51

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана»

На правах рукописи

Григорьев Ю.А., Ермаков Е.Ю., Ермаков О.Ю., Паничкина А.А., Плужникова О.Ю.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ-2017 К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СТРУКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСОИУ»

Москва – 2017

Оглавление

Цель и задачи курсовой работы (КР). 4

Концепция КСАМ-2017 5

Этапы выполнения курсовой работы. 7

Требования к защите курсовой работы. 7

Начало работы в КСАМ-2017. 7

Раздел 1. Описать в КСАМ-2017 схему базы данных, запросы и транзакции хранилища данных. 9

1.1. Описание схемы БД. 9

1.2. Ввод данных о таблицах и их атрибутах (пункт «Таблицы» конкретной схемы БД в дереве навигации) 10

1.3. Ввод данных о запросах (пункт «Запросы» конкретной схемы БД в дереве навигации) 10

1.4. Ввод данных о транзакциях (пункт «Транзакции» конкретной схемы БД в дереве навигации) 12

Требования к 1-му разделу записки курсовой работы. 13

Раздел 2. Описать в КСАМ-2017 конфигураций узлов и сетей, а также расположение БД и транзакций 14

2.1. Описать узлы и сети (пункты «Узлы» и «Сети» из дерева навигации). 14

2.2. Описание расположения БД и транзакций (пункты «Физические БД» и «Обращения к транкзакциям») 15

Требования ко 2-му разделу записки курсовой работы. 16

Раздел 3. Выполнение вычислений, построение графиков (пункт «Вычисления» из горизонтального меню) 17

Требования к 3-му разделу записки курсовой работы. 19

Выводы по работе. 20

Приложение 1. Параметры наполнения базы данных хранилища данных 21

Приложение 2. Запросы 25

Приложение 3. Транзакции. 41

Приложение 4. Характеристики узлов и сетей 43

Приложение 5. Параметры обращений к транзакциям. 45

Приложение 6. Варианты выполнения вычислений 46

Приложение 7. Классификация кластеров 47

Приложение 8. Расчёт числа записей в соединении нескольких таблиц 48

Приложение 9. Расшифровка csv-файла 49

Приложение 10. Интерфейс редактирования модели 50

Цель и задачи курсовой работы (КР).

Цель работы: проанализировать временные характеристики функционирования автоматизированной информационной системы на этапе её проектирования (на примере аналитических запросов TPC-H к хранилищу данных) с помощью пакета КСАМ-2017.

Тест TPC-H оценивает производительность систем поддержки принятия решений (СППР). Он состоит из набора сложных, бизнес-ориентированных запросов ad hoc. Данные в таблицах и запросы подобраны так, чтобы отражать некоторую усредненную по индустрии бизнес-активность. Типичные запросы составлены так, чтобы соответствовать основным типам запросов в СППР: ценообразование и скидки, управление прибылью, исследование предпочтений покупателей, исследование рынка и т. п.

В отличие от натурных экспериментов (например, TPC-H), требующих создание дорогостоящего стенда, наполнение базы данных и воссоздание рабочей нагрузки, пакет КСАМ-2017 выполняет оценку времени выполнения ресурсоёмких запросов с помощью математических моделей. Это намного дешевле, что особенно важно на этапе проектирования АСОИУ, когда параметры системы только выбираются.

В работе решаются следующие задачи:

1. Описание концептуального проекта (КП) проектируемой системы.

2. Описание технического проекта (ТП) проектируемой системы.

3. Проведение моделирования работы системы в заданных условиях.

4. Формирование предложений по выбору рациональной конфигурации анализируемой системы.

Примечание. Перед выполнением курсовой работы необходимо прочитать настоящие методические указания до конца.

Концепция КСАМ-2017

На рисунке 1 представлена реализованная в КСАМ-2017 схема описания модели компонентов проектируемой АСОИУ.

Рисунок 1 – Схема описания компонентов АСОИУ в КСАМ-2017.

