ارزیابی برخی الگوریتم‌های كنترل همروندی در سیستم مدیریت پایگاه داده‌ها، از طریق مدل‌سازی با پتری رنگی : ارشد مهندسی کامپیوتر نرم افزار

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته کامپیوتر و فناوری اطلاعات هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” ارزیابی برخی الگوریتم‌های كنترل همروندی در سیستم مدیریت پایگاه داده‌ها، از طریق مدل‌سازی با پتری رنگی ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 125 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه ارزیابی برخی الگوریتم‌های كنترل همروندی در سیستم مدیریت پایگاه داده‌ها، از طریق مدل‌سازی با پتری رنگی :

مسئله‌ی كنترل همروندی در پایگاه داده‎ها امری ضروری و با اهمیت است. اجرای همروند تراكنش‎ها در یك سیستم مدیریت پایگاه داده، ممكن است منجر به ناسازگاری شود. ناسازگاری بر اثر مقادیر نادرستی است كه برای داده‎های موجود، بر اثر تعارض و تداخل اجرای تراكنش‌ها به وجود می‎آید. الگوریتم‌های كنترل همروندی، جهت تضمین اجرای همروند چندین تراكنش كه به صورت همروند با داده‎های مشترك كار می‎كنند طراحی شده‎اند. در زمینه‌ی كنترل همروندی  پایگاه داده‎ها، تحقیقات فراوانی صورت گرفته است كه نتیجه آن، الگوریتم‌های متنوع كنترل همروندی می‎باشد. با توجه به الگوریتم‌های متنوع در این زمینه و این واقعیت كه روز به روز بر اهمیت آن‌ها افزوده می‎شود، در حوزه ارزیابی الگوریتم‌های کنترل همروندی جای کارِ بسیاری وجود دارد.

در این پایان‌نامه ابتدا الگوریتم‌های کنترل همروندی قفل‌گذاری دو مرحله‌ای مبنایی و همچنین تکنیک‌های زخمی كردن-منتظر گذاشتن و منتظر گذاشتن-میراندن که جزء تکنیک‌های پیش‌گیری از بن‌بست هستند، مدل‌سازی شده‌اند. از آنجا که شبکه پتری رنگی قابلیت‌های مدل‌سازی بالایی دارد و یکی از بهترین روش‌ها برای تحلیل مکانیزم‌های کنترل همروندی است؛ مدل‌سازی‌ها با استفاده از پتری رنگی و نرم‌افزار CPN Tools ارائه شده‌اند. یک مطالعه موردی ساده به عنوان مثال برای درک بهتر ارائه گردیده که مثال ذکر شده شامل سه تراکنش و دو منبع است. سپس الگوریتم‌های ذکر شده ارزیابی گردیده‌اند. ارزیابی بر اساس پارامترها و معیارهایی مثل تعداد تراکنش‌های وارد شونده به سیستم، تعداد دستورات هر تراکنش، تعداد داده‌های مشترک و غیر مشترک بین تراکنش‌ها و تعداد داده‌های مشترک در تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک، صورت گرفته است.

آزمایش‌ها چندین بار تکرار و نتایج میانگین‌گیری شدند. با مقایسه و انجام بررسی‌ها، این نتیجه به دست آمد که در حالت کلی الگوریتم زخمی كردن-منتظر گذاشتن نسبت به دو الگوریتم دیگر زمان اجرای بهتری دارد. الگوریتم منتظر گذاشتن-میراندن از نظر زمان اجرا با اختلاف زیادی در سطح بدتری نسبت به دو الگوریتم دیگر قرار دارد و الگوریتم قفل‌گذاری دو مرحله‌ای مبنایی به دلیل امکان رخ دادن بن‌بست، مشکلات فراوانی دارد.

واژه‌های كلیدی: کنترل همروندی ، شبکه پتری رنگی ، ارزیابی، قفل‌گذاری دو مرحله‌ای مبنایی، زخمی كردن-منتظر گذاشتن، منتظر گذاشتن-میراندن، بن‌بست، پیش‌گیری از بن‌بست

ساختار پایان‌نامه

این پایان‌نامه به فرم زیر سازماندهی شده است.

