Рибальченко А. О. Метод оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002661

Облікова картка дисертації

0824U002661.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 123 - Комп’ютерна інженерія

02-09-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ 64.050.161-6572

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

У вступі обґрунтовано актуальність оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах, представлено зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами, наведено наукову новизну, представлено практичне значення отриманих результатів, надано інформацію щодо особистого внеску здобувача та представлено перелік публікацій за темою дисертації. У першому розділі проведено аналіз існуючих моделей та способів побудови транзакційних інформаційних систем, розглянуто різні властивості транзакційних інформаційних систем, а саме аналіз архітектури білінгових систем у хмарному середовищі та математичні моделі, оптимізація продуктивності та вирішення завдань щодо дискретної оптимізації, а також введено критерії та показники оцінки ефективності алгоритмів оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах. На основі проведеного аналізу сформульовані завдання на дослідження. У другому розділі розроблено математичну модель оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу до рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними, а також удосконалено узагальнену процедуру А0 та метод відсікання безперспективних варіантів для задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними. У третьому розділі запропоновано метод оптимізації розміщення даних у білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу та удосконалено метод формування гарантованих прогнозів для забезпечення заданої точності обчислень при допустимих часових та ресурсних витратах. У четвертому розділі приведені результати експериментального дослідження розроблених наближених та точних алгоритмів, а також стратегій формування шляхів у графі. Розкрито сутність програмного забезпечення, що розроблено для проведення експеріменту. Проведено оцінку впливу виконання сортувань коефіцієнтів при функціоналі та обмеженнях на величину похибки рішень наближених алгоритмів. Наведено результати імітаційного моделювання задачі оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах та оцінка її адекватності. У висновках наведено основні результати дисертаційної роботи щодо вирішення поставлених наукових завдань дослідження. За результатами дослідження отримано наступні наукові результати: 1) вперше розроблено модель оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу до рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними, яка використовує стратегії відсікання неперспективних варіантів рішення та принцип оптимізації за напрямком; 2) удосконалено метод відсікання неперспективних варіантів рішень у задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними, який відрізняється від відомих тим, що впроваджено нові поняття, як одновимірний і m-мірний "коридор" та систему калібрувальних шкал, що дозволяє ефективно відсікати неперспективні варіанти рішень; 3) вперше розроблено метод оптимального розміщення даних у білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу, який забезпечує лінійну залежність зростання продуктивності системи, на якій вирішується задача, від кількості процесорних елементів та дозволяє знизити похибку рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними за допомогою використання стратегій MAX, MIN і MAX-MIN та сортування коефіцієнтів у функціоналі та обмеженнях для відсікання неперспективних варіантів рішень, а також підвищити оперативність рішення задач оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі розробки паралельних наближених і точних алгоритмів для стратегій MAX, MIN і MAX-MIN та їх реалізації на паралельних обчислювальних структурах (ПОС), що використовують принцип циклічної обробки даних; 4) одержав подальший розвиток метод формування гарантованих прогнозів рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними, який, на відміну від відомих, використовує принцип оптимізації за напрямком для відсікання неперспективних варіантів рішень, що дозволяє забезпечити задану точність обчислень при оптимальному розміщенні даних в білінгових OLTP-системах. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що розроблені у дисертації теоретичні положення та математичні моделі є методологічною основою для розробки алгоритмічного забезпечення, апаратних засобів та програмного забезпечення щодо оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах, що дозволяє вирішувати дану задачу при забезпеченні показника оперативності Р≥0,9 із кількістю змінних від 250 до 400. Ключові слова: комп’ютерна система, алгоритм, модель, розподілена система, база даних, білінгова OLTP-система, цілочисельне лінійне програмування.

Читати повністю

Публікації

А. О. Рибальченко, Д. Ю. Голубничий, О. В. Коломійцев, В. Ф. Третяк, Я. О. Ключка, "Архітектура системи обміну медичними даними пацієнтів з лікарями на основі IOTA", Системи управління, навігації та зв’язку, Полтава, 2022, вип. 1(67), С. 56-61. (Б). URL: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2022.1.057. (Наказ МОН № 157 від 09.02.2021, Б).

А. О. Рибальченко, "Алгоритми рішення задачі оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі реалізації рангового підходу". Системи управління, навігації та зв’язку, Полтава, 2023, вип. 2(72), С. 135-141. (Б). URL: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2023.2.135. (Наказ МОН № 157 від 09.02.2021, Б).

А. О. Рибальченко, "Удосконалений метод відсікання безперспективних варіантів для задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними на основі ранговового підходу", Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних сил імені Івана Кожедуба, Харків, 2023, вип. 3(77), С. 62-66. (Б). URL: http://doi.org/10.30748/zhups.2023.77.09. (Наказ МОН № 886 від 02.07.2020, Б).

A. Rybalchenko, V. Voronin, O. Shmatko, O. Kolomiitsev, V. Tretiak, Y. Kliuchka. "Implementation and evaluation of a decentralized medical data exchange system based on the iota tangle and approximate algorithms for optimal data placement", Системи обробки інформації. Харків, 2023, вип. 4 (175), С. 28-41. (Б). URL: https://doi.org/10.30748/soi.2023.175.03. (Наказ МОН № 886 від 02.07.2020, Б).

