CC BY
23
Питер, 2016. - 464 с.
18. NikitaBliznyuk/evilReign: Game for TRiTPO [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://github.com/NikitaBliznyuk/EvilReign. - Дата доступа: 25.11.2016.
УДК 004.4'236
МАКРО И МИКРОПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ БАЗ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ МУОРБД
Микляев Иван Александрович, к.ф-м.н., доцент кафедры информационных систем и технологий, филиал Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова в г.Северодвинске Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз), Россия,
Северодвинск, ivanmia [email protected] Никифоровых Даниил Викторович. студент, филиал Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова в г.Северодвинске Институт судостроения и
морской арктической техники (Севмашвтуз), Россия, Северодвинск, [email protected]
Облака, большие данные, аналитика - эти три фактора современных ИТ не только взаимосвязаны. Работа с Большими Данными невозможна без облачных хранилищ и облачных вычислений. Если говорить о влиянии на индустрию в целом, то сегодня стали очевидны возросшие требования к масштабированию систем хранения. Это действительно необходимое условие - ведь заранее сложно предсказать, для каких информационных и аналитических процессов понадобятся те или иные данные и насколько интенсивно будет загружено существующее хранилище. Кроме этого, становятся одинаково важны требования как по вертикальному, так и горизонтальному масштабированию [1].
С другой стороны, при описании каждого экземпляра объектов реального мира необходимо иметь возможность регистрации любых его характерных свойств для любой предметной области задач, которые возникают у пользователей информационной системы, причем независимо от особенностей описания другого экземпляра объектов.
В идеале модель информационного поля объекта должна предельно приближаться реальному её содержанию. Но если оглянуться - мир вокруг нас не является плоским. Действительность многомерна, многогранна, многополярна. Даже если свести реальность к узкой предметной области, то для адекватного отражения необходимо провести всесторонний анализ объектов её составляющих: структурный, пространственный и темпоральный. Потому что большинство объектов из чего-то состоят, где-то находятся и как-то развиваются во времени [3].
Современная синергетическая парадигма науки предполагает системное видение мира, как совокупности динамически изменяющихся структурированных целостностей [2]. Один и тот же объект может включаться в разные системы, а его свойства и характеристики для разных систем имеют различную степень значимости.
Суть объектно-реляционного представления данных в том, что формируется информационное пространство <объект, свойство, свойство-отношение (как объект)> путем определения основных форм и видов информационных объектов, их свойств и природы свойств. Ядро матричной универсальной объектно-реляционной базы данных представляет собой пятимерное пространство, изложенное в семимерном массиве с шестью динамическими осями и одной статической. Сохранены все реляционные свойства, присущие базам данных на реляционной платформе, и реализован весь объектно-ориентированный подход.
Формализованное описание МУОРБД имеет вид:
На первом уровне дискредитации определяется БД из системы реляционных БД (РБД)[4]
ББ = (1)
Второй уровень определяет объект (сущность):
е т = {^ad2,..., ^^ I (2)
Третий уровень определяет экземпляр объекта:
Уаск е Ас 3Вае (3)
Четвёртый определяет многострочную единицу информации:
УЬСеи е Вск 3ССеи {Cdeu\, ССеи2'...' CdeugV"' Сс1еиО 1 (4)
Се Сеи ски\? Сеи 2''"'
На нижнем уровне атомарно определён элемент единицы информации:
Ус е С 3Е = {е е е с I гм
Се^ е1еи deug (. deug\? deug2''"' Сеи^''"' deugI ) (5)
Кортеж в объектно-ориентированных базах данных имеет более сложноструктурированный вид. В нём поддерживается возможность дублирования элементов одного атрибута. В МУОРБД с вводом пятого измерения получена возможность группировки нескольких элементов различных атрибутов, а также поддерживаются древовидные связи для организации связей между элементами. Очень просто организована поддержка темпоральности каждого элемента информации. Таким образом, элемент кортежа имеет вид:
е1ет_ kortdeugi = • edeugi • Dfrdeugi • Dtodeugi • Нг/deugi } (6)
Важно обратить внимание на расширенный функционал организации связи между элементами информации в МУОРБД.
Имея пятимерную систему дискредитации, получаем пять типов связи по каждому уровню. Первый уровень дискредитации отвечает за БД в целом, используется при формировании распределённой системы БД, и означает, что ссылка направлена на элемент из другой БД:
е^ер \ — edR [...][...1... ][...] (7)
При организации связи с другой сущностью имеем два типа связи.