در فصل دوم پیشینه‌ی تحقیق و مطالب مرتبط آورده شده است. در این فصل یک مرور کلی بر کلیات مطلب، اهداف، پیشینه‌ی تحقیق و سایر کارهای انجام شده در این زمینه خواهیم داشت. در پیشینه تحقیق، می‌پردازیم به این که تا کنون چه الگوریتم‌هایی ارائه شده، ارزیابی از طریق چه روش‌هایی صورت گرفته است و مانند آن‌ها. همچنین تعدادی از پارامترها و معیارهای ارزیابی الگوریتم‌های کنترل همروندی را بررسی خواهیم نمود. علاوه بر آن بعضی روش‌های پیاده‌سازی و شبیه‌سازی‌ موجود مانند پیاده‌سازی در مقیاس کوچک، شبیه‌سازی از طریق مدل مارکف، شبیه‌سازی از طریق شبکه‌های پتری و مانند آن‌ها را بررسی می‌کنیم و به مزایا و معایب آن‌ها اشاره‌ای خواهیم داشت. همچنین روش تجزیه و تحلیل از طریق صف نیز بطور مختصر مورد بررسی قرار می‌گیرد.

در فصل سوم انواع الگوریتم‌های کنترل همروندی پایه‌ای موجود را بررسی خواهیم کرد. در این میان تعدادی از الگوریتم‌های کنترل همروندی مانند پروتکل قفل 2PL که احتمال بن‌بست در آن وجود دارد و تکنیک‌های WW و WD که تکنیک‌های پیش‌گیری از بن‌بست هستند را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. مزایا و معایب هر یک از این الگوریتم‌های کنترل همروندی پایه‌ای را نیز تا حدودی بررسی خواهیم نمود.

در فصل چهارم نیز به بررسی شبکه‌های پتری، مخصوصاً شبکه‌های پتری رنگی که یکی از ابزارهای بسیار مفید برای شبیه‌سازی الگوریتم‌های كنترل همروندی هستند، پرداخته می‌شود.

در فصل پنجم نحوه‌ی مدل‌سازی الگوریتم‌های مورد نظر با استفاده از شبکه‎های پتری بیان شده است؛ که شامل تعریف مجموعه‌های رنگ، نشانه‌گذاری‌های اولیه، متغیرهای موجود در مدل، شرح عملکرد توابع مدل و تعیین اولویت برای فایر شدن گذار مورد نظر از بین گذارهای فعال می‌باشد.

در فصل ششم که همان بخش پایانی است مدل‌ها بر اساس پارامترهای متفاوت بررسی و با هم مقایسه شده‌اند. آزمایش‌های مورد نیاز صورت گرفته و هرکدام چندین بار تکرار گردیده‌اند. نتایج میانگین‌گیری شده و نمودارهای لازم جهت مقایسه ترسیم شده‌اند. در نهایت نیز نتیجه‌گیری کلی از مباحث بیان شده مشاهده می‌شود و پیشنهاداتی برای کارهای آینده ارائه خواهد شد.

