چکیده

مطالعات و پژوهش های فراوان و قابل توجهی درزمینه مدل سازی عملکرد سیستم های نرم افزاری که منتهی بـه متـدولوژی هـای متنوع وگوناگون مهندسی عملکرد نرم افزارشده، انجام شده اسـت. عمـده ایـن روش هـای تحلیـل وپـژوهش، بـا نگـاهی بـه سـطح ساختاری و معماری نرم افزاری سیستم ها همراه با فعالیت محدودی درحوزه بررسی عملکرد طرح ها و سازنده های پایگـاه داده هـا در این پژوهش تفکیک شده و ما مدل های ارزیابی کارایی۲ سیستم های پایگـاه داده موجـود را بررسـی مـی کنـیم. ایـن مـدل هـا برمبنای سطح جزئیاتی که درآن روابط وتغییرات پایگاه اطلاعاتی مدل بندی می شوند طبقه بندی می گردندو موضوعات مختلفی از قبیل ساختار پایگاه داده مورد نظر، نوع تراکنش ، نوع صف و حتی حجم کاری که مورد استفاده قرار می گیردو اسـتراتژی هـای آن روی این مدل ها بررسی می شود و همین طور ارزیابی و بررسی دقیقی از روش های تحلیل ارزیـابی عملکـرد پیشـنهاد شـده بـرای طرح مشخصات سیستم پایگاه اطلاعاتی درمدل های شبکه صف بندی به همراه کاربردهای مقتضی و مناسب را ارائه می نماییم.

کلیدواژه ها : ارزیابی عملکرد سیستم های پایگاه اطلاعاتی، شبکه های صف بندی، پایگاه اطلاعاتی موازی، قفل دو مرحله ای

۱ دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم تحقیقات شهرستان خمین Email: maleki.ziyarati@gmail.com

۲ Performance evaluation models

۱

-۱ مقدمه

رشد سریع اطلاعات به واسطه پیشرفت های تکنولـوژیکی نظیـر اسـتقرار همه جایی زیرساخت شبکه ای ثابـت و سـیار خلـق مضـامین واطلاعـات توسط کاربران به کمک اینترنت ونتایج حاصل ازبحث های بـزرگ علمـی به خصوص درحوزه هایی مثل فیزیک وبیوانفورماتیک بی وقفه ادامه دارد. ســهم قابــل تــوجهی از ایــن اطلاعــات درپایگــاه هــای اطلاعــاتی ذخیــره ومـدیریت مـی شـوند وفـی الواقـع سیسـتم هـای مـدیریت پایگـاه داده DBMS) ها) برای دهه ها تکنولوژی برترجهت ذخیره وبازیـابی داده هـا هستند. [۱]اطلاعات همراه با حوزه های کـاربردی شـامل سیسـتم هـای پردازش تراکنش آنلایـن سـاختارهای خـدمات گـرا وکاربردهـای علمـی اینترنتی (الکترونیکی) بوده اند [۲] درچنین سیستم هایی غالبا موضوع عملکرد وپارامتر بسیارمهم و حسـاس

است کـه همـواره بـه صـورت مسـتقیم بـا میـزان رضـایت منـدی و یـا درآمدکاربر ارتباط پیدامی کند.

اما پیش بینی و تحلیل عملکرد سیستم های پیچیده پایگاه اطلاعـاتی بـه نحوی زبان زدی دشواراست (درحال حاضر بطور بـالقوه شـامل صـدها یـا هزاران قطعه نرم افزاری و سخت افزاری گسترده و توزیعی) انتظارمی رود که این معضل باپیچیده شدن سیستم های سخت افزاری وآنلایـن شـدن معماری ها۱ و طراحی های پایگاه اطلاعاتی روبـه فزونـی رود. بـه عنـوان مثال تازگی اینترنـت قـادر بـه بـرون سـپاری کاربردهـای ( برنامـه هـای کاربردی) پایگاه اطلاعاتی به عنـوان یـک سـرویس و بـرای سـبک هـای طراحی چند مستأجر شده که در آن چندین شـغل بـر روی یـک پایگـاه داده فیزیکی ادغام و یکپارچه می شوند[۴] تابعیت های پیچیده تر و با بر هم بستگی بیشتر ( مثل سناریوهای کاربرد