1 – таблицы используются для формирования базы данных,

2 - для базы данных описываются запросы,

3 - для базы данных описываются транзакции и в них включаются запросы,

4 - описываются узлы и сети будущей системы,

5 - определяется узел, где размещается база данных и выполняются все её транзакции, а также параметры обращения к транзакциям,

6 – определяются варьируемые параметры, и выполняется модельный эксперимент, результаты вычислений сохраняются в csv-файле.

Вид интерфейса модели в соответствии с перечисленными компонентами представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Интерфейс модели в КСАМ-2017

В приложении 10 представлен общий интерфейс редактирования модели с поясняющими обозначениями.

Внимание! Используйте поле «Поиск по модели», чтобы выделить в дереве объекты только с требуемыми именами (или начальными префиксами).

Этапы выполнения курсовой работы.

Работа над заданием выполняется в три этапа:

1. Описание в КСАМ-2017 схемы базы данных, запросов и транзакций хранилища данных.

2. Описание в КСАМ-2017 конфигураций узлов и сетей, а также расположения БД и транзакций.

3. Выполнение расчётов, построение графиков, выбор наилучшей конфигурации узла, где хранится база данных.

Требования к защите курсовой работы.

1. Продемонстрировать описание и работу модели, разработанной в среде КСАМ-2017.

2. Предоставить пояснительную записку, содержащую 3 раздела (см. ниже).

3. Ответить на вопросы преподавателя.

 

Начало работы в КСАМ-2017.

Ниже представлена последовательность действий при входе в КСАМ.

1. URL адрес системы http://ksam.bmstu.ru/

2. В боковой меню выберите пункт «Войти» и заполните форму авторизации.

3. Смените пароль после первого входа в систему

4. В боковом меню (кнопка перед КСАМ 2.0) выберите пункт «Модели» и создайте новую модель (кнопка «Создать модель»)

5. Выберите слева «Анонимная модель» (щёлкнуть).

6. Щёлкните слева «Анонимная модель» и введите новое название модели.

7. Сохраните изменения локально (кнопка «Сохранить локально»)

8. Сохраните модель удаленно. Для этого в окне редактирования модели рядом с кнопкой «Сохранить локально» раскройте список (иконка V) и выберите пункт «Сохранить удаленно».

Примечание.

Чтобы просмотреть и/или изменить модель из облака выполните следующие действия:

1. В боковом меню (кнопка перед КСАМ 2.0) выберите пункт «Модели».

2. В списке «Модели в облаке» напротив нужной модели нажмите иконку V,

3. Выберите «Сохранить локально» или «Сохранить локально как…».

Внимание! «Сохранить локально как…» позволит сохранить модель из облака как новую и под новым именем.

Если некоторая модель уже есть в списке «Локальные модели» и Вы ее повторно сохраняете из облака с помощью «Сохранить локально», то старая версия(локальная) замещается версией из облака.

Важно! В процессе работы Вы можете потерять данные четырьмя способами:

1. После заполнения модели Вы не сохранили её удаленно и вышли из аккаунта.

2. Вы перезаписали локальную модель этой же моделью из облака, нажав кнопку «Сохранить локально».

3. Очистили КЭШ браузера.

4. Вы перезагрузили страницу браузера, не сохранив изменения локально или удаленно.

Будьте внимательны.

Раздел 1. Описать в КСАМ-2017 схему базы данных, запросы и транзакции хранилища данных.

1.1. Описание схемы БД.

Инфологическая схема базы данных, к которой обращаются анализируемые в курсовой работе запросы, приведена на рисунке 2 (она взята из теста TPC-H).

Рисунок 2 – Инфологическая схема БД.

Более подробно схема базы данных и запросы теста TPC-H описаны в прилагаемом файле «tpch2.17.1.pdf».

1.2. Ввод данных о таблицах и их атрибутах .

Важно! Параметры наполнения базы данных приведены в Приложении 1. Там же приведены варианты таблиц (и коэффициент SF), информацию о которых необходимо ввести. Номер Вашего варианта указан в задании на КР.

Последовательность действий при вводе данных о таблице и атрибутах:

1. Выберите локальную модель, раскройте слева модель (кнопка ‘V’), щёлкните «Схемы баз данных» и затем справа «+Добавить схему БД».