فهرست مطالب پایان نامه ارزیابی برخی الگوریتم‌های كنترل همروندی

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه. 2

1-2- ساختار پایان‌نامه. 4

فصل دوم: پیشینه‌ی تحقیق

مقدمه. 7

2-1- اهمیت الگوریتم‌های كنترل همروندی پایگاه داده‌ها 7

2-2- برخی از انواع پایگاه داده‌ها 8

2-3- انواع روش‌های پیاده‌سازی و مدل‌سازی الگوریتم‌های كنترل همروندی  .. 9

2-3-1- پیاده‌سازی در مقیاس کوچک… 9

2-3-2- مدل‌سازی و شبیه‌سازی توسط مدل مارکف… 11

2-3-3- مدل‌سازی و شبیه‌سازی توسط شبکه‌های پتری.. 12

2-4- پارامترهای ارزیابی.. 14

2-4-1- پارامترهای منابع سیستم. 14

2-4-2- پارامترهای حجم کاری.. 15

2-5- پارامترها و آزمایش‌های انجام شده 16

2-6- برخی از مزایا و معایب روش‌های مدل‌سازی و شبیه‌سازی.. 18

2-7- لزوم انجام تحقیق.. 20

فصل سوم: تکنیک‌های كنترل همروندی

مقدمه. 22

3-1- تکنیک‌های کنترل همروندی و انواع آن‌ها 22

3-2- تکنیک‌های قفل‌گذاری و انواع آن‌ها 23

3-2-1- تعریف قفل.. 24

3-2-2- اندازه‌های واحد قفل‌شدنی.. 24

3-2-3- ساختار قفل.. 25

3-2-4- مثالی برای لزوم قفل‌گذاری.. 26

3-2-5- مدیر قفل و مراحل انجام شده برای قفل‌گذاری.. 27

3-2-6- نحوه در اختیار قرار دادن قفل توسط مدیر قفل.. 28

3-2-7- قفل چند اسلوبی.. 28

3-2-7-1- ماتریس همایندی یا سازگاری قفل‌های چند اسلوبی.. 28

3-2-7-2- پروتکل قفل چند اسلوبی برای یک تراکنش…. 29

3-2-7-3- تغییر قفل.. 30

3-2-7-4- قفل چند اسلوبی و توالی‌پذیری.. 30

3-2-7-5- خصوصیات قفل چند اسلوبی.. 30

3-2-8- تکنیک قفل‌گذاری دو مرحله‌ای مبنایی.. 30

3-2-8-1- مشکلات تداخل کنترل نشده 31

3-2-8-2- خصوصیات و مشکلات 2PL مبنایی.. 32

3-2-8-3- تغییر قفل در پروتکل 2PL.. 33

3-2-8-4- تأثیرعملیات درج در کنترل همروندی.. 33

3-2-8-5- تأثیرعملیات حذف در کنترل همروندی.. 33

3-3- بن‌بست… 34

3-3-1- راه حل‌های مشكل بن‌بست… 35

3-3-2- تکنیک‌های زمان‌مهر. 36

3-3-2-1- الگوریتم WD.. 37

3-3-2-2- الگوریتم WW… 37

3-3-2-3- خصوصیات الگوریتم WD و WW… 37

فصل چهارم: شبکه‌های پتری

مقدمه. 39

4-1- مختصری در مورد شبکه‌های پتری.. 39

4-2- تفاوت UML و پتری.. 39

4-3- تاریخچه شبکه‌های پتری.. 40

4-4- ویژگی‌های شبکه‌های پتری.. 40

4-5- اجزای شبکه‌ی پتری.. 40

4-5-1- تعریف اجزای شبکه‌ی پتری.. 41

4-5-2- وظایف اجزای شبکه‌ی پتری.. 41

4-6- تعریف چهارگانه شبکه‌های پتری.. 42

4-7- گراف شبکه پتری.. 42

4-8- چند مثال از گراف شبکه پتری.. 43

4-9- رفتار شبکه‌های پتری.. 43

4-10- گذار توانا 44

4-11- مثالی از اجرای یک شبکه پتری.. 44

4-12- قوانین مربوط به فایر شدن گذار، در شبکه پتری.. 45

4-13- شبکه‌های پتری به بن‌بست رسیده، زنده و غیر زنده 46

4-14- انواع شبکه‌های پتری و نحوه‌ی نشانه‌گذاری آن‌ها 47

4-15- فلوچارت‌ها و شبکه‌های پتری.. 47

4-16- انواع پتری.. 48

4-16-1- شبکه پتری رنگی.. 48

4-16-2- شبکه پتری زمانی.. 49

4-16-3- شبکه پتری سلسله مراتبی.. 50

فصل پنجم: نحوه‌ی مدل‌سازی مکانیزم‌های 2PL، WW و WD با پتری رنگی

مقدمه. 52

5-1- مختصری در مورد مدل‌سازی مکانیزم‌های 2PL، WW و WD.. 52

5-1-1- مدل 2PL.. 52

5-1-2- مدل‌های WW و WD.. 53

5-2- مجموعه‌های رنگ… 53

5-2-1- مجموعه‌های رنگ در مدل 2PL.. 53

5-2-2- مجموعه‌های رنگ در مدل‌های WW و WD.. 54

5-2-3- توضیحات مجموعه‌های رنگ… 55

5-3- نشانه‌گذاری اولیه. 58

5-3-1- نشانه‌گذاری اولیه در مدل 2PL.. 58

5-3-2- نشانه‌گذاری اولیه در مدل‌های WW و WD.. 59

5-3-3- توضیحات نشانه‌گذاری اولیه. 59

5-4- متغیرها 61

5-4-1- متغیرهای مدل 2PL.. 61

5-4-2- متغیرهای مدل‌های WW و WD.. 62

5-5- شرح توابع مدل و عملکردهای آن‌ها 62

5-5-1- شرح توابع مشترک بین مدل‌های 2PL، WW و WD.. 63

5-5-2- شرح توابع مدل 2PL.. 63

5-5-3- شرح توابع مدل‌های WW و WD.. 76

5-6- اولویت‌های معین شده برای تعیین فایر شدن گذار مورد نظر از بین گذارهای فعال.. 72