А. Лисиця, О. Коломійцев, С. Осієвський, В. Третяк, З. Закіров, А. Романюк, В. Нікітченко, Є. Логвиненко, "Задачі дискретної оптимізації та їх постановка". Scientific Collection “InterConf+”, 2021, вип. 75, С. 285-302. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.09.2021.033.

А. О. Рибальченко, О. В. Коломійцев, Д. Ю. Голубничий, В. Ф. Третяк, В. В. Воронін, В. О. Комаров, В. В. Пустоваров, О. В. Філіппенков, О. В. Любченко, І. С. Рудаков, "Проблеми розвитку паралельних обчислювальних систем та їх математичного забезпечення для рішення задач дискретної оптимізації". Grail of Science, 2023, вип. 32, С. 182-197. URL: https://doi.org/10.36074/grail-of-science.13.10.2023.032.

А. Рибальченко, Д. Голубничий, О. Коломійцев, В. Третяк, В. Калачова, З. Закіров, Е. Полтавський, В. Кудряшов, О. Любченко, "Інформаційна технологія використання гарантованих прогнозів під час рішення задач комбінаторної оптимізації". Grail of Science, 2023, вип. 24, С. 302-312. URL: https://doi.org/10.36074/grail-of-science.17.02.2023.056

A. Rybalchenko, O. Kolomiitsev, I. Zakharchenko, V. Tretiak, S. Osiievskyi, "Models and algorithms for determining the probability of occurrence of a critical combination of events for three-element minimum sections in intelligent decision support systems", in IEEE: 4th KhPI Week on Advanced Technology, Kharkiv, Ukraine, 2023, рр. 483-486. (Scopus, Ukraine). URL: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312973.

А. Лисиця, О. Коломійцев, В. Третяк, Д. Євстрат, С. Ворошилов, В. Чмир, Є. Логвиненко, В. Місюра, "Аналіз сучасних систем управління базами даних". InterConf, 2021, вип. 78, С. 453-465. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.7-8.10.2021.050.

А. О. Рибальченко, В. Ф. Третяк, Д. М. Запара, С. В. Новіченко, О. В. Коломійцев, А. М. Савельєв, В. І. Кривчун, М. М. Охрамович, Н. М. Шамрай, О. А. Крамар, "Математична модель процесу виконання MDX-запитів на основі рангового підходу до рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними". Scientific Collection «InterConf», 2022, вип. 127, С. 281-292. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/1424, 2022.

А. О. Рибальченко, О. В. Коломійцев, З. З.Закіров, А. О. Романюк, Ю. О. Семеренко, "Проблема оптимізації структури розподілених баз даних для хмарних OLTP-систем". ХІХ Міжнародна наукова конференція. Новітні технології – для захисту повітряного простору, Харків, 2023, С. 649.

А. О. Рибальченко, "Використання методів рангового підходу до рішення задачі оптимального розміщення даних білінгових OLTP-систем". MicroCAD-2023. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я: ХXХІ міжнародна наук.-техн. конф., Харків, С. 1199.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, В. Третяк, В. Пустоваров, О. Возний, В. Кривчун, Л. Павлій, В. Старцев, Д. Євстрат, Д. Голубничий, В. Гайдак, Ю. Дирман, "Аналіз способів оптимізації продуктивності OLTP систем". Scientific Collection «InterConf», 2023, вип. 164, С. 255-262. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4155.

А. О. Рибальченко, О. В. Коломійцев, О. В. Любченко, І. С. Рудаков, В. Ф. Третяк, "Особливості оптимізації продуктивності OLTP-систем", 23 міжнародна наук.-техн. конф. Проблеми інформатики та моделювання, Харків, 2023, С. 65. URL: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/70165.

А. Рибальченко, Д. Голубничий, О. Коломійцев, В. Третяк, С. Осієвський, В. Воронін, Б. Крук, О. Плугова, В. Комаров, В. Пустоваров, О. Філіппенков, О. Любченко, "Спосіб оптимізації розміщення фрагментів розподіленої бази даних у вузлах мережі хмарної структури за критерієм мінімуму ціни трафіку на основі рангового підходу до рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними". Scientific Collection «InterConf», 2023, вип. 173, С. 165-172. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4483.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, Д. Голубничий, В. Третяк, С. Осієвський, О. Возний, В. Воронін, В. Комаров, В. Пустоваров, О. Філіппенков, В. Кривчун, О. Любченко, "Використання точних та наближених алгоритмів на основі рангового підходу до рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними для оптимізації розподілення фрагментів бази даних в хмарній мережі для зменшення середнього об’єму перед". Scientific Collection «InterConf», 2023, вип. 174, С. 200-206. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4527.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, Д. Голубничий, В. Третяк, С. Осієвський, О. Возний, О. Балабуха, Г. Качуровський, О. Грічанюк, Г. Галашевський, Т. Сокова, О. Любченко, "Використання методів рангового підходу в моделі транзакційної системи з реплікацією фрагментів бази даних для розгортання у хмарному середовищі". Scientific Collection «InterConf+», 2023, вип. 38(175), С. 326-341. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.10.2023.030.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, Д. Голубничий, В. Третяк, О. Любченко, Е. Полтавський, В. Кривчун, О. Крамар, О. Шутіков, М. Туленко, А. Третяк, "Використання методів рангового підходу до рішення задачі оптимізації розміщення засобів захисту інформації в хмарному середовищі". Scientific Collection «InterConf+», 2023, вип. 29(139), С. 274-292. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.01.2023.028.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, В. Калачова, А. Рибальченко, В. Старцев, В. Третяк, О. Возний, З. Закіров, Л. Павлій, Д. Євстрат, С. Панасенко, С. Приходько, О. Шумигай, "Результати багатокритеріального синтезу організаційної структури білінгової інформаційної системи методом аналіза ієрархій". Scientific Collection «InterConf+», 2023, вип. 36(167), С. 390-404. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.08.2023.032.

