بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با توجه به پیشرفت روز افزون در پیشرفت تکنولوژی بی سیم و وجود ارتباطات ماهوارهای اهمیت وجود امنیت در ارسال اطلاعات از اهمیت بالایی بر خوردار است.
همچنین تکنیک های ذخیره سای اطلاعات و پروتکل های به روز رسانی یکی از موارد مهمدر بحث ارتباطات بی سیم است.
پیشرفت در تکنولوژی سیار و قابلیت دسترسی به اطلاعات در هر موقعیتی یکی از عواملی که ذهن محققان را به خود جلب کرده است.
در این راستا تکنیک های ذخیره سازی اطلاعات در
پایگاه داده سیارومعماری پایگاه داده سیار و پردازش اطلاعات سیار وبررسی محدودیت های موجو و قابلیت اطمینان از صحت ارسال مدیریت داده سیار و پردازش پرس وجو ها و تکنیک های بهینه سازی از جمله موارد مهم در امر ار تباطات می با شد.
به همین دلیل در این پروژه سعی بر ان داشتم موارد یا د شده را کاملا مدنظر داشته باشم. یکی از موارد بسیار ارزنده می باشد.
بخش اول:
داده سيار و مديريت
Transaction
داده سيار و مديريت انتقال
نمونه‌اي از پردازش سيار ادغام شدن تكنولوژي شبكه‌هاي بي‌سيم است. سرعت درگسترش اين تكنولوژي باعث بوجود آمدن تغييرات زياد و بوجود آمدن مشكلاتي درسطح سيستم‌هاي پايگاه داده سيار مي‌شود. كاربران سيار مي‌توانند دسترسي به‌اطلاعات مستقل در موقعيت فيزيكي در ارتباطات بي‌سيم بدست آورند. گرچه،دسترسي و تغيير در اطلاعات بدون ايجاد محدوديت براي كاربران و پردازش پيچيده داده‌حاصل نمي‌شود. روش پردازش در پايگاه داده سيار كاملاً متفاوت از پردازش در پايگاه‌داده توزيع شده مي‌باشد. ما در اينجا به بحث و بررسي تغييرات بنيادي درباره مديريت‌داده در پايگاه داه سيار مي‌پردازيم. و همچنين درباره پردازش سيار و داده‌هاي فراگيرمديريت حافظه و پشتيباني از داده و روش پرس و جو به بحث و بررسي مي‌پردازيم.
همچنين درباره e - commerce و نگهداري داده سيار و نرم افزارهاي سيار بحث وبررسي مي‌كنيم.
پيشرفت سريع در تكنولوژي ارتباطات cellular، شبكه‌هاي محلي بي‌سيم وسرويس‌هاي ماهواره‌اي ما را به سمت ادغام كردن پردازش سيار هدايت مي‌كند. درپردازش سيار، كاربران به مناطق جغرافيايي ثابتي دسترسي ندارند؛ در عوض كاربران‌در شبكه بين مناطق جغرافيايي حركت مي‌كنند.
در اين راستا بايد به موارد چون هزينه پايين و قابل حمل بودن توجه بالايي داشت.وسايلي مثل laptopها و PDAها امكان كاركردن از هر مكاني و در هر زماني (مثل اداره،خانه و يا در حال مسافرت) را با شبكه ارتباطي بي‌سيم ممكن ساخته‌اند. بنابراين پيشرفت‌تكنولوژي، كامپيوترهاي قابل حمل در اختيار بسياري از كاربران قرار مي دهد. ارتباط‌بي‌سيم براي ارتباط با شبكه جهاني اينترنت استفاده مي‌شود.
هر واحد سيار آمادگي دارد با شبكه بي‌سيم با شبكه اطلاعاتي جهاني متصل شود.خصوصيت قابل حمل بودن باعث بوجود آمدن تغييرات جديدي در مديريت پايگاه داده‌سيار و پردازش‌هاي توزيع شده را باعث شده است.
