авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Методика оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гребенщиков Николай Николаевич

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ

РЕЛЯЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ИЕРАРХИЧЕСКИМИ ДАННЫМИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата

технических наук по специальности 05.13.11 –

«Математическое и программное обеспечение

вычислительных машин, комплексов и

компьютерных сетей»

Красноярск – 2008

Работа выполнена в Институте информатики и телематики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова на кафедре программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Швец Сергей Викторович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Легалов Александр Иванович кандидат технических наук, профессор Сорокин Владимир Афанасьевич
Ведущая организация: Сибирский государственный технологический университет

Защита состоится «4» декабря 2008 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.05 при Сибирском федеральном университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. УЛК 115.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: ул. Киренского, 26, ауд. Г 2-74.

Автореферат разослан «3» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук Вейсов Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В ходе создания программного обеспечения разработчикам приходится принимать множество ответственных решений. Наиболее важные из них связаны с архитектурой разрабатываемой программной системы.

Способ реализации управления данными является важным архитектурным решением. Благодаря простоте структуры данных и естественности операций, реляционные СУБД заняли доминирующее положение на рынке и используются при создании большого круга программных систем. Однако при разработке программного обеспечения часто приходится сталкиваться с данными, которые имеют иерархическую структуру. Такие данные обычно являются дополнительными иерархическими онтологиями, которые имеют тесную связь с данными, расположенными в реляционной СУБД. Вследствие такого положения прикладываются значительные усилия по изучению вопросов реляционного моделирования иерархий. В настоящий момент можно с уверенностью констатировать, что существует целый спектр теоретических разработок, технологических решений и конкретных реализаций в области построения иерархических справочников. Этот факт позволяет утверждать, что данное направление находится в активной стадии своего развития. Большой вклад в решение проблемы реляционного моделирования иерархических систем внесли Виноградов С.А., Курчидис В. А., Чиркунов В.А., Назанский А.С., Гладков М.В., Сажин А.С., Голованов М., J. Celko, T. Haughey, M. Hillyer, L. Jonsson, S. Deleurme, D. Forbes, N. Gassiep, V. Tropashko, I. Ben-Gan. Однако, окончательное формирование данного направления еще не произошло. Можно выделить ряд теоретических и технологических проблем, требующих разрешения, и еще большее количество конкретных, прикладных задач, которые ждут реализации.



Для реляционного моделирования иерархий существует несколько способов. Каждый из способов основан на использовании различных свойств иерархии. Поэтому эффективность разных способов при решении одной и той же­­­­­­­ задачи может быть различной.

Целью диссертационного исследования является разработка методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными в контексте определенных для системы требований.

В соответствие с целью работы были поставлены и решены следующие научные задачи:

  • изучение спектра современных теорий, информационных технологий и конкретных реализаций с целью выбора математических решений, наиболее пригодных для использования в задачах реляционного моделирования систем управления иерархическими данными;
  • разработка способа математического моделирования требований к системам управления иерархическими данными;
  • определение критериев эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными;
  • разработка методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическим данными;
  • апробация методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными в процессе разработки реальных программных приложений.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач были применены методы системного анализа, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования, методология UML, методы реляционного моделирования, теория чисел, статистические и численные методы, элементы имитационного моделирования.

Объектом исследования является моделирование систем управления иерархическими данными.

Предмет исследования: оценка эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными.

Научную новизну работы составляют:

  • модель иерархического отношения, отличительной особенностью которой является использование непрерывных функций плотности распределения элементов по уровням иерархии и распределения дочерних элементов среди элементов одного уровня иерархии;
  • модель функциональности системы управления иерархическими данными, где каждая функциональная единица описывается множеством иерархических операций с заданным для них законом распределения аргументов, что позволяет приближенно описывать на ранних стадиях разработки взаимодействие пользователя с системой.
  • алгоритм генерации дерева и алгоритм генерации сценария нагрузочного тестирования по разработанным математическим моделям, основной чертой которых является применение подхода «разделяй и властвуй» для распределения дискретной величины (количество элементов) в соответствии с непрерывными функциями плотности ее распределения.

