Автореферат (Механизм организационной адаптации предприятия радиопромышленности к изменяющейся структуре контрагентов)

На правах рукописиАникин Николай АлександровичУПРАВЛЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВЫПОЛНЕНИЕМ ТРАНЗАКЦИЙВ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ БАЗАХ ДАННЫХПРИ ДОСТУПЕ ИЗ МОБИЛЬНОЙ СРЕДЫСпециальность 05.13.11Математическое и программное обеспечение вычислительных машин,комплексов и компьютерных сетейАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2012Работа выполнена на кафедре «Кибернетика»Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»Научный руководитель:кандидат технических наук, доцент,доцент кафедры «Кибернетика» НИЯУ МИФИХрамов Александр АлександровичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессор,профессор кафедры «Экономика и менеджментв промышленности» НИЯУ МИФИГусева Анна Ивановнакандидат технических наук, доцент,доцент кафедры «Информатика и программноеобеспечение вычислительных систем» МИЭТАшарина Ирина ВладимировнаВедущая организация:ФГБОУ ВПО «Московский государственныйгорный университет»Защита состоится « 22 »мая2012 г.

в 10 час. на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.01 при Московском авиационном институте(национальном исследовательском университете) «МАИ» по адресу: 125993, г.Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просимнаправлять по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе,д. 4, Ученый совет МАИ.Автореферат разослан « 20 »Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.125.01кандидат технических наукапреля2012 г.А.В. КорнеенковаОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыНеобходимость эффективно поддерживать и управлять большимиобъемами информации была движущей силой развития технологий баз данных(БД) и электронной коммерции.

Эволюция вычислительной техники отмейнфреймов к дешевым компактным компьютерам привела кдецентрализации БД. Потребность в использовании локально накопленныхгеографически распределенных данных, развитие цифровой связи и прогресс вобласти распределенных вычислений – всѐ это является причинами перехода киспользованию распределенных баз данных.За последние несколько лет также получили серьезное развитиемобильные технологии. Большое количество исследований и разработок как вобласти мобильных устройств (сотовые телефоны, смартфоны, карманные ипереносные компьютеры), так и в области средств связи (GPRS – одна изпервых технологий мобильного интернета, ее улучшенный аналог EDGE,развивающиеся в последние годы технологии Wi-Fi, Wi-MAX, 3G) позволилинаделить мобильные устройства значительно большей функциональностью.Сфера применения этих технологий широка: начиная от простейших интернетприложений для просмотра веб-страниц и электронной почты и заканчиваяприложениями для электронной коммерции, интернет-банкинга, оплаты услуг.В последние годы в науке сформировалось отдельное направление,изучающее вопросы управления гетерогенными базами данных враспределенной и одновременно мобильной среде (под «мобильной средой»подразумевается то, что доступ в систему осуществляется с мобильногоустройства и, как правило, по беспроводному каналу связи).

В зарубежнойлитературе это направление получило название MDAS – Mobile Data AccessSystem (МСДД – мобильная система доступа к данным).Новые технологии порождают новые вопросы и проблемы в уже,казалось бы, хорошо изученной области распределенных БД. Доступ к такимсистемам значительно усложняется, как только клиент БД перестаетиспользовать постоянный, надежный и быстрый канал связи, а ресурсыустройства, с которого осуществляется доступ, становятся сильноограниченными. Одна из основных задач, требующих решения, – управлениепараллельным выполнением транзакций (concurrency control) в системе МСДД.Методы, разработанные для распределенных БД, в которых и сервера, и3клиенты находятся в стационарной сети, оказываются недостаточноэффективными в мобильной среде.Приведенный в диссертационном исследовании обзор новых методовпоказывает, что данная тема еще недостаточно изучена, – все последниепредложенные методы в данной области либо подходят только для частныхслучаев и обладают существенными ограничениями, либо не применялись напрактике и даже не проверялись в реальных условиях (все результаты и оценкиэффективности были получены только теоретически или с использованиеммоделирования), либо и то, и другое.

Об актуальности данной темы говорит ито, что мобильные системы доступа к данным, как самостоятельная область внауке, появились сравнительно недавно, а исследования в этой областиориентированы на использование самых последних технологий.Цель диссертационной работыЦель диссертационной работы состоит в решении проблемы управленияпараллельным выполнением транзакций на глобальном уровне в МСДД,которая объединяет несколько реляционных СУБД, использующих разныеметоды управления параллельным выполнением транзакций на локальномуровне.Задачи диссертационной работыДля достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:1.

анализ и классификация существующих решений в области системсовместного доступа к информации;2. исследование современных методов управления параллельнымвыполнением транзакций в системах мульти-БД и МСДД;3. разработка математической модели МСДД;4. определение необходимых и достаточных условий обеспеченияглобальной сериализуемости транзакций в МСДД;5. разработка метода и алгоритма работы глобального менеджератранзакций(concurrency-controlmanager),отвечающегозаобеспечение сериализуемости транзакций в МСДД;6. разработка структурной модели МСДД и реализация еѐ прототипа;7. реализация предложенного метода и его применение на примеремобильной платежной системы;8.

