1.      Аннотация программы

Курс посвящен одному из самых сложных и интересных разделов системного программирования - параллельным системам баз данных. Параллельные системы баз данных призваны решать задачи, связанные с обработкой и поддержанием сверхбольших баз данных. Сверхбольшие базы данных характерны для таких приложений, как электронная коммерция, электронные библиотеки, геоинформационные системы, мультимедийные архивы, научные базы данных.

2.      Содержание программы

1.     Введение в параллельные системы баз данных

Примеры сверхбольших баз данных. Вводный пример параллельной обработки запроса. Раздельный и конвейерный параллелизм. Примеры обработки SQL-запросов с использованием раздельного и конвейерного параллелизма. Примеры построения параллельных планов. Определение параллельной системы баз данных.

2.     Классификация форм параллельной обработки транзакций

Межтранзакционный и внутритранзакционный параллелизм. Межзапросный и внутризапросный параллелизм. Межоперационный и внутриоперационный параллелизм. Виды межоперационного параллелизма.

3.     Архитектура многопроцессорных платформ параллельных систем бах данных

Симметричные мультипроцессорные архитектуры (SMP), архитектуры с неоднородным доступом к памяти (NUMA), архитектуры с массовым параллелизмом (MPP) и кластерные архитектуры.

4.     Требования к параллельной система баз данных

Масштабируемость: ускорение и расширяемость. Производительность: балансировка загрузки, межпроцессорные коммуникации, когерентность кэшей, организация блокировок. Доступность данных: коэффициент доступности базы данных, аппаратная отказоустойчивость, восстановление целостности базы данных после сбоя, оперативное восстановление базы данных, прозрачность для пользователя процессов восстановления системы.

5.     Классификация и сравнительный анализ архитектур параллельных систем баз данных

Классификация Стоунбрейкера: архитектура с разделяемой памятью и дисками (Shared-Everything), архитектура с разделяемыми дисками (Shared-Disks), архитектура без совместного использования ресурсов (Shared-Nothing).

Иерархические и гибридные архитектуры: иерархическая кластерная архитектура с разделением памяти и дисков (Clustered-Everything), иерархическая кластерная архитектура с разделением дисков (Clustered-Disk), гибридная архитектура СDN.

Сравнительный анализ различных архитектур параллельных систем баз данных.

6.     Распределение данных и балансировка загрузки

Виды фрагментации: вертикальная, горизонтальная, смешанная. Стратегии горизонтальной фрагментации: кольцевое, хешированное, диапазонное, комбинированное. Перекосы. Виды перекосов: перекосы ыполнения и перекосы данных. Балансировка загрузки: метод теплоты и метод зеркальной репликации.

7.     Организация выполнения запросов в параллельных системах баз данных

Организация конвейерного параллелизма: итераторы (синхронный конвейер) и склады (асинхронный конвейер). Организация раздельного (фрагментного) параллелизма: оператор обмена exchange; параллельные агенты; преобразование последовательного плана выполнения запроса в параллельный.

8.     Параллельные алгоритмы реляционных операций

9.     Оптимизация запросов в параллельных базах данных

10.          Исторический очерк развития параллельных СБД. Обзор современных параллельных СБД.

3.      Распределение часов

4.      Основная литература

1.     Девитт Д., Грэй Д. Параллельные системы баз данных: будущее высоко эффективных систем баз данных // СУБД. -1995. -№2. -C. 8-31.

2.     Корнеев В.В., Гареев А.Ф., Васютин С.В., Райх В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. 2-е издание. -М.: Нолидж, 2001. -496 с.

3.     Оззу М.Т., Валдуриз П. Распределенные и параллельные системы баз данных // СУБД. -1996. -№4. -C. 4-26.

4.     Соколинский Л.Б. Параллельные машины баз данных // Природа. Естественно-научный журнал Российской академии наук. -2001. -№8. -C. 10-17.