1 СУБД UMS-FAD тм Компания «Х-Технология» Москва 2011

2 Системотехническое решение СУБД UMS-FAD тм Административный клиент GAI Фреймворк UMS: веб-сервер UNET виртуальная машина UVM компилятор байт-кода UBC сетевой шлюз UGW Двигатель FAD тм Драйвер LCD База данных repoDB

3 Особенности СУБД UMS-FAD тм Расширенная реляционная модель данных ERM Денормализованные отношения Ассоциативные массивы данных Служебные домены первичных ключей данных Мультиверсионная архитектура Отсутствие блокировок объектов базы данных Отсутствие журналов транзакций и сегментов отката Сериализуемый уровень изоляции транзакций Механизм поиска в виде матричных деревьев

4 Ассоциативный массив 111ХХХХ212ХХХХХХХ313ХХХХХХХХХХХХХХХ 414ХХХХ515ХХХХХ516ХХХХХХХ617ХХХХХХХХХ 111ХХХХ212ХХХХХХХ313ХХХХХХХХХХХХХХХ Реляционное отношение ДоменВерсияУровень иерархии Начало первого кортежа Начало второго кортежа Значение атрибута Атрибут кортежа

5 Расширенная реляционная модель данных ERM Денормализованные отношения – максимально полные информационные образы типов объектов предметной области В типах объектов поддерживаются логические связи между составляющими доменами (в виде иерархий) Первичные ключи – функционально независимые атрибуты служебного домена уникальных идентификационных номеров Вторичные ключи – соответствуют вторичным ключам базовой реляционной модели данных RM Манипуляционный и целостный аспекты модели ERM соответствуют подобным аспектам модели RM Доменный состав отношений модели ERM соответствует атрибутному составу классов объектно-ориентированной модели данных прикладных решений

6 Кортеж данного - мультимножество Фамилия - Кузнецов Имя - Иван Телефон - Рабочий Номер Телефон - Мобильный Номер Телефон - Неизвестно Номер УИН

7 Структура кортежей данных Атрибуты каждого кортежа связаны в иерархическую структуру Арность кортежей в общем случае не равна арности отношений Кортежи могут содержать повторяющиеся атрибуты или группы атрибутов Каждое отношение содержит головной кортеж, содержащий стандартный набор атрибутов, имеющих неопределенные значения, и соответствующий одному из типов объектов предметной области Максимальный размер одного кортежа ограничен возможностями файловой системы Кортеж может содержать ссылки на фрагменты неструктурированной информации, хранимые в файле базы данных или в отдельных файлах

8 Мультиверсионная архитектура СУБД UMS-FAD тм Значение УИН данного Новое значение атрибута ID атрибута ID Значение УИН данного Старое значение атрибута ID атрибута Адрес УИН данного Узлы М-дерева Старая версия данного Новая версия данного Адрес атрибута

9 Структура версий данных Каждое данное состоит из первичной версии и набора дельта- версий, логически связанных совпадающим уникальным идентификационным номером (УИН) Версии содержат номера транзакций записи Модифицированные атрибуты в составе версий данных логически связаны служебным идентификатором экземпляра атрибута (ID) Запись новых версий данных осуществляется без чтения и блокировки старых версий, на основании УИН данных и ID атрибутов Все версии данных хранятся в одном отношении Очистка базы данных от устаревших версий данных производится в фоновом режиме путем консолидации версий

10 Двоичное сбалансированное матричное дерево поиска Корневой указатель Значение ключа четного поддерева = 2 L x Y, где L – уровень дерева, Y - сомножитель Позиция узла дерева на уровне = (Y + 1) / 2 Значение ключа нечетного поддерева = (2 L x Y) - 1 Значение ключа общей вершины = (K 1 + K 2 ) / 2, где K1,2 – значение ключей нижних узлов

11 Особенности матричных деревьев поиска Матричные деревья поиска относятся к самобалансирующимся двоичным деревьям Включению элемента в матричное дерево предшествует присвоение номера элементу в порядке записи в базу данных Отдельное матричное дерево состоит из четного и нечетного поддеревьев (поиск во вдвое меньшем числе элементов) В процессе балансировки участвуют не более 4 элементов (в отличие от половины элементов любой другой разновидности самобалансирующихся деревьев) В случае монотонно возрастающего порядка записи элементов матричные деревья не требуют балансировки Механизм поиска состоит из нескольких ярусов матричных деревьев – типы данных, домены, дескрипторы атрибутов

12 Сравнение эффективности реализации RM и ERM моделей данных Узлы B+деревьев Узлы M- деревьев Список данных, узлов M- деревьев, кодов и значений атрибутов Список листьев B+деревьев Словарь кодов и значений атрибутов Таблицы данных ER модель A – индексируемые атрибуты, N – нормальная форма, F – сканирование файлов ERM модель A = max, N = 1, F = 0 Обращения к диску Запись ~ L/2 Чтение ~ 0 Запись ~ 0 Чтение ~ 0 Запись ~ 2 Чтение ~ 1 Запись ~ N Чтение ~ 1 (+ F) Запись ~ 1 Чтение ~ 1 Запись = A x (L/2 + 2) + 2N Чтение = A x 3 + 2F x N Запись = 1 Чтение = 1 Обращения к диску Итого: Сегменты отката Запись ~ N Чтение ~ 1 (+ F) Оперативная память Энергонезависимая память

13 Основные инновации СУБД UMS-FAD тм Многомерная база данных, полностью размещенная на внешнем носителе Физическая структура данных, включающая только значимую информацию Схема базы данных, изменяемая в фоновом режиме

14 Компоновочные решения UMS-FAD тм Клиентское приложение Фреймворк UMS LCD FAD База данных Веб-браузер Триггеры, хранимые процедуры, пользовательские функции, представления, серверные приложения Клиентское приложение FAD База данных Библиотека функций Способы реализации: 1 - клиент-серверная архитектура 2 - распределенные базы данных 3 - библиотеки расширения 4 - серверные приложения 5 и 6 - встраивание двигателя FAD 6 UNET UVM UGW СУБД 5 4

15 работает на платформе 64-разрядных операционных систем UNIX/Linux работает на платформе 32/64-разрядных операционных систем Unix/Linux и Microsoft Windows обеспечивает обмен информацией с реляционными базами данных, аналитическими системами и табличными процессорами Клиентская часть Серверная часть СУБД UMS-FAD тм реализована в клиент-серверной архитектуре

16 Масштабирование СУБД UMS-FAD тм Слейв-сервер Реплика БД Запись Репликация Чтение Мастер-серверСлейв-сервер Мастер БДРеплика БД Запись Репликация Запись Чтение Клиент

17 Индустриальный тест ТРС-С по оперативной обработке транзакций OLTP Пиковая производительность СУБД UMS-FAD тм составила 1 миллион транзакций в минуту в расчете на одно ядро процессора Цена одной транзакции в минуту СУБД UMS- FAD тм составила единицы центов США

18 Зависимость времени чтения от объема реляционной и многомерной баз данных: 5, и 20 млн. данных ,01 0,02 0,03 0,04 Время, секунды Данные, млн. единиц СУБД UMS-FAD тм Реляционная СУБД

19 Контакты ООО «Х-Технология» , Москва, Малый Сухаревский пер., дом 9, строение 1, офис 36 тел. +7 (495) http: ///