Практическая значимость

Разработана и внедрена автоматизированная система «Бизнес-справочник SIBINFO.RU». Данная автоматизированная система является центральным звеном организации регионального бизнес-справочника по Республике Хакасия. На нее возложены задачи по хранению справочной информации, учету клиентов бизнес-справочника и обеспечению процесса расчетов, публикации справочной информации в сети Интернет, формирование информационного макета печатного издания бизнес-справочника.

Применение разработанной методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными при разработке автоматизированной системы «Бизнес-справочник «Товары и услуги Хакасии и юга Красноярского края» позволило эффективным способом реализовать иерархический справочник видов деятельности.

Разработана и внедрена автоматизированная система «Реестр субъектов малого предпринимательства Республики Хакасия». Данная автоматизированная система построена по принципам объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования. Для организации объектно-реляционного отображения, которое бы позволило осуществлять группировку данных, была использована древовидная структура, помещенная в реляционную базу данных. Хранение иерархии в реляционной базе данных позволяет использовать как преимущества иерархии, так и плюсы реляционных баз данных в обращении с линейными структурами.

Применение разработанной методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными при разработке автоматизированной системы «Реестр субъектов малого предпринимательства» позволило эффективным образом реализовать реляционно-иерархическое хранилище объектной модели.

На защиту выносятся:

  • методика оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными на основе нагрузочного тестирования, включающая построение иерархической модели, преобразование иерархической модели в реляционную, тестирование и анализ результатов;
  • модель нагрузки для систем управления иерархическими данными, описывающая внутреннее состояние системы, взаимодействие с ней пользователей и критерии ее эффективности;
  • программное обеспечение системы тестирования реляционных реализаций систем управления иерархическими данными, алгоритмы преобразования моделей в наборы данных для нагрузочного тестирования;
  • способ применения разработанной методики оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными для адаптации архитектуры таких систем к условиям эксплуатации.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на следующих научно-технических конференциях: Конференция-конкурс «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (23 февраля 2006 года, г.Новосибирск), Российская научно-техническая конференция «Информатика и проблемы телекоммуникаций» (27 апреля 2006 года, г. Новосибирск), Конференция-конкурс «Технологии Microsoft в теории и практике программирования» (25 февраля 2007 года, г.Новосибирск).

Теоретические результаты, отдельные положения, а также результаты конкретных прикладных исследований и разработок обсуждались на научных семинарах Института Информатики и Телематики Хакасского Государственного Университета им. Н.Ф. Катанова (2003-2008 гг.)

Результаты исследований обсуждались на многочисленных рабочих совещаниях и семинарах с профильными специалистами и научными сотрудниками институтов города Абакана (Республика Хакасия) и города Красноярска (Красноярский край).

Публикации

Основное содержание диссертационной работы отражено в 10 печатных работах. В том числе одна работа опубликована в журнале, рекомендуемом ВАК.

Личный вклад автора

Автором проведен анализ подходов к моделированию иерархических систем, разработан способ моделирования нагрузки для систем управления иерархическими данными, разработана методика оценки эффективности способов реляционного моделирования иерархических систем, разработан способ перехода от математической модели нагрузки системы управления иерархическими данными к реляционной, проведена оценка эффективности реляционных реализаций систем управления иерархическими данными в ходе работы над несколькими программными приложениями.

Автор участвовал в создании автоматизированных систем основанных на способе оценки эффективности реляционных реализаций систем управления иерархическими данными, разработанном в данной диссертационной работе.

В ходе разработки автоматизированной системы «Бизнес-справочник SIB-INFO.RU» автор участвовал в постановке задачи для Интернет версии справочника, создании методики сбора и заполнения справочной информации, разработке системы управления прайс-листами компаний, разработал общую технологическую архитектуру системы, схемы баз данных, программное обеспечение для трансформации существующей структуры базы данных, технологию и программное средство выгрузки данных бизнес-справочника для создания печатных версий справочника, внутренние технические задания на элементы программного обеспечения, участвовал в оформлении документации на систему.





В ходе разработки автоматизированной системы «Реестр субъектов малого предпринимательства» автор участвовал в постановке задачи, анализе предметной области, разработал архитектуру системы, схемы баз данных, реализовал основные программные модули системы.

Структура работы

Диссертационная работа выполнена на 108 страницах машинописного текста, включающего в себя введение, четыре раздела, заключение, 30 рисунков, 10 таблиц и библиографический список из 129 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В диссертационной работе проводится анализ состояния вопроса моделирования иерархических структур. Разрабатывается методика оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархическими данными на основе нагрузочного тестирования. Описывается модель нагрузки для систем управления иерархическими данными. Приводятся критерии эффективности. Описывается апробация разработанной методики в реальных проектах по разработке программных систем.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены основные результаты работы.