оценка эффективности метода при работе с реальными СУБД.4Методы исследованияРешение поставленных задач основывается на использовании теориимножеств, теории графов, теории алгоритмов, теории управлениятранзакциями. При разработке программного обеспечения использованыметоды объектно-ориентированного программирования.Научные результаты и их новизнаВ диссертационной работе получены следующие результаты:1.

разработана математическая модель МСДД, описывающая данные,транзакции и истории транзакций в системе и отличающаяся отсуществующих моделей тем, что учитывает особенности управлениятранзакциями в СУБД, использующих Snapshot-изоляцию (изоляцию«моментальных снимков»);2. для разработанной модели МСДД доказаны необходимые идостаточные условия обеспечения сериализуемости глобальныхтранзакций;3. предложен новый метод управления параллельным выполнениемтранзакций в МСДД, учитывающий специфику мобильной среды ипозволяющий интегрировать любые СУБД, обеспечивающиесериализуемость локальных транзакций (без существенныхнарушений их локальной автономности), и СУБД, использующиеSnapshot-изоляцию (с частичным нарушением автономности);4.

доказанакорректностьметодауправленияпараллельнымвыполнением транзакций в МСДД;5. впервыепредложенорешениедляинтеграцииСУБД,обеспечивающих сериализуемость локальных транзакций, и СУБД,использующих Snapshot-изоляцию, в мобильной среде;6. разработана методика применения полученных теоретическихрезультатов на практике;7. разработаны инструментальные программные средства длямоделирования и оценки эффективности работы глобальногоменеджера транзакций.Практическая значимость результатов работыРазработанные модели МСДД и методы управления параллельнымвыполнением транзакций в МСДД могут быть использованы при созданиипрактически любых распределенных мобильных систем со стационарными БДи мобильными клиентами. Для таких систем предложенный метод позволяет5интегрировать в рамках глобальной системы практически все используемые вширокой практике реляционные СУБД и гарантировать глобальнуюсериализуемость транзакций.Разработанные программные средства были использованы при создании ивнедрении системы мобильных платежей в ООО «ПС груп», чтоподтверждается актом о промышленном внедрении и использованиирезультатов диссертационной работы.Реализация и внедрение результатов работыНа основании предложенных моделей и методов было разработанопрограммное обеспечение для управления параллельным выполнениемтранзакций в мобильных системах доступа к данным и создана системамобильных платежей, позволяющая ее пользователям с помощью мобильноготелефона, переводить средства с банковского счета поставщикам услуг.Система успешно внедрена и прошла опытную эксплуатацию в ООО «ПСгруп».

Применение в системе технологии МСДД, основанной на предложенномв работе методе, позволило более точно и без задержек вычислять комиссиюпри проведении платежей и, в конечном итоге, снизить взимаемую комиссию иполучить конкурентное преимущество.Основные положения, выносимые на защиту:1. математическая модель МСДД;2.

метод управления параллельным выполнением транзакций в МСДД,позволяющий интегрировать реляционные СУБД, обеспечивающиесериализуемость локальных транзакций, и СУБД, использующиеSnapshot-изоляцию;3. структурная модель МСДД;4. алгоритм работы глобального менеджера транзакций МСДД;5. методика моделирования процесса работы МСДД и нагрузочноготестирования системы, позволяющая эмулировать поведение клиентовсистемы в мобильной среде.Апробация работыОсновные положения диссертационной работы докладывались иобсуждались на конференциях и семинарах: XIII и XIV международныхтелекоммуникационных конференциях студентов и молодых ученых«МОЛОДЕЖЬ И НАУКА» (Москва, 2010, 2011), девятой международнойпрактической конференции «Исследование, разработка и применение высокихтехнологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2010), 7-ой международной6научно-практической конференции «Интеллектуальные технологии вобразовании, экономике и управлении» (Воронеж, 2010), международнойнаучно-практической конференции «Современные проблемы и пути ихрешения в науке, транспорте, производстве и образовании '2010» (Одесса,2010), XIX и XX международных научно-технических семинарах«Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработкиинформации» (Алушта, 2011).ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 10 печатных работ: 4 статьи вжурналах, включенных ВАК РФ в перечень ведущих рецензируемых научныхжурналов и изданий [1, 2, 3, 4], 1 статья в других журналах [5] и 5 тезисовдокладов [6, 7, 8, 9, 10].Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения,библиографического списка из 128 наименований и приложений.

Общий объемдиссертации – 230 страниц машинописного текста, в том числе: 160 страницосновного текста и 23 страниц приложений, 39 рисунков, 17 таблиц.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы работы, поставлена задачаисследования и представлена аннотация содержания работы по разделам.Выделена научная новизна и практическая ценность полученных результатов.В первой главе приведена классификация различных глобальныхинформационных систем в распределенной среде в зависимости от степени ихраспределенности, гетерогенности и автономности. Выделен отдельный класстаких систем – системы мультибаз данных (мульти-БД), объединяющиегетерогенные локальные СУБД (ЛСУБД) с сохранением их полнойавтономности (см. рис. 1 ниже). Более подробно рассмотрена одна изразновидностей систем мульти-БД – мобильные системы доступа к данным(МСДД), особенность которых заключается в том, что клиенты системынаходятся в беспроводной сети (см.