5-7- نحوه‌ی مدل‌سازی‌ها 73

5-7-1- نحوه مدل‌سازی مدل 2PL.. 73

5-7-2- نحوه مدل‌سازی مدل‌های WW و WD.. 75

فصل ششم: ارزیابی مدل‌های 2PL، WW و WD

مقدمه. 79

6-1- مختصری در مورد اهمیت ارزیابی پایگاه داده‎ها 79

6-2- پارامتر تعداد تراکنش‌های وارد شونده به سیستم. 80

6-2-1- بررسی مدل 2PL.. 80

6-2-2- بررسی مدل WW.. 80

6-2-3- بررسی مدل WD.. 81

6-2-4- مقایسه‌ی مدل‌های 2PL، WW و WD براساس پارامتر تعداد تراکنش‌ها 82

6-3- پارامتر تعداد دستورات هر تراکنش…. 83

6-3-1- بررسی مدل 2PL.. 83

6-3-2- بررسی مدل WW… 84

6-3-3- بررسی مدل WD.. 85

6-3-4- مقایسه مدل‌های 2PL، WW و WD براساس پارامتر تعداد دستورات تراکنش‌ها 86

6-4- پارامتر تعداد داده‌های مشترک و غیر مشترک تراکنش‌ها 88

6-4-1- بررسی مدل 2PL.. 88

6-4-2- بررسی مدل WW… 89

6-4-3- بررسی مدل WD.. 90

6-4-4- مقایسه مدل‌های 2PL، WW و WD براساس پارامتر تعداد داده‌های مشترک و غیر مشترک تراکنش‌ها 91

6-5- پارامتر تعداد داده‌های مشترک در تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک… 92

6-5-1- بررسی مدل 2PL.. 92

6-5-2- بررسی مدل WW… 93

6-5-3- بررسی مدل WD.. 94

6-5-4- مقایسه مدل‌های 2PL، WW و WD براساس پارامتر تعداد داده‌های مشترک در تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک… 96

6-6- نتیجه‌گیری.. 97

6-7- پیشنهادات.. 100

مراجع.. 102

فهرست جدول‌ها

جدول1-1- پارامترهای مورد نظر برای ارزیابی مدل‌ها در این پایان‌نامه. 4

جدول2-1- آزمایش‌های مورد نظر برای ارزیابی مدل‌ها در این پایان‌نامه. 18

جدول 3-1- مزایا و معایب اندازه‌ی واحد قفل‌شدنی.. 25

جدول 3-2- نمایش لزوم قفل‌گذاری.. 26

جدول 3-3- نمایش ناحیه کاری.. 27

جدول 3-4- ماتریس همایندی.. 29

جدول 3-5- سازگاری قفل‌های چند اسلوبی.. 29

جدول 5-1- توضیحات مربوط به مجموعه‌های رنگی.. 55

جدول 5-2- توضیحات مربوط به نشانه‌گذاری‌های اولیه. 60

جدول 5-3- پارامترهای ورودی تابع checklock برای مدل 2PL.. 64

جدول 5-4- پارامترهای خروجی تابع checklock برای مدل 2PL.. 65

جدول 5-5- پارامترهای ورودی تابع checklock برای مدل‌های WW و WD.. 68

جدول 5-6- پارامترهای خروجی تابع checklock برای مدل‌های WW و WD.. 69

جدول6-1- تعداد گام‌های اجرای دو، سه، پنج، ده و پنجاه تراکنش در مدل 2PL.. 80

جدول 6-2- تعداد گام‌های اجرای دو، سه، پنج، ده و پنجاه تراکنش در مدل WW… 81

جدول 6-3- تعداد گام‌های اجرای دو، سه، پنج، ده و پنجاه تراکنش در مدل WD.. 82

جدول 6-4- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌های کوچک و بزرگ در مدل 2PL.. 84

جدول 6-5- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌های کوچک و بزرگ در مدل WW… 85

جدول 6-6- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌های کوچک و بزرگ در مدل WD.. 86

جدول 6-7- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌ها با تعداد کم و زیاد داده‌های غیر مشترک در مدل 2PL.. 88