نرم‌افزارهاي پايگاه داده‌اي كه از پردازش سيار حمايت مي‌كنند هنوز در مرحله رشد وتكامل مي‌باشند. لزوماً وجود شبكه‌هاي بي‌سيم و انتقال داده و متدلوژي‌هاي دسترسي به‌داده و پيشرفت سيستم‌هاي نرم‌افزاري پايگاه داده پيشرفته كه باعث گسترش طراحي‌هاي‌سيستم‌هاي پايگاه داده باعث بوجود آمدن پردازش سيار شده‌اند. چگونه اداره كردن يك‌دور طولاني disconnetion و تحقيق درباره محدوديت‌هاي ديگر پردازش سيار مثل‌محدوديت عمر باتري و پهناي باند را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. در پردازش
سيار،توانايي به اشتراك گذاري داده از زماني كه كاربران توانسته با قابليت دسترسي به‌اطلاعات و سرويس ارتباطات بي‌سيم مهيا شده است. كه حتي زماني كه كاربران در حال‌حركت هستند مي‌توانند به اطلاعات دسترسي داشته باشند. در آينده كاربران سيارمجبورند داده‌هايشان را با همديگر به اشتراك بگذارند. اين امر باعث بوجود امدن توجه‌بيشتر به اشتراك گذاري داده در پردازش سيار را بوجود مي‌آورد. البته اين امر به خاطرمحدوديت در كانال ارتباطي بي‌سيم است.
بعضي از سؤالات متعددي كه در اين زمينه بوجود مي‌آيد به قرار زير است:
Query در محيط پرازش سيار چگونه است؟
چگونه حافظه به داشتن ارتباطي با كمترين هزينه كمك مي‌كند؟
اداره كردن مديريت پايگاه داده در هر مكان به چه صورت است؟
در اين جا به بحث و بررسي درباره بعضي از مشكلات بيان شده در پردازش پايگاه‌داده سيار مي‌پردازيم و در آخر به ارائه راه حل‌هايي درباره موضوع مي‌پردازيم. نتايج‌بررسي‌ها را به عنوان نتيجه تحقيقات بيان كنيم. در فصول بعدي درباره معماري پايگاه داده سياربه بحث مي‌پردازيم. و نكات برجسته‌اي درباره پردازش داده و محدوديت‌هاي‌موجود را بررسي مي‌كنيم. همچنين به درك عميقي درباره مديريت داده سيار مي‌رسيم‌و بحثي درباره پردازش در پايگاه داده سيار انجام مي‌دهيم. در بخش‌بعد نتايج‌تحقيقات درباره پايگاه داده سيار را بررسي مي‌كنيم سپس نتيجه‌گيري مي‌كنيم.(برخي از مشكلات شامل سيستم حمايت سرويس‌ها اتصال، مديريت داده در سيستم‌توزيع شده مي‌باشد.)
• محدوديت پهناي باند
• فرکانسdisconnect
• هزينه
• محدوديت عمر باتري
• امنيت • مقياس پذيري
• تغييرات سريعlocation
• منابع محدود
شکل 1 محدوديت پردازش سيار
معماري پايگاه داده سيار
در محيط پردازشي سيار كه در شكل زير مشاهده مي‌كنيد شبكه شامل ميزبان‌هاي‌ثابت (FHS) و واحدهاي سيار (MUs) و ايستگاه‌هاي اصلي (BSs) ايستگاه‌هاي حمايتي‌سيار MSS مي‌باشد. MUs متصل به اجزاي شبكه Wired كه BS بوسيله كانال‌هاي‌بي‌سيم به هم مرتبط مي‌باشند. MUs كامپيوترهاي قابل حمل پرقدرتي هستند، كه‌بصورت آزادانه در يك محدوده حركت مي‌كنند. كه ما آنهارا به عنوان يك منطقه‌جغرافيايي G¨
نام مي‌بريم. بطور مثال در شكل G , 2 تمام سطح پوشيده شده توسطBssها است.
