能耗感知的绿色数据库研究综述

随着全球的低碳化趋势以及以数据为中心的计算趋势,研究节能的绿色数据库系统已成为政府、企业和学术界共同关注的问题。然而,已有的数据库系统与算法大都针对性能目标而设计,缺乏对能耗的感知与处理,包括能耗有效性以及能耗同比性等问题的考虑。围绕绿色数据库系统的发展需求,对绿色数据库技术中的关键问题进行了讨论,重点阐述了数据库系统能耗有效性,以及面向数据库节点集群的能耗同比性等问题。在此基础上,给出了能耗感知的绿色数据库技术的未来发展方向,为该方向的进一步深入研究提供新的参考。     

基于数据库负载的SQL能耗预测模型

传统数据库以性能(吞吐量、响应时间)为首要优化目标,忽略了数据库系统的能量消耗。在一味追求性能的同时,高能耗问题日益突出,为数据库负载构建能耗模型是构建绿色数据库的基础。通过量化查询负载执行过程中对系统资源(CPU与磁盘)的消耗,将资源消耗产生的时间代价和功耗代价转化为时间代价预测模型和功率代价预测模型,在单站点数据库服务器上实现了为数据库系统构建资源单位代价统一的能耗预测模型。采用多元线性回归工具拟合模型的重要参数,实验结果验证了能耗预测模型的可行性;并分别在静态与动态的系统环境下对系统不同类型查询负载的能耗进行预测与评价,验证了该模型的准确性,使得提出的能耗模型适合于构建能耗感知的绿色数据库。     

基于SSD数据库负载的SQL能耗感知模型

面对大数据带来的能耗及环境方面的严峻问题，构建节能的绿色数据库系统已成为关键需求和重要挑战。针对现有数据库系统主要以性能优化为目标，缺少对能耗的感知及优化的问题，提出基于数据库负载的能耗感知模型，并将模型应用于基于固态硬盘（SSD）的数据库系统中。首先，将数据库负载执行过程中对主要系统资源（CPU、固态硬盘）的消耗解析为时间开销和功耗开销，并基于SSD数据库负载的基本I/O类型构建时间开销模型和功耗开销模型，实现为数据库构建资源开销单位统一的能耗感知模型；然后，利用多元线性回归实现对模型的求解，并分别在独占环境和竞争环境下，验证模型对不同I/O类型的数据库负载能耗估算的准确性；最后，分析实验结果，并讨论了影响模型准确性的因素。经实验验证模型准确度较高，在DBMS独占系统资源情况下的平均误差为5.15%，绝对误差不超过9.8%；竞争环境下的准确率相对下降，但平均误差也低于12.21%，可有效构建能耗感知的绿色数据库系统。     

一种基于MBRC值的关系型数据库负载能耗预测模型

数据库负载的能耗解析与建模是构建节能的绿色数据库的基础。针对数据库负载的高能耗问题,将SQL语句消耗的系统资源(CPU和磁盘)映射为时间代价与功率代价,为数据库负载构建能耗预测模型。首先,根据负载的系统资源消耗模式,计算负载的功耗代价;然后,根据负载资源消耗产生的时间代价,为负载构建动态能耗预测模型;最后,利用MBRC值的设置对预测模型的准确度进行深入的研究。实验结果表明,所构建的预测模型能够对数据库负载的能量消耗进行较准确的预测,预测模型的准确度研究有助于在不同的系统环境配置下提升动态能耗预测模型的稳定性与精确度。     

面向绿色数据中心的能耗有效查询优化技术

降低能耗开销、建设绿色数据中心,已经成为目前大规模数据中心的重要需求.在绿色数据中心,如何使数据库系统在满足性能需求的前提下尽量地节约能耗,即如何提高数据库系统的能耗有效性,是目前研究的重点.数据库系统中的能耗有效性旨在使用更少的电能来提供相同的服务.能耗有效性越高,说明数据库系统可以用更少的能耗就能够响应同样数量的操作,换句话说,可以用更少的能耗达到同样的性能.据此提出了一种面向绿色数据中心的能耗有效查询优化方法.该方法首先利用回归分析建立操作符层的功耗预测模型,从而可以准确地预测给定查询在执行过程中的平均功耗.接着,在PostgreSQL查询优化器中扩充了结合预测能耗成本和时间成本的新的查询执行代价计算模型,并引入性能退化度因子调节性能和能耗的权重.最后构建了数据库系统能耗测试平台,在PostgreSQL上基于TPC-H和TPC-C基准测试进行了实验.结果表明：所提出的功耗预测模型比已有方法准确度更高.同时,提出的性能退化度因子为数据库系统提供了性能和能耗之间的灵活折中方案,并且通过设置适当的性能退化度因子,可以实现比原始PostgreSQL更高的能耗有效性.     