При объявлении связи в словаре данных устанавливается указатель на сущность (таблицу в целом):
е^ер\ — edeR[...][...][...] (8)
edeugi — edeRUR [...][...] (9)
В записи (9) в кортеже по адресу 1-го элемента edeugi единицы информации g
экземпляра и сущности е делает ссылка на экземпляр ия сущности ея
Четвёртый уровень дискредитации позволяет организовать ссылку на многострочную единицу информации в целом:
edeugi — edeRURgR[...] (10)
Последний пятый уровень дискредитации устанавливает ссылку на отдельный элемент
е —ч е /11\
deugi deRURgRiR (11)
В классическом определении объектно-ориентированного подхода методы - это процедуры и функции, связанные с классом. Они определяют действия, которые можно выполнять над объектом такого типа, и которые сам объект может выполнять. Для объектно-ориентированных сред программирования, в которых реализуются жизненные циклы
32
виртуальных объектов, реализация методов обоснована и крайне необходима для достижения полной аналогии жизненным циклам объектов реального мира.
При разработке информационных систем, базы данных реализуются на уровень раньше программного обеспечения. Таким образом, реализация методов в объектно-ориентированных базах данных носит несколько другой характер.
Инкапсуляция
МУОРБД разрабатывалась по принципу размещения информации об объекте в структуре объектно-ориентированного описания. Форма объектно-ориентированного описания хорошо представлена в объектно-ориентированных средах, но размещение в них этой информации имеет контекстный вид. МУОРБД имеет структурированный вид БД.
Таким образом, в МУОРБД методы - это структурированная информация о правилах и алгоритмах преобразования данных пользователя при объявлении в системе соответствующего события [10].
Полиморфизм
При наследовании для объектов в МУОРБД действуют те же принципы, как и в объектно-ориентированных средах [7, 8]. Дочерняя сущность может наследовать как атрибуты, так и действия родительской сущности [10].
Наследование и агрегация
В МУОРБД наследование и агрегация реализованы как классическим способом, так и на основе синтеза метаинформации и данных.
Классическая реализация наследования и агрегации на тестовой предметной области в МУОРБД была представлена в [8].
Механизм МУОРБД синтеза метаинформации и данных описан в [7]. В результате получена возможность при объединении разнотипной информации единой природы в одном объекте (как, например, документы всех видов) организовывать индивидуальный подход к описанию каждого типа экземпляров объекта. Поэтому в рамках одной сущности реализована сложная система объектов с реализацией принципов наследования и агрегации [11].
Пример реализации иерархии объектов документооборота на основе МУОРБД представлен на рисунке 1.
Рис.1 - Реализованная иерархия объектов в информационной системе документооборота на основе механизма синтеза метаинформации и данных в МУОРБД
При разработке МУОРБД закладывалась концепция открытого программного обеспечения.
Простота формирования МУОРБД даёт возможность среднему по квалификации программисту создать за достаточно малый срок собственную СУБД такого формата, масштабы времени сопоставимы с временем создания собственной информационной системы на базе стандартных СУБД. Таким образом, появляется новая методология создания информационных систем с нуля. В результате, появляется возможность создавать максимально специализированную информационную систему под конкретную предметную область, с максимально эффективной производительностью и оптимальным использованием аппаратных средств.
Ещё одна возможность создать полностью специализированную информационную систему состоит в том, что есть возможность создавать специализированную надстройку над универсальным приложением[9], просто включая его модули в свой проект. Тогда весь инструментарий универсального приложения МУОРБД полностью доступен разработчику.
Такой путь решения позволяет создать и собственный специализированный сервер над универсальным приложением МУОРБД. В этом случае важными достоинствами являются:
• возможность распределять задачи между клиентским приложением и сервером, максимально эффективно для конкретной задачи;
• использовать самые различные пути связи между ними, исходя из конфигурации аппаратных средств у пользователя и задач, которые на них возложены(рис. 2);
• есть возможность само серверное приложение использовать как одно из клиентских приложений;
• открывается возможность серверному приложению управлять клиентскими приложениями по требованиям поставленной задачи;
• и т.д. и т.п.
Рис. 2 - Специализированный сервер над универсальным приложением МУОРБД
Помимо возможности разработки собственной СУБД для МУОРБД, существует возможность размещения её на любой реляционной платформе [5]. Соответственно системы распределенных баз данных на МУОРБД не зависят от СУБД на узлах. С другой стороны, МУОРБД имеет стандартную логическую схему с выполнением трёх нормальных форм, что
34
позволяет при необходимости в БД с МУОРБД размещать также стандартные таблицы, в которых обычным способом организуются связи как от экземпляров объектов МУОРБД к записям таблицы, так и из таблицы к элементам МУОРБД. Таким образом, для простых структур информации можно использовать наиболее эффективные для них таблицы, а для сложных - объектное описание МУОРБД, максимально задействовав механизмы реляционной алгебры и аппарата объектно-ориентированного подхода.
