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查询处理优化技术

发布时间:2012/4/8 15:30:52 访问次数:1445

    针对查询处理的优化问题,国内外XTR106UA 研究单位提出了很多解决方案,其中查询的自适应技术CACQ和基于模型驱动的查询处理技术显著地改善了查询处理系统的性能。
    (1)无线传感器网络连续查询自适应技术(CACQ)
    Madden等[16]提出了一种在无限实时感知数据流上处理连续查询的自适应技术CACQ,可用于传感器节点局部查询处理器。

    对于没有连接操作的单个连续查询,CACQ把查询分解为一个操作序列,由于查询中没有连接操作,只需要考虑数据流扫描操作和选择操作。CACQ还为操作队列中的每个操作立一个输入队列,用来存放待处理的数据。当查询相关的感知数据进入系统时,CACQ将针对这个数据来顺序调度执行操作序列中的每个操作,流水线处理后得到一个部分查询结果,保存在局部查询处理器,等待全局查询处理器进行最后的综合处理。此外,为了执行感知数据流的扫描操作,CACQ还为数据流扫描操作建立了一个缓冲池,用来存放等待进入操作输入队列的数据,当缓冲池空时,CACQ启动扫描操作获取感知数据存入缓冲池中。
    CACQ还可以处理多个无连接的连续子查询。处理Ⅳ个子查询的一般办法是:当一个感知数据进入系统时,CACQ轮流把它传递到Ⅳ个子查询的操作序列,完成Ⅳ个子查询的处理。CACQ不复制感知数据,这样做的优点是可以节省复制数据占用的存储区和复制数据消耗的计算资源。无连接多查询处理的关键在于从多个查询中提取公共操作,使得多查询的公共操作只执行一次,避免重复计算。
    图8-5所示为CACQ处理多查询的一个例子。用户提交了3介查询Qi、Q2和Q3。Qi的选择谓词包括Si(s.a)和S4(s.b),Q2的选择谓词包括S2(s.a)和Ss(s,b),Q3的选择谓词包括S3(s.a)和S6(s.b)。其中s是感知数据流,a和b是感知数据的两个属性。所有查询都提交给查询处理器Eddy,每个查询都具有一个定义器分为两组,一组是定义在属性s.b上的{S4,S5,S6),另一组是定义在属性s.a上的{Sl,S2,S3)。当一个感知数据s(a,b)进入系统后,Eddy把s.a传送给过滤器组{SI,S2,S3),把s.b传送给过滤器组{S4,S5,S6),执行相应的选择操作,然后由局部查询处理器将处理结果返回给全局查询处理器。这种查询处理结构的好处是处理同一个感知数据流上的多个查询只需要扫描这个数据流一次。

                                  

    CACQ技术的优越性在于节省复制数据占用的存储区和复制数据消耗的计算姿源,但CACQ的问题是:只能优化单节点上的局部查询处理器的查询结构,不能实现面向整个网络的查询优化。

    针对查询处理的优化问题,国内外XTR106UA 研究单位提出了很多解决方案,其中查询的自适应技术CACQ和基于模型驱动的查询处理技术显著地改善了查询处理系统的性能。
    (1)无线传感器网络连续查询自适应技术(CACQ)
    Madden等[16]提出了一种在无限实时感知数据流上处理连续查询的自适应技术CACQ,可用于传感器节点局部查询处理器。

    对于没有连接操作的单个连续查询,CACQ把查询分解为一个操作序列,由于查询中没有连接操作,只需要考虑数据流扫描操作和选择操作。CACQ还为操作队列中的每个操作立一个输入队列,用来存放待处理的数据。当查询相关的感知数据进入系统时,CACQ将针对这个数据来顺序调度执行操作序列中的每个操作,流水线处理后得到一个部分查询结果,保存在局部查询处理器,等待全局查询处理器进行最后的综合处理。此外,为了执行感知数据流的扫描操作,CACQ还为数据流扫描操作建立了一个缓冲池,用来存放等待进入操作输入队列的数据,当缓冲池空时,CACQ启动扫描操作获取感知数据存入缓冲池中。
    CACQ还可以处理多个无连接的连续子查询。处理Ⅳ个子查询的一般办法是:当一个感知数据进入系统时,CACQ轮流把它传递到Ⅳ个子查询的操作序列,完成Ⅳ个子查询的处理。CACQ不复制感知数据,这样做的优点是可以节省复制数据占用的存储区和复制数据消耗的计算资源。无连接多查询处理的关键在于从多个查询中提取公共操作,使得多查询的公共操作只执行一次,避免重复计算。
    图8-5所示为CACQ处理多查询的一个例子。用户提交了3介查询Qi、Q2和Q3。Qi的选择谓词包括Si(s.a)和S4(s.b),Q2的选择谓词包括S2(s.a)和Ss(s,b),Q3的选择谓词包括S3(s.a)和S6(s.b)。其中s是感知数据流,a和b是感知数据的两个属性。所有查询都提交给查询处理器Eddy,每个查询都具有一个定义器分为两组,一组是定义在属性s.b上的{S4,S5,S6),另一组是定义在属性s.a上的{Sl,S2,S3)。当一个感知数据s(a,b)进入系统后,Eddy把s.a传送给过滤器组{SI,S2,S3),把s.b传送给过滤器组{S4,S5,S6),执行相应的选择操作,然后由局部查询处理器将处理结果返回给全局查询处理器。这种查询处理结构的好处是处理同一个感知数据流上的多个查询只需要扫描这个数据流一次。

                                  

    CACQ技术的优越性在于节省复制数据占用的存储区和复制数据消耗的计算姿源,但CACQ的问题是:只能优化单节点上的局部查询处理器的查询结构,不能实现面向整个网络的查询优化。

相关技术资料
4-8查询处理优化技术

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