面向云计算的绿色指数能耗建模方法研究

能耗问题是当前信息系统发展根本性挑战之一.云计算系统作为未来信息通信系统中内容与服务的源头与处理核心业已成为信息通信系统的能耗大户.能耗模型作为能效优化研究的基础,目前已有云计算系统能耗模型大多从宏观角度粗糙的衡量云计算系统能耗,无法对真正有效的指导能效优化方法研究.针对这一问题,本文首先在综合考虑云计算系统微观到宏观能耗多个角度的基础上给出了绿色指数的定义;然后,探讨了绿色指数能耗模型中的多元、多时间、多空间尺度的感知方法;最后,给出了微观能耗建模方法与基于非线性积分的宏观能耗模型形式化描述方法.文中所提出的绿色指数能耗建模方法可以从多角度有效体现能耗,指导真正有效的云计算系统能效优化方法研究.     

面向关系数据库查询的能耗建模及计划评价

传统关系数据库在选择查询计划时,其查询优化器仅以性能为目标,限制了数据库的节能潜力.因此,基于查询的资源消耗特征(CPU指令、磁盘数据块读取、内存数据块读取),提出一种查询计划的能耗模型和评价模型.模型不仅能够精确预测查询计划的能耗,为查询优化器选择节能的计划奠定基础.还使优化器能权衡功率与性能在计划总成本中所占的权重,并根据数据库的运行状态调整查询语句的优化目标(性能、功率、能耗)选择最优计划.实验结果表明：模型平均预测正确率为95.68%;当优化目标是功率时,功率节约范围为8.95%~29.25%;当优化目标是能耗时,能耗节约范围为3.62%~11.34%.     

基于软件可量化计算的绿色建筑能耗控制仿真

传统绿色建筑能耗控制方法无法准确计算绿色建筑能耗评价指标权重,导致绿色建筑能耗组成预测以及平均年能耗密度预测的结果均出现精度偏低问题.于是提出基于软件可量化计算的绿色建筑能耗控制方法.构建绿色建筑能耗评价指标体系,并采用AHO法量化处理绿色建筑能耗评价指标.在群体性判断原则的基础上扩大数据来源,提高绿色建筑评价指标权重...     

绿色编译优化策略:研究综述

随着人类活动对环境影响的日益增大,各种高能耗、低资源利用率、高污染电子设备的大量应用,给环境带来了严峻的挑战.如何减少对环境的破坏已经成为人们不可忽视的一个重要问题.编译器既是必不可少的基础软件,又是研制软件的重要工具,目前很多编译优化的研究已经从传统单纯的性能优化逐渐转变为对能耗、资源利用率等绿色需求相关优化的研究.根据现有的绿色需求相关定义以及编译器的主要特点,提出了绿色编译器的定义及其主要目标.针对各种面向绿色需求的新型体系结构,分别从总线、存储系统和处理器这三个组成计算机的重要部件出发,分析了现有编译器在软件运行过程中的相关优化方法及其可能的改进方案.最后,分析了编译器在提高软件测试效率,减少绿色指标软件开发过程中开销的相关方法,为以后绿色编译优化的研究奠定了基础.     

福建省建筑能耗统计数据库设计研究

介绍福建省建筑能耗数据库设计过程中数据库管理工具选择、需求分析、逻辑结构设计等内容。本数据库可由建筑业主或管理员手工录入建筑的基本信息和能耗数据,并具备一定的统计分析能力。简要展示了在数据库基础上研究开发的"福建省建筑能耗及节能信息管理系统"。     

纯XML数据库语义缓存综述

介绍了语义缓存、XML查询语言等概念,对现有的多种纯XML数据库语义缓存技术及其实现、技术特点等进行了详细的阐述。在讨论了当前语义缓存的研究中遇到的新问题与挑战之后,介绍了一种语义缓存匹配视图的快速查找算法U ViewMatch,并总结了语义缓存的技术路线。     

基于关键字的数据库搜索研究综述

介绍了基于关键字的关系数据库搜索技术的研究成果,从数据建模、体系结构、关键算法等几个方面详细分析和比较了各种技术的特点和优劣,并指出了现有技术中存在的一些问题,提出数据库关键字搜索技术未来的研究方向。     

Radio planning of energy-aware cellular networks

This paper introduces a joint planning and management optimization approach for cellular networks to limit energy consumption while guaranteeing QoS and minimizing operators Capex and Opex. The modeling framework shows that an effective energy-efficient operation depends on the planning decisions. Conversely, it also shows that planning with energy management operation in view yields more versatile topologies than more traditional models based only on Capex. Results for LTE networks are provided and show that savings up to 65% in energy expenses are possible with slight increases in capital investments.     