تراکنش (تغییرات)، مدیریت کش پایگاه داده، چالش دیسک، چالش قفـل و تلاقی ( همزمانی) و اجرای ساختارهای منطقی و فیزیکی در (DBMS بر روی عملکرد سیسم های پایگاه اطلاعاتی اثر می گذارد. این پیچیـدگی ها و بر هم بستگی ها، تنظیم عملکرد را تبدیل به عـاملی بسـیار مهـم در کل هزینه مالک سیستم های پایگاه داده کرده اند[۱,۵] در آغاز پیشنهاد ارزیابی عملکرد سیستم های نرم افزاری در فازهای اولیه
طراحی از سوی لازوسکا و همکاران و با اسـتفاده از مـدل هـای عملکـرد شبکه صف بندی در سطح نرم افزار عنوان شد. ایده های لازووسکا توسط اسمیت در مقوله متدولوژی مهندسی عملکرد نرم افـزار توسـعه بیشـتری داده شده اند.[۵] این امر منجر به رشد و گسترش متدولوژی های متنوع دیگر مهندسی عملکرد نرم افزار با هدف گذاری غالـب در سـطح طراحـی نرم افزاری سیسـتم هـا شـده اسـت.[۶] اکثـر روش هـای پژوهشـی کـه پایگاه های اطلاعاتی یا سیسـتم هـای پایگـاه داده را مـدل بنـدی کننـد اینطور فرض می کنند که منابع (وسایل) پایگاه داده به قدر کافی فـرآهم

۱ Architecture

æ آماده می شود یا تغییرات و تـراکنش هـا را هماننـد نیازهـای خـدمات تجمعی بر روی دستگاه ها و ادوات سخت افزاری ارائه می کنند . این امـر مدل سازی عملکرد سیستم های پایگاه داده را بـدون بـاز نمـود دقیـق و جزء به جزء طرح های فیزیکی و منطقی آن میترو ممکن می نمایـد. بـا اینکه امکان دارد چنین چیزی برای طراحی و برنامه ریزی در مـورد کـل ظرفیت سیستم کافی به نظر برسد، موضوعات عملکردی را که مـی توانـد تنها از طریق باز طراحی فیزیکی و منطقی پایگاه داده حل و فصل شـوند نادیده می گیرد.

این مقاله به ارائه بررسی دقیق ( زمینه یابی) و طبقـه بنـدی مـدل هـای شبکه صف بندی سیستم های پایگاه داده موجود در مقالات مـی پـردازد. علاوه بر این، ارزیابی و بررسی دقیق از متدولوژی های۱ ارزیـابی عملکـرد پیشنهاد شده جهت طراحی ویژگی های یک سیستم پایگاه داده بـر روی یک مدل شبکه صف بندی و کاربرد متناسب با آن را نشان می دهیم. مـا در مقالات ، مطالعـات بسـیاری را در مـورد عملکـرد شـبکه صـف بنـدی شناسایی کردیم که ظرفیت سیستم و پروتکل های خاص DBMS نظیـر تلاقی (همزمانی)، کپـی سـازی و نقطـه بررسـی۲ یـا بـازبینی را ارزیـابی مــی کننــد، در حالیکــه نســبتا کمتــر بــه مســائلی چــون تغییــر شــکل سیستماتیک مشخصات سیستم پایگاه اطلاعـاتی در مـدل هـای ارزیـابی عملکرد می پردازند. با همه این ها، هیچ یـک از ایـن روش هـای ارزیـابی عملکرد به طور وسیعی در رویه ها و حرفه های بـاب روز بـه کـار گرفتـه نشده اند، شاید بخاطر ضمانت ابزاری محدودشان و کمبود ارزیابی هـا در زمینه کاربردپذیری صنعتی آنها می باشـد.. مـدل هـای ارزیـابی عملکـرد آورده شده در این مقاله محدود به مدل های شبکه صـف بنـدی ۳QNM پایگاه های اطلاعاتی می شوند. این موضوع لزوما و حتما بخاطر بازنمـایی

æ نگاشت طبیعی آنها در مصنوعات در مرحله طراحی سیستم نرم افـزاری ، خصوصا در اجزاء و قسمتهای طراحـی نـرم افـزاری و اسـتفاده شـایع و گسترده مدل های صف بندی در مدل بندی سیستم کـامپیوتری اسـت. [۶,۷,۸] بالزامو و همکاران این طور استدلال می کننـد کـه شـبکه هـای صف بندی مدل عملکردی ارجح و ممتازی برای ارزیابی عملکرد سیسـتم نرم افزار هستند و در آینده نیز چنین خواهد بود، آنهـا ایـن دلایـل را در این خصوص ذکر کردند:

-۱ وجود الگوریتم ها و ابزارهای ( روش های کارآمد و موثر جهت ارزیابی مدل های شبکه صف بندی) -۲ توانایی بسط مدل های شبکه صف بندی در نشان دادن ویژگـی هـای

نرم افزاری ، یعنی الگوهای ارتباطی و ساختار مرتبه ای -۳ استفاده از یک نشانه گذاری انتزاعی که فیدبک ( بازخورد) راحت تر و درک مدل را امکان پذیر می کند.