سايز Cell اساساً وابسته به پهناي باند د كانال‌هاي ارتباطي بي‌سيم است.براي حمايت از MUsهاي متحرك و بهره‌برداري دوباره از آنها، كلاً G به سطح‌هاي‌كوچكتر به نام Cell تقسيم شده است.
يك BS مخصوص مديريت هر Cell را برعهده دارد. هر BS اطلاعاتي مثل profileكاربر، فايل‌هاي login و حقوقِ دسترسي با فايل‌هاي خصوصي كاربران را در خود ذخيره‌مي‌كند.
ارتباط ميان MU فقط با مسئوليت BS مربوط به هت inter - cell)و در ميان بايد قادر به دسترسي به data درون هر cell باشيم.
يك MU خودش تغيير در موقعيت و ارتباطات شبكه بوجود مي‌آورد. درحالي كه درحركت، يك ميزبان سيار خودش - ارتباطات شبكه بي‌سيم را حفظ مي‌كند. تحت حمايتBSsهاي ارتباطات با شبكه بي‌سيم برقرار مي‌شود. BSs و FHs (ميزبان‌هاي ثابت) هستندكه عمل انتقال و مديريت داده با كمك سرور پايگاه داده (DBS) كه متشكل از پايگاه داده‌به هم پيوسته‌اي است كه قادر است بدون گذاشتن تأثير, هروضعيتي را در شبكه سياربوجود آورد. DBS مي‌تواند همچنين در BSs نصب شود يا مي‌تواند بخشي از FHs باشديا مي‌تواند بصورت مستقل از BS و FH باشد.
شکل(2)
BSs معمولاً به عنوان نرم‌افزار كاربردي استفاده مي‌شود، آنقدر كه يك كاربر سيارمي‌تواند نرم‌افزار را از نزديكترين download, FH كند و بعد از آن نرم‌افزار را بر روي يكpalmtop اجرا كنيد. يااينكه آنرا بر روي يك FH راه دوري اجرا كنيد. بنابراين بيشترين‌كاربرد نرم‌افزار در كپي برداري است. يك ميزبان سيار ممكن است نقش‌هاي مختلفي رادر يك سيستم توزيع شده بازي كند. يك MU ممكن است گنجايش سروري داشته باشدكه توانايي انجام دادن محاسبات محلي و كنترل جريان و الگوريتم recovery را در خودداشته باشند. بعضي از cpu MU هاي با سرعت خيلي پايين و حافظه خيلي كمي دارند.بنابراين عملكرد اين نوع MU فقط بصورت يك ابزار I/O است. بنابراين، اين MUهاوابسته به تعدادي FHs خواهند بود. در اين محيط پردازشي سيار داده‌ها بصورت sharedذخيره مي‌شود و بوسيله شماري از DBSsها كنترل مي‌شوند.
وقتي كه يك MU سرويسي را به BS درون يك Cell ارجاع مي‌دهد پروتكل
hand - off براي انتقال داده‌ها را يك BS بهBS ديگر, در يك سلول جديد به BS ديگراستفاده مي‌شود. پروتكل hand - off پيوند ارتباطي جديد است و همچنين شامل‌مهاجرت انتقال پردازش و حالت پايگاه داده از يك BS به BS ديگر شود
. كل پردازش‌هاي پروتكل hand - off جدا از MU مي‌باشد و مسئوليت انتقال پيوسته داده در حال اتصال رابرعهده دارد.
واسط بي‌سيم مي‌تواند بصورت شبكه Cellular با پهناي باند 10 تا 20 كيلوبيت برهر ثانيه باشد يا در سطح يك شبكه محلي بي‌سيم (LAN) با پهناي باند 10 Mbps باشد(بطور مثال NCR wavelan و Motorola ALTAIR). شبكه‌هاي Wired ثابت مي‌توانند باپهناي باند 10 Mbps در اينترنت باشند و سرعت 100 Mbps براي FDDI باشد Mb
ps144 براي ATMها باشد.