2. Щёлкните слева «новая схема БД», введите справа название схемы БД в поле «Название схемы БД».

3. Раскройте слева схему БД и затем выберите слева пункт «Таблицы», щёлкните справа кнопку «+Добавить таблицу»

4. Щёлкните слева «новая таблица», справа заполните следующие поля:

«Название таблицы»,

«Количество строк в таблице» (т.е. записей).

5. Выберите таблицу слева, щёлкните справа кнопку «+Добавить атрибут».

6. Щёлкните слева «новый атрибут», справа заполните следующие поля:

«Название атрибута»,

«Тип данных» (выбрать из списка),

«Размер (байт)» - это длина атрибута в байтах.

7. Повторить пункты 5,6 для остальных атрибутов таблицы.

8. Повторить пункты 3-7 для остальных таблиц.

Важно! После каждого шага сохраняйте внесенные данные с помощью кнопки «Сохранить локально».

1.3. Ввод данных о запросах.

Важно! Запросы описаны в Приложении 2. Там же приведены варианты запросов, информацию о которых необходимо ввести. Номер Вашего варианта указан в задании на КР.

Последовательность действий при вводе данных о запросах:

1. Раскройте схему БД слева и затем выберите пункт «Запросы», щёлкните справа кнопку «+Добавить запрос»

2. Щёлкните слева «новый запрос», справа сверху введите название запроса в поле «Название запроса».

3. Далее следует выполнить три шага:

3.1. Определить таблицы.

3.2. Определить связи.

3.3. Определить атрибуты.

Рассмотрим эти шаги подробнее.

3.1. Определить таблицы. Здесь указываются таблицы, участвующие в запросе.

3.1.1. Щёлкните иконку ‘V’ справа от имени таблицы, если она входит в запрос. Выбрать один из двух вариантов:

- «Добавить без псевдонима» - добавить таблицу в запрос без псевдонима (по сути псевдонимом будет считаться название таблицы);

- «Добавить с псевдонимом» - откроется окно для ввода псевдонима, в котором требуется указать уникальное в контексте данного запроса название псевдонима таблицы; можно назначить одной таблице несколько псевдонимов (это позволяет соединять таблицу с ней самой).

Внизу появляется список имён таблиц и/или псевдонимов таблиц, участвующих в запросе. Нажав на крестик, можно удалить таблицу или псевдоним из запроса. В дальнейшем исходную таблицу или её псевдоним будем называть просто таблицей.

Щёлкните кнопку «Следующий шаг», чтобы перейти к шагу «Определить связи»

3.2. Определить связи. Используется, если в запрос включено несколько таблиц.

3.2.1. Щёлкните кнопку «Добавить ДЖОИН». Откроется окно выбора левой и правой таблицы соединения. Щёлкните по пустому полю ниже строки «Левая таблица» и выберите левую таблицу. Аналогично выберите правую таблицу соединения. Щёлкните кнопку «Добавить». Таким способом можно добавить несколько пар соединяемых таблиц (см. примечание ниже).

3.2.2. Далее следует определить атрибуты, по которым производится соединение. Для этого нажмите иконку ‘V’ выбранного соединения и выделите те атрибуты, которые участвуют в JOIN. Условие, накладываемое на атрибуты соединения (равенство, больше, меньше и др.), не влияет на характеристики производительности колоночных СУБД. Поэтому здесь условие не задаётся.

Щёлкните кнопку «Следующий шаг», чтобы перейти к шагу «Определить атрибуты».

3.3. Определить атрибуты. Здесь для каждой таблицы указывается эффективная селективность атрибутов (для подзапросов) и определяются атрибуты, участвующие в выборке, агрегировании, группировании и сортировки.

3.3.1. Щёлкните иконку ‘V’ после имени таблицы и для атрибута таблицы укажите:

- флаг «проекция», если атрибут указан за ключевым словом SELECT как отдельный атрибут или входит в функцию (sum, avg, count, в арифметическое выражение и др.),