А. О. Рибальченко, Д. Ю. Голубничий, О. В. Коломійцев, С. В. Осієвський, В. Ф. Третяк, А. О. Рибальченко, О. В. Любченко, О. С. Головченко, "Метод відсікання безперспективних варіантів для задач цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними з використанням рангового підходу", Scientific Collection “InterConf+”, 2024, вип. 41(185), С. 526-555. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.19-20.01.2024.

А. Рибальченко, О. Коломійцев, В. Третяк, В. Воронін, В. Комаров, О. Хмелевська, Р. Олійник, Р. Барвінок, В. Стригун, В. Братко, В. Присяжнюк, Н. Олійник, "Використання об’єктно-орієнтованого підходу з використанням стандарту UML при розробці програмного забезпечення для планування оптимальним розміщенням даних в білінгових OLTP-системах". Scientific Collection «InterConf», 2024, вип 195, С. 394-403. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.2024.195.

А. О. Рибальченко, О. В. Коломійцев, В. В. Воронін, О. Г. Матющенко, Є. О. Ладиця, О. В. Любченко, О. С. Головченко, "Модель моніторингу розподілених комп’ютерних систем". Scientific Community: Interdisciplinary Researc: VII міжн. наук.-практ. конф., Cientific Collection «InterConf», Гамбург, Германія, 2024, вип. 187, С. 360-368. URL: https://doi.org/10.51582/interconf.2024.187.

А. О. Рибальченко, В. Ф. Третяк, О. В. Коломійцев, А. А. Войчук, Д. В. Капустник, Б. Б. Крук, О. О. Трояновська, С. Ю. Шимко, Д. К. Мельник, Є. О. Гайдаров, "Результати імітаційного моделювання та оцінка адекватності моделі оптимального розміщення даних в білінгових OLTP-системах на основі рангового підходу". Innovative Development in the Global Science: III міжн. наук.-практ. конф., Cientific Collection «InterConf», Бостон, США, 2024, вип. 186, С. 444-451. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/5294.

А. О. Рибальченко, "Результати оцінки ефективності алгоритмів рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними на основі рангового підходу", Technical and agricultural sciences in modern realities: problems, prospects and solutions: collective monograph, Іnternational Science Group, Boston, Primedia eLaunch, 2023, С. 218-237. ISBN – 979-8-88992-703-7. URL: https://doi.org/10.46299/ISG.2023.MONO.TECH.2.

А. О. Рибальченко, Д. Ю. Голубничий, О. В. Коломійцев, В. Ф. Третяк, В. В. Пустоваров, "Інформаційна технологія відсікання неперспективних варіантів в алгоритмах рішення задачі цілочисельного лінійного програмування з булевими змінними на основі рангового підходу". Theoretical foundations in research in Engineering: collective monograph, Іnternational Science Group, Boston, 2022, С. 96-133. ISBN – 979-8-88722-619-4. URL: https://doi.org/10.46299/ISG.2022.MONO.TECH.3.

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація.docx

РИБАЛЬЧЕНКО-ДИС-2024(Зайцев+ ).pdf

Схожі дисертації

0824U002552

Міщенко Людмила Дмитрівна

МЕТОД РОЗПІЗНАВАННЯ ФЕЙКОВИХ НОВИН У МЕРЕЖІ ІНТЕРНЕТ НА ОСНОВІ ОБРОБКИ ПРИРОДНОЇ МОВИ

0824U002439

Коротков Сергій Станіславович

МЕТОДИКА ПОБУДОВИ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ТРАНСПОРТНОЮ ІНФРАСТРУКТУРОЮ МІСТА НА БАЗІ ТЕОРІЇ S-ГІПЕРМЕРЕЖ

0824U002425

Пшеничний Кирило Кирило Юрійович

Моделі та методи верифікації темпоральних моделей кінцевих автоматів на мовах опису апаратури

0824U002359

Войчур Юрій Олексійович

Методи і засоби прогнозування рівня якості та безпеки програмного забезпечення комп’ютерних систем

0824U002059

Лейченко Кирило Миколайович

Методи та засоби планування розгортання літаючих мереж для забезпечення передачі даних в умовах руйнувань.