۱ methodologies 2 checkpoint 3 Queuing network model

۲

کورتیا و همکاران [۷] متذکر شدند که مدل های شبکه صف بندی مثـل سایر متدولوژی هـای تصـادفی مـدل بنـدی عملکـرد بـرای مـدل بنـدی جزئیات چرخه حیاتی نرم افزاری جدید همانند جزئیـات پـردازش قطعـه سازنده به حد کافی قوی و توانمند نیستند . که ایـن موضـوع بـه واسـطه فاصله آنها از مـدل هـای رفتـاری نـرم افـزاری اسـت. ایـن امـر نیـاز بـه الگوریتم های تبدیلی بهتر از مصنوعات طراحی نرم افـزار بـه مـدل هـای شبکه صف بندی را لازم و ضروری می کند. طبقه بندی ها در مورد مدل های شبکه صف بندی پایگاه داده را کـه بـرخلاف بررسـی هـای پیشـین موجــود در متــون و نوشــته جــات، بیــانگر و گویــایی مــدل هــای شــبکه صف بندی پایگاه داده را که پاره ای از انواع بر هم کنش و ارتباط متقابـل میان تغییرات و یک پایگـاه داده را نشـان مـی دهـد آزمـایش و امتحـان می نماید.
زمینه یابی ها و بررسی های قبلی متمرکز بر مـدل هـای عملکـردی کـه ابعــاد و جنبــه هــای بخصــوص از سیســتم هــای پایگــاه اطلاعــاتی نظیــر THOMASIAN را مورد مطالعه قرار مـی دهنـد، مـدل هـای تحلیلـی ارزیابی عملکرد تابعیت های (وظایف تـابعی) سیسـتم پایگـاه اطلاعـاتی و مکانیزم های کنترل همزمانی در سیستم های پایگاه داده ای را بـه طـور مستند نشان داده است. [۱۰] این مقاله به ما کمک می کند :

-۱ طبقه بندی مطالعات ارزیابی عملکرد پایگاه داده بر اساس سطح جـزء ای که در آن تغییرات و تراکش های پایگاه داده مدل بندی می شوند -۲ ارزیابی صحت فرضیه های مدل بندی بکار رفته در ایـن مطالعـات در مقایسه با سیستم ها و کاربرد های پایگاه اطلاعاتی واقعی و حقیقی

-۳مطالعه ای دقیق و به روز در مورد متـدولوژِی هـای ارزیـابی عملکـرد پیشنهادی جهت تغییر شکل جزئیـات سیسـتم پایگـاه داده بـه بازنمـایی

های کاربردی مناسب برای مدل های شبکه ای صف بندی ، که نظـر بـه دیدگاه توماسین در [۹] را بسط می دهد.

-۴ بحثی در خصوص سمت و سوهای تحقیق آتی در حیطه مـدل بنـدی عملکرد پایگاه های اطلاعاتی و DBMS ، مابقی این مقاله به این ترتیب سازماندهی شده است که بخش ۲ به معرفی طبقه بندی مدل های شبکه صــف بنــدی پایگــاه داده موجــود در متــون و نوشــته هــا مــی پــردازد. بخش ۳ وارد جزئیات روش های تحلیلی ارزیابی عملکـرد پیشـنهاد شـده برای تغییر شکل جزئیات سیستم پایگاه اطلاعاتی به شبکه صف بنـدی و مدل های کاربردی می شود. در قسمت ۴، سمت و سـوی پـژوهش آتـی مورد بحث قرار می گیرد. نتیجه گیری مقاله در بخش ۵ می آید.

طبقه بندی تغییرات و تراکنش ها در مدل هـای عملکـرد پایگـاه داده

در نگاهی اجمالی به مقالات مدل بندی عملکـرد پایگـاه داده هـا متوجـه شدیم یک سری از تکنیک ها به طـور رایـج و معمـول بـرای بازنمـایی و معرفی پایگاه های داده و تـراکنش هـای آن در مـدل هـای صـف بنـدی تحلیلی مورد استفاده قرار گرفته و بکار می روند. ما بررسـی حاضـر را بـه آن مطالعات ارزیابی عملکرد شبکه صف بندی محدود کردیم که پـاره ای از برهم کنش ها و ارتباط های دو طرفه بین تغییـرات ( تـراکنش هـا ) و یک پایگاه داده را مدل بندی می کنند.