Réalisé par: - ALEM Soumia- BENTAIBA Miled Basma

Les Systèmes de Gestion de Bases de Données Temps Réel

Master de recherche

Option : Systèmes d’informatiques et logiciels

Encadré par: -M. MOSTEFAI Mohamed Amine-M. BOUHABEL Yacine

2015 - 2016

02

Sommaire

Introduction

Généralités

Axes de recherche

Etude comparative

Conclusion et perspectives

Introduction

03

Les applications Temps réel !

04

SGBDTRGénéralités

STR SGBD

Manipulation d’une quantité importante de

données et gestion des contraintes

temporelles

SGBDTR

Contraintes temporelles

(chaque transaction doit

se terminer avant son échéance)

Quantité importante de

données

Généralités

05

Atterrissage d’avion

• Système contrôleur:• Commande

d’atterrir• Système contrôlé:

• Disponibilité de piste

• Météo• …etc.

Multimédia

• Système de distribution vidéo

• Serveur vidéo

Applications gérées par les SGBDTRs

Technologies liées aux SGBDTRsGénéralités

SGBD en mémoire

Mécanismes de réaction

06

07

Objectif

• Contrôle de concurrence temps réel

• L’ordonnancement du disque• La gestion de surcharge et

qualité de services• La gestion des données dérivées• La reprise après panne• La gestion de la mémoire

centrale• Autres axes de recherche

Axes de recherche

• Gérer les conflits d’accès aux données par les transactions

• Améliorer le respect des contraintes temporelles • Des transactions• Des données

1/7

08

Contrôle de concurrenceAxes de recherche

• 2PL High priority• Priority inheritate• Conditional

priority inheritate• Priority Ceiling

Protocol• R/W Priority

Ceiling Protocol• Convex Priority

Ceiling

Protocoles pessimistes

• OCC-Broadcast Commit

• OPT-Sacrifice• OPT-Wait• Wait-50

Protocoles optimistes

• Speculative CC• Multi-version CC• Intervalles

d’estampilles

Autres

09

• Contrôle de concurrence temps réel

• L’ordonnancement du disque• La gestion de surcharge et

qualité de services• La gestion des données dérivées• La reprise après panne• Autres axes de recherche

• Les données doivent être accessibles sous contraintes temps réel.

• Maximiser le débit de données sous contraintes temps réel

2/7Axes de recherche

Ordonnancement disqueAxes de recherche

Basé sur des techniques

d’ordonnancement classiques

Basé sur EDFRegroupement des transactions selon leurs échéances

Janson et al. 2003 ✔

Li 2006 ✔ ✔ ✔

Lee 2009 ✔ ✔

Amdani et al. 2010 ✔ 10

CritèresTravaux

11

• Contrôle de concurrence temps réel

• L’ordonnancement du disque• La gestion de surcharge et

qualité de services• La gestion des données dérivées• La reprise après panne• Autres axes de recherche

• Lorsque la demande de ressources est supérieure aux ressources disponibles état de surcharge.

3/7Axes de recherche

Gestion surcharge et QdSAxes de recherche

Contrôle d’admission Ordonnancement Gestion surcharge

Hansson et al. 2001 ✔ ✔

Kang et al. 2002 ✔

Amirijoo et al. 2006 ✔

Baccouche 2006 ✔ ✔

Mishra et al. 2012 ✔ ✔

12

CritèresTravaux

13

• Contrôle de concurrence temps réel

• L’ordonnancement du disque• La gestion de surcharge et

qualité de services• La gestion des données dérivées• La reprise après panne• Autres axes de recherche

• Les données sensorielles • Mise à jour

périodique • Utilisées pour

calculer les données dérivées

• Les données dérivées • Exemple: La vitesse

• Plusieurs politiques de mise à jour des données dérivées sont proposés.

4/7Axes de recherche

Gestion données dérivéesAxes de recherche

14

Adelberg et al. 1996

• MAJ périodique

Bouazizi 2009• Mixed policy

Ramamrithan 1993

• On demand

Xiong et al. 1997

• Forced Wait Policy

Ramamrithan 1993

• Update Locality Implies

15

• Contrôle de concurrence temps réel

• L’ordonnancement du disque• La gestion de surcharge et

qualité de services• La gestion des données dérivées• La reprise après panne• Autres axes de recherche

• Remettre une base de données incohérente à un état cohérent, suite à un incident

• La base de données pourrait être perdue entièrement en cas d'incident

5/7Axes de recherche

Reprise après panneAxes de recherche

16

• (Huang et al. 1994)

• (Gruenwald et al. 1997)

• (Kiviniemi et al. 1997)

• (Shu et al. 2004) • (Xiao et al. 2006)

Sauvegarde/ Restauration

• (Xiao 2008)

Contrôle de l’échec

système

SGBDTRs Distribués

Contrôle de concurrence

La validation (commit)