绿色能源与生态环境控制

控制技术的发展和应用紧密联系着社会的进步和需求 ,不可再生的化石能源的日益短缺和环境污染 ,使人们越来越重视开发利用各类可再生的绿色能源和生态环境保护建设 .文章研究分析了能源状况与可持续发展问题 ,通过研究风力发电、太阳能光伏发电系统 ,提出若干关键控制问题与对策 .作为应用实例 ,文中给出一个利用CAN总线对风力-太阳能混合电站、温室进行监控与能量管理 ,从而构成一个环保、节能、和谐生态环境的混合电站     

Study on consistent query answering in inconsistent databases

Consistent query answering is an approach to retrieving consistent answers over databases that might be inconsistent with respect to some given integrity constraints. The approach is based on a concept of repair. This paper surveys several recent researches on obtaining consistent information from inconsistent databases, such as the underlying semantic model, a number of approaches to computing consistent query answers and the computational complexity of this problem. Furthermore, the work outlines potential research directions in this area.     

脏数据库的查询方法研究

对于给定的约束,多个数据源分别是一致的,但是在它们集成时可能是脏的.已经存在的技术能够通过特别的方法识别出数据集成环境下的脏数据,但是不能进行有效处理.分析查询对应的连接图是否为有向连接图,判断查询是否可重写,并且给出了元组概率计算和基本查询重写方法.使用TPC-H基准的数据和查询比较脏数据多粒度的执行性能,实验显示方法是可行的.     

基于ARIMA-ANN预测模型的能量感知路由算法

针对传统能量感知OLSR协议在减少传输功率消耗和均衡节点剩余能量之间不能兼顾的特点,提出了一种新型的基于剩余能量比例和传输功率消耗的OLSR路由协议OLSR_RC,它利用上述两方面的指标构造复合能量开销,并将其作为路由选择的度量值。在减小网络开销的同时,也防止了部分低电量节点的能量被快速耗尽,延长了网络的生存周期。此外,新路由还采用ARIMA-ANN组合能量预测模型对节点的剩余电量进行预测,降低了由于拓扑控制(TC)消息丢失对选择路由所造成的影响。这种新型路由协议在无线传感器网络领域有比较广阔的应用前景。     

View updates in stratified disjunctive databases

The view update problem is considered in the context of deductive databases where the update of an intensional predicate is accomplished by modifying appropriately the underlying relations in the extensional database. Two classes of disjunctive databases are considered. The first class contains those disjunctive databases which allow only definite rules in the intensional database and disjunctive facts in the extensional database. The second class contains stratified disjunctive databases so that in addition to the first class, negation is allowed in the bodies of the rules, but the database must be stratified. Algorithms are given both for the insertion of an intensional predicate into and the deletion of an intensional predicate from the database. The algorithms use SLD resolution and the concept of minimal models of the extensional database. The algorithms are proved to be correct and best according to the criterion of causing minimal change to the database, where we give first priority to minimizing deletions.Research supported by the National Science Foundation under grant numbers IRI-8916059, IRI-8921591, IRI-9200898, and IRI-9210220.     

An interface between object-oriented databases and relational databases

Currently relational databases are widely used, while object-oriented databases are emerging as a new generation of database technology. This paper presents a methodology to provide effective sharing of information in object-oriented databases and relational databases. The object-oriented data model is selected as a common data model to build an integrated view of the diverse databases. An object-oriented query language is used as a standard query language. A method is developed to transform a relational data definition to an equivalent object-oriented data definition and to integrate local data definitions. Two distributed query processing methods are derived. One is for general queries and the other for a special class of restricted queries. Using the methods developed, it is possible to access distributed object-oriented databases and relational databases such that the locations and the structural differences of the databases are transparent to users.     

基于外部数据库的图像自动标注改善模型

针对图像标注中所使用数据集存在的数据不平衡问题,提出一种新的基于外部数据库的自动平衡模型。该模型先依据原始数据库中词频分布来找出低频点,再根据自动平衡模式,对每个低频词,从外部数据库中增加相应的图片;然后对图片进行特征提取,对Corel 5k数据集中的47065个视觉词汇和从外部数据库中追加的图片中提取出来的996个视觉词汇进行聚类;最后利用基于外部数据库的图像自动标注改善模型对图像进行标注。此方法克服了图像标注中数据库存在的不平衡问题,使得至少被正确标注一次的词的数量、精确率和召回率等均明显提高。