مدهاي عمليات
در پردازش سيار چند مد عملياتي موجود است. در سيستم توزيع شده قديمي hostفقط با يكي از دو مد موجود كار مي كردند. شبكه در حال اتصال , يا كلاً بصورت disconnectباشد. مد عمليات در پردازش سيار ممكن است بصورت يكي از حالت‌هاي زير باشد:
- اتصال fully (اتصال نرمال)
- طلا disconnected (بطور مثال زماني كه يك MU خراب شده)
- ارتباط جزئي يا ارتباط ضعيف (يك ترمينال با يك شبكه با پهناي باند كم ارتباط‌برقرار مي‌كند)
بعلاوه اينكه، براي نگهداري انرژي يك كامپيوتر سيار ممكن است وارد يك مد نگهداري‌انرژي كه به نام( doze-state )شود. وضعيت doze يك MU خراب شده و يا ماشين‌بصورت disconnect باشد بوجود خواهد آمد. در اين مد سرعت CLKها كاهش پيدا مي‌كند وهيچ كاربري حق انجام هيچ عملياتي را ندارد.
اغلب مدهاي disconnect در پردازش سيار قابل پيشگويي مي‌باشند. پروتكل‌هايي‌براي آماده سازي سيستم براي انتقال بين حالت‌هاي مختلف مدها طراحي شده‌اند.
يك host سيار بايد قادر به انجام عمليات به صورت مستقل حتي در طول مدتي كه‌كلاً ارتباط قطع است باشد.
پروتكل disconnection
قبل از اينكه host سيار بصورت فيزيكي از شبكه جدا شود اجرا مي‌شود. پروتكل‌باعث مي‌شود كه اطلاعات بصورت محلي قابل دسترس (cached) باشد. host سيارخودش عمليات را بصورت مستقل در طول مدت disconnect انجام مي‌دهد.
پروتكل disconnect بصورت جزئي (مقطعي)
براي نمايش عملياتي است كه يك ميزبان سيار عملياتي را جايي انجام مي‌دهد كه‌تمام ارتباطات به شبكه ثابت ,محدود شده است. انتخاب caching داده در site ميزبان باعث‌كوچك شدن شبكه خواهد شد.
پروتكل‌هاي Recovery
دوباره ارتباط با شبكه ثابت برقرار مي‌شود و دوباره عمليات معمولي انجام‌مي‌شود.
پروتكل‌هاي Hand - off
به عبور باندري‌هاي يك cell اشاره مي‌كند. بخش اطلاعات حالت مربوط به hostسيار كه بايد ايستگاه اصلي (BS), را به يك cell جديد انتقال بدهد.
پردازش سيار با پردازش توزيع شده به نظم درآمده.
يك سيستم پردازشي سيار يك نوع ديناميك از سيستم توزيع شده است جايي كه‌پيوندهاي بين نودها در شبكه بصورت ديناميك تغيير پيدا مي‌كند. بنابراين، نمي‌توانيم‌فقط به ساختار شبكه fiexd تكيه كنيم و single site نمي‌تواند نقش co - o
rdinator در يك‌سيستم مركزي, بازي كند. host سيار و FHها قدرت محاسباتي و حافظه متفاوتي دارند.