При значительном расширении количественного состава экземпляров объектов с учетом единого ядра МУОРБД - места хранения их описания, запускается система вертикальной фрагментации, что позволяет разделять функционал обработки информации в параллельные процессы. Процессы обработки могут производиться как на отдельных узлах их ресурсами, так и централизованно, при наличии достаточной структуры и мощности (рис.
3).
Рис. 3 - Варианты вертикальной фрагментации МУОРБД
Заключение
Сохранение реляционных принципов при построении концепции МУОРБД с сохранением трёх нормальных форм и реализации всех принципов объектно-ориентированного подхода получена возможность, как эффективного размещения, так и высокой производительности в обработке информационного поля масштабов систем Больших Данных. Объектно-ориентированный подход позволяет расширение системы на микроуровне до учёта каждого нюанса описания каждого экземпляра объектов предметной области без расширения структуры. Реляционная алгебра МУОРБД позволила задействовать для больших объемов данных простой структуры максимально эффективный табличный аппарат.
Простота и открытость программного обеспечения МУОРБД выводит на новый уровень структуру и технологию разработки распределённых информационных систем. Теперь разработчик получает возможность на ряду с использованием уже существующих технологий организации распределённых структурных взаимосвязей разрабатывать собственные, продиктованные особенностями предметной области поставленных задач.
Литература
1. Черняк, Леонид Большие Данные — новая теория и практика (рус.) // Открытые системы.
СУБД. — М.: Открытые системы, 2011. — № 10. — ISSN 1028-7493
2. Хакен Г., Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам.
М.: Мир, 1991.-240 с.
3. А.Е.Васильев Развитие логических моделей данных. // http://citforum.ru/database/articles/ref_vs_nav_models
4. Микляев И.А., Формализованное описание основной структуры представления данных матричной универсальной объектно-реляционной базы данных // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 1., Астр., С. 61-68
5. Микляев И.А. Матричная универсальная объектно-реляционная база данных на реляционной платформе: монография/ Сев.(Арктич.) федер. Ун-т им. М.В. Ломоносова. - Архангельск: ИД САФУ, 2014. - 226 с.
6. С.Д. Кузнецов. Объектно-ориентированные базы данных - основные концепции, организация и управление: краткий обзор (рус.). CIT Forum. 2011.
7. Жирнова М.А., Микляев И.А., Синтезирование метаинформации и данных Сборник докладов по материалам научно-практической конференции в рамках XLII Ломоносовских чтений / секция «Информационные системы и технологии в экономике и управлении» /Сборник докладов. - Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» филиал в г. Северодвинске Архангельской области институт судостроения и морской арктической техники, 2013. - с., стр. 38-43.
8. И.А. Микляев, П.П. Олейник, С.М. Салибекян., Методы реализации объектных статических моделей в приложениях баз данных. Информационные технологии и вычислительные системы 1/2016 - с., стр. 12-31
9. Микляев И.А., Свидетельство ОФЕРНиО № 14246 (Объединённого фонда электронных ресурсов «Наука и образование») Универсально приложение для матричной универсальной объектно-реляционной базы данных", 2010.
10. Микляев И.А., Никифоровых Д.В. Реализация принципов инкапсуляции и полиморфизма в МУОРБД // Объектные системы - 2016: материалы XII Международной научно-практической конференции (Ростов-на-Дону, 10-12 мая 2016 г.) / Под общ. ред. П.П. Олейника. - Ростов-на-Дону: ШИ (ф) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова, 2016, С. 3337, http://objectsystems.ru/files/2016/Object_Systems_2016_Proceedings.pdf
11. Микляев И.А., Жирнова М.А. Реализация принципов наследования и агрегации в МУОРБД// Объектные системы - 2016: материалы XII Международной научно-практической конференции (Ростов-на-Дону, 10-12 мая 2016 г.) / Под общ. ред. П.П. Олейника. - Ростов-на-Дону: ШИ (ф) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова, 2016, С. 2328, http://objectsystems.ru/files/2016/0bject Systems 2016 Proceedings.pdf
УДК 004.02
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИК-СПЕКТРА СМЕСИ ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИМОРФНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ ОПЕРАТОРОВ
Куперштейн-Чалей Павел Савельевич, магистрант каф. ИТТЭК, Факультет ЛиСИ, Университет ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, [email protected] Никехин Алексей Алексеевич, к.т.н., ассистент каф. ИТТЭК, Университет ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, [email protected]
Введение
В статье рассмотрен подход к реализации объектно-ориентированной модели спектров в ближнем инфракрасном диапазоне для смесей нескольких химических веществ, принадлежащих разным классам. Спектр смеси, принадлежащих одному классу, в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера определяется как комбинация спектров исходных веществ, вошедших в состав смеси. Результат комбинации определяется комбинирующей функцией. В общем случае комбинирующая функция может иметь как