جدول 6-8- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌ها با تعداد کم و زیاد داده‌های غیر مشترک در مدل WW… 89

جدول 6-9- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌ها با تعداد کم و زیاد داده‌های غیر مشترک در مدل WD.. 90

جدول 6-10- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک، با تعداد کم و زیاد داده‌های مشترک در مدل 2PL. 92

جدول 6-11- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک، با تعداد کم و زیاد داده‌های مشترک در مدل WW… 93

جدول 6-12- تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌هایی بدون داده غیر مشترک، با تعداد کم و زیاد داده‌های مشترک در مدل WD.. 95

فهرست شکل‌ها

شکل 3-1- عملیات مدیر قفل و مدیر تراکنش…. 27

شکل 3-2- پروتکل 2PL و لحظه قفل.. 31

شکل 3-3- نمونه‌ای از نحوه رخ دادن بن‌بست… 34

شکل 3-4- مثال برای بن‌بست… 35

شکل 4-1- اجزای شبکه‌ی پتری.. 40

شکل 4-2- عملکرد اجزای شبکه پتری.. 41

شکل 4-3- گراف شبکه پتری.. 42

شکل 4-4- مثال سیستم عابر بانک با گراف شبکه پتری.. 43

شکل 4-5- مثال تابع y=f(x) با گراف شبکه پتری.. 43

شکل 4-6- مثالی از نشانه‌گذاری یک مکان.. 43

شکل 4-7- مثالی برای یک گذار توانا و یک گذار غیر توانا 44

شکل 4-8- مثالی از اجرای یک شبکه پتری و نشانه‌گذاری اولیه آن.. 44

شکل 4-9- مثالی از اجرای یک شبکه پتری و M₀ آن.. 45

شکل 4-10- مثالی از اجرای یک شبکه پتری و M₁ آن.. 45

شکل 4-11- مثالی از اجرای یک شبکه پتری و M₂ آن.. 45

شکل 4-12- مثالی از گراف شبکه پتری، قبل و بعد از فایر شدن.. 46

شکل 4-13- مثالی از گراف شبکه پتری، قبل و بعد از فایر شدن.. 46

شکل 4-14- یک شبکه پتری که دچار بن‌بست شده 46

شکل 4-15- انواع شبکه‌های پتری و نحوه‌ی نشانه‌گذاری آن‌ها 47

شکل 4-16- مدل‌سازی گره‌های تصمیم‌گیریِ فلوچارت با شبکه پتری.. 47

شکل 4-17- مدل‌سازی فلوچارت با شبکه پتری.. 48

شکل 4-18- شبکه پتری سلسله مراتبی.. 50

شکل 4-19- مدل‌سازی مسئله ممانعت دو جانبه با شبکه پتری.. 50

شکل 5-1- ماژول سطح بالا از مدل 2PL به صورت سلسله مراتبی، برای سه تراکنش…. 73

شکل 5-2- ماژول سطح بالا از مدل 2PL به صورت سلسله مراتبی، برای دو تراکنش…. 74

شکل 5-3- ماژول مربوط به تراکنش T1 از مدل 2PL به صورت سلسله مراتبی.. 74

شکل 5-4- ماژول سطح بالا از مدل‌های WW و WD به صورت سلسله مراتبی، برای سه تراکنش…. 75

شکل 5-5- ماژول مربوط به تراکنش T1 از مدل‌های WW و WD به صورت سلسله مراتبی، برای سه تراکنش…. 76

شکل 5-6- ماژول سطح بالا از مدل‌های WW و WD به صورت سلسله مراتبی، برای دو تراکنش…. 77

شکل 6-1- مقایسه تعداد گام‌های اجرای دو، سه، پنج، ده و پنجاه تراکنش در مدل‌های 2PL، WW و WD.. 82

شکل 6-2- مقایسه تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌های کوچک در مدل‌های 2PL، WW و WD.. 87

شکل 6-3- مقایسه تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌های بزرگ در مدل‌های 2PL، WW و WD.. 87

شکل 6-4- مقایسه تعداد گام‌های اجرای تراکنش‌ها با تعداد کم و زیاد داده‌های غیر مشترک در مدل‌های 2PL، WW و WD.. 91

شکل 6-5- مقایسه تعداد گام‌های تراکنش‌ها با تعداد کم و زیاد داده‌های مشترک (بدون داده غیر مشترک) در مدل‌های 2PL، WW و WD   96

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.