الگوريتم‌هاي توزيع شده محيط‌هاي سيار, ساختاري مثل بلوك اصلي ارتباط وهزينه پردازش را بوسيله بخش ايستا در شبكه بوجود مي‌آورند. مفهوم اشتراك پذيري باعث‌مي‌شود هر ميزبان سيار proxy بر روي شبكه ايستا را معرفي كند. بنابراين پوياييdecouplinش سيار عمل كند. در محيط سيار DBMSقادر به recower از طريق سايت مي‌باشد. مثل Transactionآسيبديده شده در حين انتقال اغلب بيشتراطلاعات آسيب ديده اصلاح مي‌شوند. سايت خراب شده در MU ممكن است ناشي از عمرمحدود باتري مي‌باشد. همچنين MU ممكن است در doze mode (خاموش) باشد. كه نمي‌تواندمثل failure عمل كند. همچنين ممكن است mobility باعث ايجاد loggingهاي بيشتر به‌منظور recovery كردن اطلاعات، آسيب ديده شده بشود.
caching در MU يك مفهوم جالب براي بهينه استفاده كردن از ارتباطات بي‌سيم‌بوسيله گسترش قابليت دسترسي مي‌باشد. APPها در محيط WWW كه حجم داده‌هاخيلي بالا است مفيد مي‌باشند. نگهداري cach به عنوان يك موضوع خيلي مهم موردملاحظه قرار مي‌گيرد و وجود تفاوت در نيازمندي‌ها مي‌تواند باعث بوجود آمدن وابستگي بهAPPها بشود.
نيازهاي cach غالباً به روزرساني مي‌شوند. بنابراين نيازمندي جديد باعث برروزرساني پروتكل‌ها مي‌شود.
Replication در محيط سيار قابليت دسترسي را افزايش مي‌دهد و همين امرمعيارهاي قابل ملاحظه‌اي را بوجود مي‌آورد. همچنين طرح‌هاي Replication درسيستم‌هاي توزيع شده بصورت مستقيم كاربرد ندارد و نياز به وجود طرح‌هايReplication بصورت پويا را داريم.
سطح مهم ديگر پردازش Query است. در محيط سيار Query ها نياز دارند كه‌بصورت توزيع شده در دو مكان اجرا شوند.
بخشي از Query ممكن است در MU اجرا شود و بخش ديگر آن ممكن است در FH باكمك DBS اجرا شود.
موضوع جالب ديگر در پردازش Query در محيط سيار location - dependentجايي كه Query نتايج را بر طبق location برمي‌گرداند. بنابراين Query هاي همسان, نتايج‌متفاوتي را در موقعيت‌هاي مختلف برمي‌گردانند.
در اينجا Replication داده معناي متفاوتي نسبت به پايگاه داده توزيع شده قديمي‌دارد جايي كه تمامي كپي‌ها ارزش‌هاي شبيه به هم را در خود نگهداري مي‌كنند.
در location - dependent داده در مكان‌هاي مختلف ممكن است ,ارزش متفاوتي داشته‌باشد.
بطور مثال،( tax object )ارزش‌هاي مختلفي را در وضعيت هاي متفاوت برمي‌گرداند.
Transactionهاي آسيب ديده ممكن است ناشي از بوجود آمدن مشكل در طول hand - off افزايش‌پيدا كند كه اين در اثر حركت MU بين cellها
مي‌باشد.
يك MU صدمه ديده باعث بوجود آمدن updateهاي پيچيده والگوريتم‌هاي مسيريابي مي‌شود. اكثر تفاوت‌ها متكي به مدلTransaction است. يكTransaction توزيع شده با يك Transactionسياري كه درون يك cell يا يك Site راه دور است متشابه نيست. بلكهtransaction توزيع شده بوسيله مجموعه‌اي از cellهايي كه از آن عبور مي‌كند تعريف‌مي‌شود.
يك T توزيع شده بوسيله Concurency پردازشي چندگانه اجرا شده و داده‌هاي‌موجود را درون آن set مي‌كند.
اجراي T توزيع شده كاملاً co - ordinated است كه بو
سيله سيستمي كه شامل‌كنترل replication, concurrency و commit اتميك انجام مي‌شود.