Первый раздел диссертации посвящен изучению состояния вопроса разработки реляционных моделей иерархических систем и реляционной реализации иерархических операций.

В разделе выполняется анализ таких понятий как иерархия и иерархическая операция. Под иерархической операцией понимается операция, которая производится над иерархией. Описывается реляционная реализация иерархических операций, для которых в качестве аргументов выступают: исходное реляционное отношение, описывающее иерархию, и некоторое множество значений. В результате выполнения операции может произойти изменение исходного реляционного отношения, а в качестве возвращаемого результата получается реляционное отношение.

В основе реляционного моделирования системы управления иерархически данными лежит построение такого реляционного отношения, по атрибутам которого можно восстановить установленные в иерархии связи. Также подразумевается существование внешнего отношения, в котором содержится информация, описывающая элементы иерархии. Для каждого элемента данного отношения вводится первичный ключ, который используется для связи с элементами иерархического отношения.

Среди методов реляционного моделирования древовидных иерархий выделяют две группы: иерархические/рекурсивные расширения SQL и методы кодирования элементов дерева. Также можно выделить метод, который не относится к описанным выше двум группам. Данный метод подразумевают хранение всех пар элементов, между которыми определено транзитивное отношение. Этот метод будем назвать методом транзитивного замыкания.

В заключение раздела, основываясь на различиях существующих способов реляционного моделирования систем управления иерархических данных и важности выбора такого способа для архитектуры разрабатываемой системы, обосновывается необходимость разработки методики оценки эффективности способов для конкретной системы. Под эффективностью способа реляционного моделирования системы управления иерархическими данными понимается эффективность функционирования построенной с помощью данного способа конкретной системы.

Основными критериями функционирования системы управления иерархическими данными являются: производительность системы и необходимая для работы системы память.

Во втором разделе рассматривается нагрузочное тестирование как метод оценки эффективности способов реляционного моделирования систем управления данными, и предлагается способ моделирования нагрузки для их тестирования, выделяются такие аспекты моделирования как моделирование данных и моделирование функциональности системы.

Модель данных определяет, какая информация будет находиться в системе управления иерархическими данными. В модели используются функции плотности распределения элементов иерархии. Модель данных представлена следующей формулой.

, где n – общее количество элементов в иерархии, flevel(x) – функция плотности распределения элементов по уровням и , – множество, а fchildren,j(x) – функция плотности распределения количества сыновей у элементов j-го уровня и , MEMmax – верхнее ограничение по использованию памяти в пересчете на один элемент иерархии.

Для идентификации элемента в дереве применяются следующие координаты: номер уровня, на котором находится элемент, и порядковый номер элемента среди элементов данного уровня. На рис. 1. представлен пример дерева с расставленными координатами элементов.

Модель функциональности системы управления иерархическими данными определяет задачи, которые необходимо выполнять данной системе.

Такие задачи выражаются в терминах элементарных иерархических операций. Модель функциональности представлена на следующей формуле.

, где Fi – единица функциональности системы управления иерархическими данными, а n – общее количество таких функций.

, где ki – весовой коэффициент важности данной функции для системы, Tmax,i – верхнее ограничение по времени выполнения рассматриваемой функции, Hi – множество описаний вызовов элементарных иерархических операций, , где m – количество описываемых в множестве вызовов, oj – вид элементарной иерархической операции, hj – весовой коэффициент в контексте задачи Fi для j-го вызова операции, gj(x,y) – двумерная функция плотности распределения выборки для j-го вызова операции.

В качестве критериев эффективности способов реляционного моделирования систем управления иерархических данных приводятся критерии эффективности функционирования таких систем. Основными критериями эффективности функционирования системы управления иерархическими данными являются: производительность системы – обратная величина времени выполнения функций системы; необходимая для работы системы память – размер базы данных.

Исходя из модели функциональности, описанной выше, критерий производительности рассчитывается следующим образом. Пусть производительность системы при выполнении единицы функциональности , а ki является весовым коэффициентом важности данной единицы функциональности для системы. Тогда общая производительность системы рассчитывается по следующей формуле.

(1)


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.