：图查询图数据库图存储远程内存属性图模型

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基于倒排索引的正则路径查询算法

计算机工程与设计 2024年第8期45卷 2343-2349页

作者：夏秀峰孙翔天孙尧邓国鹏朱康邱涛沈阳航空航天大学计算机学院辽宁沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司试飞站辽宁沈阳110034

对于图数据上的正则路径查询(regular path query, RPQ)问题,其使用正则表达式定义图中两个节点之间的约束。针对现有的RPQ在图上遍历匹配方法效率低下这一问题,提出一种基于倒排索引的RPQ算法,在图上构建标签的倒排索引,匹配过程中快... 详细信息

对于图数据上的正则路径查询(regular path query, RPQ)问题,其使用正则表达式定义图中两个节点之间的约束。针对现有的RPQ在图上遍历匹配方法效率低下这一问题,提出一种基于倒排索引的RPQ算法,在图上构建标签的倒排索引,匹配过程中快速检索标签的相应倒排列表。设计的IRPQ算法将查询转化为面向倒排列表的查询计划树,经过优化以减少冗余列表合并操作。在真实数据集上进行了实验,其结果表明,IRPQ及其优化算法相比现有方法显著提高了查询性能。

关键词：属性图模型正则路径查询倒排索引查询计划树树结构递归启发式算法查询树优化

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基于知识图谱的高校教学资料管理模型及相关算法研究

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基于知识图谱的高校教学资料管理模型及相关算法研究

作者：董坤广西民族大学

学位级别：硕士

高校在教学工作中会产生大量教学资料,将教学资料收集起来并进行管理具有非常重大的意义。然而,我国高校现有的教学资料管理系统仍存在一定问题,主要表现为资料未能得到有效组织和整合、资料间的关系未能得到充分挖掘、教师难以查找符... 详细信息

高校在教学工作中会产生大量教学资料,将教学资料收集起来并进行管理具有非常重大的意义。然而,我国高校现有的教学资料管理系统仍存在一定问题,主要表现为资料未能得到有效组织和整合、资料间的关系未能得到充分挖掘、教师难以查找符合需求的教学资料。因此,本研究将知识图谱和图数据库等技术应用于高校教学资料管理,利用知识图谱和图数据库表达实体间关系的优秀性能,更好地存储与处理格式多样的教学资料,并结合教学资料提取算法挖掘教学资料间的内在关联,以更好地组织和整合教学资料,同时用教学资料的语义检索算法解决资料查找困难的问题。主要研究工作及成果如下:(1)提出一种基于知识图谱的高校教学资料本体模型。基于我国教学资源本体的相关规范,用七步法构建了高校教学资料本体模型,并将其转换成高校教学资料属性图模型,存储到Neo4j图数据库中,该模型能够定义实体类型和实体间的关系,构建起学科知识框架。(2)提出一种教学资料主题提取算法。将教学资料的文本特征引入TF-I DF算法进行改进,从文本中提取关键知识点,并基于自己构建的数据集进行实验。实验结果表明该算法在召回率、精确率和F1-Measure的性能指标上均有提升,验证了该算法的准确性。通过关键知识点将教学资料与构建好的高校教学资料属性图模型进行关联,建立起教学资料与知识点以及教学资料之间的关联。(3)提出一种基于高校教学资料本体模型的语义检索算法。通过对处理搜索语句后得出的关键词集进行概念映射、语义扩展和语义推理,构建出能准确理解检索需求的语义模型进行匹配检索,为教师推荐语义关联强的教学资料,并对结果进行可视化。

关键词：教学资料管理知识图谱属性图模型 TF-IDF 领域本体构建语义检索

基于动态贝叶斯网络的流域区间洪水预警时空过程建模

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基于动态贝叶斯网络的流域区间洪水预警时空过程建模

作者：凌霞华中科技大学

学位级别：硕士

江河湖海在为人类带来巨大的水资源利益的同时,其洪水灾害也对人类的生存和发展产生了巨大的威胁,全球不同地区每年都会因洪水灾害造成人类死亡、经济受损等事件,而我国是灾害现象比较严重的国家之一。绝大多数的洪涝灾害是由突发性暴... 详细信息

江河湖海在为人类带来巨大的水资源利益的同时,其洪水灾害也对人类的生存和发展产生了巨大的威胁,全球不同地区每年都会因洪水灾害造成人类死亡、经济受损等事件,而我国是灾害现象比较严重的国家之一。绝大多数的洪涝灾害是由突发性暴雨导致的。洪水灾害的严峻性、紧迫性显而易见,而进行洪水预报预警是有效抵御洪水的首要环节。通过洪水预警,可以在洪水到来之前采取积极有效的应急措施。进行洪水预警报的水文模型有很多,但都需要获得大量的基础数据和模型参数,尽管数据获取手段、技术的不断更新,但由于洪水过程的复杂性、突发性、随机性和不可预知性,一些数据仍然难以获取。时态GIS和时空过程是当前具有重要理论和应用价值的研究热点,动态贝叶斯网络也成为人工智能领域数据挖掘方面研究的热点,本论文主要研究区间流域洪水时空过程,通过建立地理实体属性图模型,借助动态贝叶斯网络统计分析和概率预测的功能,对未来洪水进行预警。本论文首先分析了洪水时空变化过程的本质和规律,明确了时间、空间、地理实体、时空过程和事件在洪水时空过程中的地位;然后,对洪水监测网数据进行表示、分析、处理;其次,针对洪水预警研究中的实体属性之间的联系和因果关系以及洪水时空过程和事件的关系,从面向应用的角度提出了一种基于动态贝叶斯网络的地理实体时空属性图模型;最后将此模型应用于汉江中下游皇庄至沙洋段区间子流域,对研究区进行流域提取与分析,通过查阅沙洋历史洪水资料可得知沙洋水文站的设防水位、警戒水位、保证水位,以此评定沙洋的洪水预警报等级,然后将皇庄至沙洋区间流域的事件数据应用到基于动态贝叶斯网络的洪水时空属性图模型中,得到沙洋洪水预警报,验证了基于动态贝叶斯网络的地理实体属性图模型的可用性、有效性,对不确定性复杂因素影响下的流域洪水预警具有理论和实际意义。

关键词：时空过程属性图模型动态贝叶斯网络地理实体属性流域区间洪水预警