Введение
Глава 1. Анализ существующих методов оценки показателей качества согласования реплик в базах данных NoSQL 10
1.1. Тенденции развития рынка Больших Данных (Big Data) 10
1.2. Реляционные базы данных и хранилища NoSQL
1.2.1. Преимущества и недостатки реляционных баз данных 11
1.2.2. Преимущества и недостатки баз данных NoSQL 14
1.2.3. Классификация баз данных NoSQL 17
1.3. Функции согласования реплик в базах данных NoSQL 18
1.3.1. Размещение реплик записей БД в кластере и обеспечение их согласования при обновлении записи 19
1.3.2. Влияние параметров N, W, R на показатели согласования реплик 24
1.3.3. Ведение версий реплики и их согласование 27
1.3.4. Согласование реплик после устранения сбоя или отказа в узле 31
1.4. Анализ существующих моделей и методов оценки показателей качества
функционирования баз данных NoSQL 32
1.4.1. Анализ методов повышения качества согласования данных 32
1.4.2. Анализ моделей и методов оценки характеристик согласования реплик NoSQL 37
1.4.3. Анализ методов оценки показателей отказоустойчивости в базах данных NoSQL 39
1.5. Постановка задачи 41
Выводы по 1-й главе 43
Глава 2. Разработка моделей процессов согласования реплик в базах данных NoSQL 45
2.1. Разработка моделей процессов согласования реплик при обновлении какой-либо записи
базы данных 45
2.1.1. Преобразование Лапласа-Стилтьеса 46
2.1.2. Разработка модели процесса согласования реплик в конечном счете 47
2.1.3. Разработка модели процесса строгого согласования реплик 51
2.1.4. Преобразование Лапласа-Стилтьеса функции распределения вероятностей времени обновления i-й реплики 55
2.2. Анализ моделей процессов согласования реплик при обновлении какой-либо записи базы
данных 59
2.2.1. Анализ моделей согласования реплик в конечном счете 59
2.2.2. Анализ модели строгого согласования реплик 62
2.3. Разработка модели процесса ведения версий записи 64
2.3.1. Ведение вектора часов в базах данных NoSQL 64
2.3.2. Вариант 1 модели – время обработки версий записи клиентом зависит от текущего числа этих версий 66
2.3.3. Анализ варианта 1 модели ведения версий записи 70
2.3.4. Вариант 2 модели - время обработки версий записи клиентом зависит от числа обновлений, выполненных ранее другими клиентами 71
2.3.5. Анализ варианта 2 модели ведения версий записи 74
2.3.6. Анализ стационарности и эргодичности модели ведения версий записи 75
2.4. Разработка моделей отказов и восстановления доступа к записи в базах данных NoSQL 77
2.4.1. Аналитическая модель отказов и восстановления доступа к записи в базах данных NoSQL 77
2.4.2. Имитационная модель отказов и восстановления доступа к записи в базах данных NoSQL 78
2.4.3. Оценка времени восстановления узла в базах данных NoSQL 80
2.4.4. Анализ и сравнение аналитической и имитационной моделей отказов и восстановления доступа к записи в базах данных NoSQL 84
Выводы по 2-й главе 89
Глава 3. Анализ адекватности моделей 91
3.1. Описание экспериментальной установки 91
3.2. Анализ адекватности модели (1) процесса согласования реплик в конечном счете
3.2.1. Подготовка эксперимента 1 93
3.2.2. Проведение экспериментов и оценка адекватности модели (1) 95
3.3. Анализ адекватности модели (2) процесса строгого согласования реплик 100
3.3.1. Подготовка эксперимента 2 100
3.3.2. Проведение экспериментов и оценка адекватности модели (2) 102
3.4. Анализ адекватности модели (3) процесса ведения версий записи 106
3.4.1. Подготовка эксперимента 3 106
3.4.2. Проведение эксперимента и анализ адекватности модели (3) 110
Выводы по 3-й главе 113
Глава 4. Разработка инструментального средства анализа процессов согласования реплик в базах данных NoSQL 114
4.1. Подсистема для работы с моделями согласования реплик 114
4.2. Подсистема для работы с моделью ведения версий записи 118
4.3. Подсистема для работы с моделями отказов и восстановления доступа к записи 122
Выводы по 4-й главе 124
Глава 5. STRONG Использование разработанных моделей и инструментального средства на этапе
проектирования информационной системы STRONG 126
5.1. Описание предметной области 127
5.2. Обоснование выбора технологии NoSQL 131
5.3. Анализ вариантов баз данных NoSQL для реализации аналитического модуля 132
5.4. Построение структуры хранилища данных аналитического модуля 135 5.5. Оценка показателей производительности, согласования реплик и отказа в доступе к записи базы данных 140
5.6. Выбор параметров репликации сегментов хранилища 144
Выводы по 5-й главе 145
Заключение 147
Литература
