پروژه سیستم پایگاه داده با معماری موازی

معرفی پروژه تحقیقاتی بررسی معماری پایگاه داده موازی

بخشهایی از متن پروژه

معماری پایگاه داده موازی به نوعی از معماری گفته می شود که در این نوع معماری سعی شده است که با پیاده سازی روش های کار موازی کارایی سیستم را افزایش دهیم. پردازش های موازی می تواند در بخش های مختلف و وظایف مختلف از قبیل خواندن داده ها، تولید فهرست ها و پردازش پرس و جوها پیاده سازی شود. همچنین در این نوع سیستم ها داده ها می توانند از لحاظ قرار گیری فیزیکی در قسمت های مختلف قرار گرفته باشند.

ایده اصلی در معماری موازی استفاده از پردازش های موازی در مراحل مختلف تا آنجا که امکان دارد برای بهبود کارایی سیستم است. برای این مهم ابتدا مرور کوتاهی بر مفاهیم پردازش های موازی در ادامه انجام خواهد گرفت.

معماری چند پردازنده

این نوع از معماری خود به انواع متنوع زیر قابل تقسیم بندی است، که ساختار معماری حافظه مشترک را می توان متداول ترین نوع از این مورد از معماری ها نام برد.

الف) ساختار معماری حافظه مشترک

در این نوع از معماری چندین پردازنده از حافظه مشترک استفاده می کنند. در شکل زیر شمایی از این نوع از معماری آورده شده است.

در معماری سیستم های حافظه مشترک است، چند پردازنده که از طریق یک شبکه پر سرعت به هم متصل هستند داده های مورد استفاده خود را در یک حافظه مشترک بین هم قرار می دهند. در این نوع از معماری دیسک ذخیره سازی ممکن است مشترک نباشد. در این نوع از معماری یک پردازنده می تواند پیامی را بسیار سریع به پردازنده های دیگر ارسال نماید. با استفاده از نوشتن بر حافظه (معمولا کمتر از یک میکرو ثانیه) و سپس بوسیله ارسال پیام از طریق مکانیزم ارتباطی بین پردازنده ها این عمل را ممکن می سازد. ماشین های با حافظه مشترک این است که این معماری قابلیت توسعه بیشتر از یک مقدار پردازنده را ندارد زیرا Bus یا ارتباط داخلی شبکه به گلوگاه تبدیل می شوند (از آنجا که بوسیله همه پردازنده ها ، مشترک استفاده می شوند). پردازنده در این معماری دارای حافظه پنهان (Cache) بزرگی است بطوریکه هر وقت که ممکن است از ارجاع به حافظه بپرهیزد. اما اگر داده ای در حافظه پنهان (Cache) نباشد به حافظه مراجعه می شود.

ب) معماری کاملا مستقل

در این نوع از معماری هر گره از نقطه نظر حافظه و دیسک ذخیره سازی مورد منحصر به خود را دارد. و هیچ نوع معماری مشترکی بین آن ها یافت نمی شود. در شکل زیر نمونه ای شماتیک از سیستم این نوع از معماری ها آورده شده است. هر پردازنده در این معماری حافظه ای را به اشتراک نمی گذارند. تمامی ارتباطات میان پردازنده ها از طریق شبکه بین آنها ایجاد می شود.

الگوریتم های پردازش موازی (استفاده شده در پایگاه داده موازی)

نباید تصور شود که محاسبات در پایگاه داده موازی تنها محتاج به فراهم کردن سخت افزار (شامل حافظه ها، پردازنده ها، دیسک های سخت، پورتهای اتصال وغیره)، فضای فیزیکی مورد نیاز و اتصال درست آنهاست. دشواری کار مشترک در الگوریتم نویسی این نوع از سیستم ها است. در عمل، دستیابی به افزایش خطی سرعت (افزایش سرعت متناسب با تعداد پردازنده ها) بسیار مشکل است. این مشکل ناشی از طبیعت ترتیبی بسیاری از الگوریتم ها است به طوریکه قسمت هایی از یک الگوریتم قابل موازی سازی و قسمت هایی غیر قابل موازی سازی است. بسیاری از الگوریتم ها به منظور استفاده از سخت افزار موازی باید دوباره طراحی شوند. برنامه هایی که در یک سیستم با پردازنده تکی درست کار می کنند ممکن است در یک محیط موازی هرگز کار نکنند. این بدان علت است که چند کپی از یک برنامه ممکن است با یکدیگر تداخل کنند (به طور نمونه تداخل در دسترسی همزمان به یک محل از حافظه). بنابراین نیاز اصلی یک سیستم موازی، برنامه نویسی دقیق مختص به خود است.

فهرست مطالب پروژه

معماری پایگاه داده موازی موازی

پردازش موازی

پایگاه داده با معماری موازی

معماری چند پردازنده

ساختار معماری حافظه مشترک، مزیتها و معایب

معماری کاملا مستقل، مزیتها و معایب

معماری دیسک مشترک، مزیتها و معایب

معماری سلسله مراتبی، مزیتها و معایب

تقسیم بندی بر اساس معماری هیبریدی در پایگاه داده موازی

الف) معماری دستیابی حافظه غیر یکنواخت

معماری خوشه بندی

نگاهی تاریخی به فرایند شکل گیری پایگاه داده موازی

عمده مزایای پایگاه داده موازی

عمده معایب پایگاه داده موازی

اجرای پرس و جو ها در معماری موازی

معماری پردازش پرس وجو در پایگاه داده موازی

عملگرهای تک عملوندی در معماری موازی

الگوریتم های پردازش موازی (استفاده شده در پایگاه داده موازی)

کنترل همزمانی یا همروندی سیستم های پایگاه داده موازی

الف) الگوریتم های تک زمانبند در پایگاه داده موازی

ب) الگوریتم های چند زمانبند در پایگاه داده موازی

انواع توازی در سیستم پایگاه داده موازی

1- توازی درون درخواست

2- توازی بین درخواست ها

تسریع و توسعه در پایگاه داده موازی

خصوصیات فنی سیستم های پایگاه داده با معماری موازی

مراجع