网格数据库自适应查询处理技术研究与实现

摘要

网格数据库是将数据库技术和网格技术相结合而形成的一个新的研究内容,是随着网格的发展而提出的新需求,其目的是把分布异构的数据库有效地集成到网格环境中。查询处理技术是网格数据库研究的核心,而传统的基于静态优化的查询处理技术无法适应于动态变化的网格环境。因此,如何在网格环境中进行自适应的查询处理、动态调整执行计划等问题逐步成为该研究领域的热点。
　　 本文对网格数据库中有关自适应查询处理的相关技术进行了研究。提出了一个基于流水线并行处理的网格数据库连接查询自适应处理算法,并在网格数据库原型系统NHGridDB中实现了该算法。本文的主要工作和创新点如下:
　　 (1)介绍和分析了网格数据库的应用环境和应用需求,提出了一个基于OGSA的网格数据库原型系统NHGridDB的体系结构,在此基础上设计了一个基于移动Agent技术的查询处理架构。
　　 (2)针对网格数据库运行环境的动态特性,提出了一个自适应查询处理框架。给出了网格数据库连接查询流水线处理的代价模型,并在此基础上提出了一个基于流水线、自适应的连接查询处理算法AJAR。AJAR算法利用随机抽样技术实时地估计各候选查询计划的代价,当发现存在更优的查询计划时,则对当前流水线的处理顺序进行动态调整,以适应网格环境的变化。
　　 (3)设计实现了网格数据库原型系统NHGridDB的查询处理系统,并在系统中实现了AJAR算法,在不同的数据集和网格环境参数下,对算法的性能进行了实验。实验表明,多数情况下,AJAR算法优于传统的查询处理技术。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的组织结构

第二章 网格数据库查询处理背景知识及研究现状分析

2.1 网格技术

2.1.1 网格的定义

2.1.2 网格的特征

2.1.3 网格的体系结构

2.2 网格数据库

2.2.1 网格数据库概述

2.2.2 网格数据库研究中的关键技术

2.3 网格数据库查询处理研究现状分析

2.3.1 数据网格研究现状

2.3.2 网格数据库及其查询处理研究现状

2.4 本章小结

第三章 网格数据库查询处理系统平台NHGridDB设计

3.1 网格数据库管理系统NHGridDB

3.1.1 相关定义

3.1.2 设计目标和原则

3.1.3 基本设计要求

3.1.4 NHGridDB体系结构

3.1.5 NHGridDB提供的基本服务

3.2 基于移动Agent的网格数据库查询处理架构

3.2.1 查询处理流程分析

3.2.2 基于移动Agent的查询处理架构

3.2.3 查询处理关键技术

3.3 本章小结

第四章 基于流水线的网格数据库自适应查询处理算法

4.1 自适应查询处理框架

4.2 自适应查询处理技术分析

4.3 网格数据库自适应查询处理算法研究

4.3.1 问题描述

4.3.2 算法思想

4.3.3 基于流水线并行处理的连接查询处理代价模型

4.3.4 自适应连接处理算法AJAR

4.3.5 算法AJAR性能测试

4.4 本章小结

第五章 NHGridDB查询处理系统的设计与实现

5.1 查询处理系统模块划分

5.2 元数据管理模块设计与实现

5.2.1 基于XML的元数据格式

5.2.2 元数据更新

5.2.3 元数据服务

5.3 查询解析模块的设计与实现

5.3.1 SQL查询语言设计

5.3.2 编译器JSqIParser的设计与实现

5.3.3 SQL语句的二次解析与信息存储

5.4 基于移动Agent的查询处理模块的设计与实现

5.4.1 移动Agent平台JADE

5.4.2 查询处理系统体系结构设计

5.4.3 查询处理算法的初步设计与实现

5.4.4 连接查询自适应处理算法AJAR的设计与实现

5.5 NHGridDB查询处理系统演示

5.5.1 演示环境

5.5.2 命令行式的NHGridDB sqlline演示

5.5.3 图形界面式的NHGridDB Admin演示

5.6 本章小结

第六章 结束语

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果与发表的学术论文