از طرف ديگر Transcation سيار به طور متوالي (Seqnentially) بين ايستگاه‌هاي‌اصلي اجرا مي‌شود و ممكن است روي داده چندگانه set شود و وابسته به حركت MU مي‌باشد.
اجراي Transaction سيار كاملاً Co - ordinate بوسيله سيستم نمي‌باشد. حركتexcution , MU را كنترل مي‌كند.
فصل دوم
پردازش داده و محدوديت‌هاي سيار
موارد مهمي در پردازش پايگاه داده سيار وجود دارد. انواع مختلف disconnection وپهناي باند محدود و عمر باتري مي‌باشد. در اين بخش تعداد زيادي از اين موارد را موردبحث و بررسي قرار مي‌دهيم.
محدوديت پهناي باند و تأثير انرژي در مديريت داده
پردازش سيار بيشتر به پهناي باند و تغييراتي كه در پهناي باند شبكه بوجود مي‌آيدوابسته است. از زماني كه شبكه‌هاي بي‌سيم داراي پهناي باند متغيري مي باشند. پهناي باندبين كاربران سيار درون يك cell تقسيم مي‌شود. بنابراين، تقسيم پهناي باند بين تمام‌كاربران موجود در يك cell باعث كوچكترشدن حجم آن خواهد شد به نسبت داده‌هاي‌كمتري, مي‌تواند منتقل شود. رشد درخواست ها باعث تأثيرگذاري بر روي عملكرد cpuهامي‌شود.
محدوديت‌هاي موجود در قدرت باتري ما را به سمت كلاس جديد energyefficiontو پروتكل‌ها و الگوريتم‌هاي دسترسي به داده هدايت مي‌كند.
داده‌ها مي‌توانند بصورت فراگير نسبت به درخواستهاي basis آمادگي پيدا كنند.چندين نمونه مثال درباره اطلاعات مثل اطلاعاتي درباره ترافيك محلي و ذخيره داده‌وجود دارد.
saleهاي محلي و رويدادها و اخبارها معمولاً بصورت فراگير ارسال مي‌شوند.دسترسي به داده فراگير نيازمند به كانال پيوند نيست و آن فقط از طريق listen بوجودمي‌آيد. تعداد زيادي از hostهاي سيار مي‌تواند بصورت فراگير عمل listen ,را انجام دهند.بنابراين به خاطر روش listen حجم بالاي از اطلاعات را مي‌توانند دريافت كنند.
مي توان از تكنيك‌هاي نرم‌افزاري مطمئني مانند فشرده سازي و Logging زماني كه‌پهناي باند كم است استفاده نمود.
داده فشره از حافظه كمتر و كانال ارتباطي كمتري استفاده مي كند اما به قدرت پردازشcpu بيشتري براي اينكه داده‌ها را از حالت فشرده خارج كند احتياج دارد.
logging- مي‌تواند باعث بهبودي پهناي باند شود. بوسيله بوجود اوردن‌درخواستهاي بزرگ و بوسيله به هم پيوستن درخواستهاي كوچك و با فشرده سازي آن‌مي‌توان وجود محدوديت در پهناي باند را از بين ببرند.
- pre- fetching مي‌تواند براي download فايل‌ها قبل از اينكه به آنها نياز داشته‌باشيم مورد استفاده قرار بگيرد.
-عملكرد اجرايي در سرور ثابت نسبت به سرويس گيرنده سيار بهتر است. براي‌بدست اوردن بخشي از انرژي Trad - off بين بخش‌هاي مختلف از د
اده كه مي‌تواندبصورت محلي قابل دسترس قرار مي گيرد مي تواندذخيره شود. بخشي از داده‌ها درخواست‌هايي كه از سيستم راه دور ارسال مي‌شود و پاسخ‌هايي كه بعداً دريافت‌مي‌شود را پردازش مي‌كند. در اين صورت است كه داده بين سرويس گيرنده و سرويس‌دهنده‌تقسيم مي‌شود.