L’assignement d’échéances

Systèmes d’exploitation

Problématique• Gestion des tampons• Ordonnancement du disque

Exemples de SE temps réel

• AIX de IBM, RTLinux

Autres

Le temps réel et les systèmes embarqués et mobiles

IoT

Autres axesAxes de recherche

17

ObjectifEtude comparative

18

Critères de comparaisonEtude comparative

Critères de

comparaison

Critères liées aux axes de recherche

• Contrôle concurrence• Protocole• Priorité

• Gestion surcharge et QdS• Reprise après panne• Gestion MC

• Méthode sauvegarde• Index

• Distribution des données• Fragmentation• SGBD distribué

• Mécanismes de réaction• Triggers

• Systèmes d’exploitation• SE• Langages

programmation

Autres critères liés

au temps réel

• SGBD Embarqué

• SGBD Temporel

Fonctionnement générale des

SGBDs• Volume• Nombre

utilisateurs• Vues matérialisées• Fonctions &

procédures stockés• Unicode• Modèle de

conception• Types données

Critères liés à l’historique

• Dernière version stable

• Date première version

• Open source• Domaines

d’utilisation• Clients• Propiètaire• Diagramme Gartner

octobre 2015

19

SGBDTRs sélectionnés - comparaison

Etude comparativeClustri

xEmpre

ssSAP

HANAPolyhed

raTimesT

enCouch

DB FuelDB MonogDB

RethinkDB

Date 2006 -2015

1995 - 2013

2010 - 2015

1993 - 2015 / - 2015 2005 -

20142013 - 2014

2009 - 2015

2009 - 2015

CC MCC RWL MCC OCC-BC/ 2PL-HP / MCC OCC-BC MGL MCC/

LFCPriorit

é 2 1 / Multiple 1 1 1 1 1

Modèle concepti

onRelation

nelRelation

nelRelation

nelRelation

nelRelation

nel NoSQL NoSQL NoSQL NoSQL

Méthode

sauvegarde

MC, Disque

MC, Disque

MC, Disque

MC, Disque

MC, Disque Disque MC,

DisqueMC,

DisqueMC,

Disque

Trigger ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ x x x ✔

QdS ✔ ✔ / / ✔ x / ✔ x

21

Domaines d’applicationEtude comparative

• E-commerce• Performance et

rapidité

• Domaines sensibles

• Sécurité

• Télécommunication

• Performance

• App embarqués• Optimisation des

ressources

• App web et mobile temps réel

• Jeux

22

Conclusion et perspectivesGrands axes de

recherche• Gestion de surcharge et

QdS• SGBD Temps Réel

distribué

Chaque SGBD Temps Réel et le

besoin qu’il répond

SGBD

SGBD en mémoire

SGBD Temps Réel

RéférencesAdelberg et al.

1996ADELBERG, B., B. KAO et H. GARCIA-MOLINA. Database support for efficiently maintaining derived data. In Advances in Database Technology EDBT'96. Springer, 1996, p. 223-240.

Amdani et al. 2010

AMDANI, S., G. BAMNOTE, H. DESHMUKH et S. BHURA. A Novel Disk Scheduling Algorithm in Real-time Database Systems. International Journal of Computer Applications, Published By Foundation of Computer Science, 2010.

Amirijoo et al. 2006

AMIRIJOO, M., J. HANSSON et S. H. SON. Specification and management of QoS in real-time databases supporting imprecise computations. Computers, IEEE Transactions on 55.3, 2006, 304-319.

Baccouche 2006

BACCOUCHE, L. An Overview of MOA, a Multi-Class Overload Architecture for Real-time Database Systems: Framework and Algorithms. AICCSA, 2006.

Bouazizi 2009 BOUAZIZI, E. Gestion de la qualité de service dans les SGBD temps réels. Le Havre, 2009.

Hansson et al. 2001

HANSSON, JÖRGEN et S. H. SON. Overload management in RTDBs. In Real-Time Database Systems. 2001.

Janson et al. 2003

JANSEN, P. G., S. J. MULLENDER, P. J. HAVINGA et H. SCHOLTEN. Lightweight EDF scheduling with deadline inheritance. 2003.

23

RéférencesKang et al.

2002KANG, KYOUNG-DON, S. H. SON et J. STANKOVIC. Service differentiation in real-time main memory databases. Fifth IEEE International Symposium on. IEEE, 2002, (Object-Oriented Real-Time Distributed Computing).

Lee 2009 LEE, M.-S., K.-J. KIM et C.-H. PARK. Real-time disk scheduling algorithms based on the two-way SCAN technique. In Scalable Computing and Communications; Eighth International Conference on Embedded Computing, 2009. SCALCOM-EMBEDDEDCOM'09. International Conference on. IEEE, 2009, p. 137-142.

Li 2006 LI, W., K. KAVI AND R. AKL. A non-preemptive scheduling algorithm for soft real-time systems. Computers & Electrical Engineering. 2007, 33(1), 12-29.

Mishra et al. 2012

MISHRA, R. KUMAR et U. SHANKER. Admission Control Prototype for Real-Time Databases. International Journal of Advanced Networking and Applications 4.1, 2012.

Ramamrithan 1993

RAMAMRITHAM, K. Real-time databases. Distributed and Parallel Databases, 1993, 1(2), 199-226.

Xiong et al. 1997

XIONG, M. et K. RAMAMRITHAM. Specification and Analysis of Transactions in Real-Time Active Databases. Dans Real-Time Database and Information Systems: Research Advances. Springer, 1997, p. 327-351.

24

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Merci pour votre attention