Techniques and systems for online and distributed database processing
Authors: Bornea Mihaela-Ancuta 
Published: January 2014

Η επεξεργασία πληροφοριών στις μέρες μας απαιτεί συχνά την καθημερινή επεξεργασία μεγάλων όγκων δεδομένων, όπως αυτά προκύπτουν από τη συνεχώς αυξανόμενη παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων, επιχειρηματικών συναλλαγών, δραστηριοτήτων στο διαδίκτυο, καθώς και άλλων σημαντικών πληροφοριών που προέρχονται από διάφορες πηγές. Το κρίσιμο ζήτημα της διαθεσιμότητας των δεδομένων αυτών οδηγεί σε νέες εφαρμογές που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα υψηλές απαιτήσεις στην απόδοση. Οι σύγχρονες βάσεις δεδομένων καλούνται να πραγματοποιούν την ανάλυση των δεδομένων αυτών, ενώ την ίδια στιγμή πρέπει να είναι σε θέση να εξυπηρετούν μεγάλο όγκο επερωτήσεων χωρίς καθυστερήσεις. Για να ικανοποιηθούν οι ανάγκες των χρηστών, πολλά επιμέρους στοιχεία των βάσεων δεδομένων πρέπει να μελετηθούν εκ νέου και υπό το νέο πρίσμα των σύγχρονων αναγκών. Πιο συγκεκριμένα, απαιτούνται νέες προσεγγίσεις στις επιμέρους περιοχές της επεξεργασίας επερωτήσεων, της επεξεργασίας συναλλαγών και της διαχείρισης ευρετηρίων. Στην περιοχή της επεξεργασίας επερωτήσεων, οι παραδοσιακές βάσεις δεδομένων έχουν σχεδιαστεί θεωρώντας ότι τα δεδομένα είναι πάντα διαθέσιμα. Τα σύγχρονα συστήματα βάσεων δεδομένων, όμως, πρέπει να είναι σε θέση να επεξεργαστούν διάφορους τύπους εισερχομένων δεδομένων, ροών δεδομένων, που συχνά εισέρχονται στο σύστημα με απρόβλεπτο ρυθμό ή/και εμφανίζοντας μεγάλες καθυστερήσεις στην άφιξή τους. Για το λόγο αυτό καθίσταται αναγκαία η ανάπτυξη νέων αλγορίθμων σύζευξης για την ανάκτηση σημαντικής πληροφορίας από τέτοιου είδους δεδομένα και μάλιστα από την πρώτη στιγμή που ξεκινά η εισαγωγή τους στο σύστημα. Στην παρούσα διατριβή αντιμετωπίζονται αρχικά δύο βασικές λειτουργίες, η σύζευξη δύο ή περισσοτέρων ροών δεδομένων προερχόμενες από αυτόνομες πηγές, καθώς και η σύζευξη μίας ροής δεδομένων με μία συσχέτιση που βρίσκεται στο δίσκο του συστήματος. Παράλληλα, η δημιουργία αντιγράφων δεδομένων εισάγει νέες προκλήσεις στη διαχείριση των συναλλαγών. Η ύπαρξη των αντιγράφων των δεδομένων οδηγεί σε μεγαλύτερη διαθεσιμότητα και σε καλύτερες αποδόσεις στα σύγχρονα συστήματα συγκρινόμενα με τις παραδοσιακές βάσεις δεδομένων μέσω του διαμοιρασμού του φόρτου της βάσης σε διαφορετικές μηχανές. Ένα σημαντικό ζήτημα που τίθεται όμως στις περιπτώσεις αυτές είναι η διατήρηση της συνέπειας ανάμεσα στα αντίγραφα αυτά, καθώς τα δεδομένα ανανεώνονται συνεχώς. Κρίνεται λοιπόν απαραίτητη η δημιουργία νέων μεθόδων ελέγχου του συγχρονισμού των αντιγράφων αυτών. Υιοθετώντας την προσέγγιση των βάσεων δεδομένων που χρησιμοποιούν αντίγραφα, αναπτύξαμε στην παρούσα διατριβή αποδοτικούς μηχανισμούς για τη διατήρηση των απαραίτητων ιδιοτήτων των αντιγράφων: ατομικότητα, συνέπεια, απομόνωση, ανθεκτικότητα. Τέλος, η επιλογή των κατάλληλων ευρετηρίων αποτελεί σημαντικό ζήτημα στη διαχείριση των βάσεων δεδομένων, λόγω της μεγάλης εξάρτησης που παρουσιάζει η απόδοση της επεξεργασίας επερωτήσεων από τη χρήση ευρετηρίων. Η επιλογή των ευρετηρίων αποτελεί ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον πρόβλημα βελτιστοποίησης, καθώς αυτά μπορούν να εξυπηρετούν ένα μέρος του φόρτου επερωτήσεων απαιτώντας όμως ταυτόχρονα επιπλέον διαχειριστικό κόστος κάθε φορά που τα δεδομένα ανανεώνονται. Στις σύγχρονες βάσεις δεδομένων που εμφανίζουν μεγάλη πολυπλοκότητα, η επιτυχής διαχείριση των ευρετηρίων αποτελεί σημαντική πρόκληση για τους διαχειριστές των συστημάτων αυτών. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζουμε μια συνεχή τεχνική που αντιλαμβάνεται τις αλλαγές στα δεδομένα που σχετίζονται με το φόρτο του συστήματος και διαχειρίζεται αποδοτικά τα ευρετήρια, ενώ παράλληλα επιτρέπει την αδιάλειπτη επεξεργασία των επερωτήσεων.