فاكتور ديگر ,سرعت پردازش مي‌باشد. با وجود يك دوره طولاني Latency باعث تحمل پذيري خطا و كاهش سطح انرژي مصرفي بشود.
توانايي عمل disconnect مي‌تواند خيلي مفيد باشدحتي زماني كه اتصال برقراراست. بطور مثال، عمليات disconnect مي‌تواند عمر باتري را بوسيله جلوگيري كردن از Tبي‌سيم افزايش دهد.
بنابراين، سرعت پردازش، هزينه مصرفي و بخشي از داده ارسالي و دريافتي و قابليت تحمل پذيري خطا نكات مهمي در دسترسي و سازمان دهي داده‌مي‌باشند.
قابليت اعتماد در ارتباطات
ارتباطات بي‌سيم داراي كيفيت پاييني مي‌باشند كه اين پايين بودن سطح كيفيت‌ناشي از كم بودن پهناي باند و بالا بودن سطح errore و disconnectهاي مداوم است.
همه اين فاكتورها با هم مي‌توانند قابليت تحمل‌پذيري خطا را در ارتباط كاهش دهند.و هزينه ناشي از انتقالات مجدد را افزايش دهد. delayها در اثر پردازش پروتكل كنترل error وdisconnection كوتاه مدت بوجود مي‌آيند. ارتباطات بي‌سيم مي‌تواند در اثر mobility ازبين برود. و كاربران ممكن است وارد محوطه شوند كه تعداد واسط‌ها زياد است يا تجمع‌كاربران زياد باشد. در اين صورت ممكن است باعث سرريز ظرفيت شبكه بوجود بيايد.
فاكتورهاي ذكر شده در بالا باعث مي‌شود كه در محيط سيارسطح خطا افزايش پيدا كنداما بعضي از خطاها قابل پيش‌بيني مي‌باشند. يك كاربر ممكن است از شبكه disconnectشود يا اينكه از قدرت power كم برخورد باشد.
تغيير در قدرت سيگنال در يك شبكه‌ي سيم ممكن است به سيستم اجازه بدهد كه‌خيلي سريع disconnect شود.
عمل Foreseeableدر disconnect كامپيوترهاي سيار باعث بوجود آمدن سيستمي‌مي‌شود كه عمل خاصي را بر روي نيمي از انتقالات فعال در زمان قطعي ارتباط انجام دهد.
پردازش T باعث مهاجرت به يك كامپيوتر non - mobile شود دراين صورت كه نياز به هيچ عكس‌العملي از سمت كاربر نداريم.
داده سيستم Remot باعث پيشرفت در سرعت download مي شود. و بعد از بوجودآمدن قطعي در ارتباط اجرا, بصورت محلي بر روي ماشين سيار ادامه پيدا مي‌كند.
ركوردهاي log از كامپيوتر سيار به يك كامپيوتر non - mobile منتقل‌مي شوند. اين موضوع به خاطر ناپايداري حافظه در پردازش سيار مي‌باشد. سيستم‌هايي باقابليت اعتماد بالا جايگزين ركورهاي logs مي‌شوند تا زماني كه كامپيوتر سيار, باآسيب‌پذيري بالا بصورت بي‌همتا وجود ندارد. در صورت خرابي در سيستم ممكن است باعث عوض‌شدن داده بوسيله يك سيستم شود يا حتي گمشدن يا سرقت داده از كل ماشين‌هاانجام شود.
كامپيوتر سيار عمل declare ites down را انجام م
ي‌دهد. با remove كردن خودش‌در ساختار درختي (quorm), بوسيله پروتكل‌هاي توزيع شده انجام مي‌شود.
فصل سوم
مديريت داده سيار
در اين قسمت، مديريت داده با توجه به وجود پردازش سيار به بحث وبررسي مي‌پردازيم. مديريت داده در پردازش سيار مي‌تواند به صورت مديريت داده‌م
حلي يا جهاني تعريف شود.
مديريت داده جهاني بستگي به level شبكه داد مانند مكان location، addressing،replication، Boardcast و... بستگي دارد.
مديريت داده محلي مربوط به آخرين كاربر موجود در سطح شبكه محلي است كه‌شامل دسترسي به داده، مديريت disconnection و پردازش Query است.
مكان قرارگيري مديريت داده
location كاربر بسيار مهم در پردازش بي‌سيم است. در پردازش سيار locationكاربر وابسته به بخش داده اين است كه مقدار داده ان, با هر حركتي تغيير پيدا مي‌كند.
در پردازش سيار، مديريت location يك مشكل در مديريت داده مي‌باشد. اولين‌موردي كه دانستن آن مهم است موقعيت جاري MU است؟ جايي كه اطلاعات location ذخيره‌مي‌شود و چه كسي مسئوليت تعيين محل و يا به روز رساني اطلاعات را بعهده مي‌گيرد؟براي تعيين location كاربران پايگاه داده توزيع شده location گسترش پيدا مي‌كند كه ازlocation جديد كاربران سيار نگهداري مي‌كند.دادهlocation مي‌تواند به عنوان قسمتي ازداده باشد كه update مي‌شود يا بر روي ان Query انجام مي‌شود. جستجو در اين بخش‌نقش مؤثري در پردازش Query دارد.
ثبت مقادير location شامل به روز رساني location كاربران در پايگاه دادهlocation , مي‌تواند به خوي پايگاه داده replicated انجام شود.
مديريت location شامل جستجو، خواندن، اطلاع رساني و به روز رساني مي‌باشد.اگر A¨ مي‌خواهد B, location را پيدا كند، بايد A تمام شبكه را جستجو كند يا اينكه فقطlocation از قبل جستجو شده را دوباره جستجو كند.
B بايد از هركدام كه قبلاً relocating شده آگاهي داشته باشد.
اين امر باعث مي‌شود هر كاربري به سرور home location دسترسي پيدا كند (كلاًمربوط به ريجيستر HLR)home location (است كه معمولاً بايد «knows» آدرس جاري رابدانيم.
زماني كه كاربر حركت مي‌كند آردس جديد خود را به سرور home location اطلاع‌مي‌دهد.
براي فرستادن اين اطلاعات به يك كاربر، ابتدا ارتباط HLR برقرار مي‌شود. اول‌آدرس جاري بدست مي‌آيد فرم خاص (address embedding) براي آدرس‌دهي بسته‌هابه كاربر سيار از home location به current location استفاده مي‌شود.
اين طرح براي كاربر در سطح home خيلي خوب عمل مي‌كند. اما آن براي
global movesها خوب عمل نمي‌كند.
در اين الگوريتم، زماني كه يك كاربر A كاربر B را از مبدأ صدا مي‌زند الگوريتم lookup ازيك سيستم راه دور پرس وجو look up را به HLR, B وارد مي‌كند.
عملكرد Query سيستم‌هاي راه دور ممكنه خيلي كند باشد كه اين امر ناشي ازوجود letency شبكه است. براي بهبودي عملكرد الگوريتم از ريجيستر (VLR Vistor location )استفاده مي‌شود.
VLR در سطح جغرافياي پروفايل‌هاي كاربران را كه شامل curren locate در سطح‌جغرافيايي است را در خود ذخيره مي‌كند. Query بعد از Caller ,s area را صدا مي‌زنداگر پروفايل calless پيدا نشود، آن Query در پايگاه داده Calleess home area انجام‌مي‌پذيرد. اين موضوع مفايدي دارد زماني كه يك callee تعداد زيادي calls را از كاربران‌در ar
ea دريافت مي‌كند.
VLR در سطح جغرافيايي پروفايل‌هاي كاربران كه در ارتباط مستقيم هستند راذخيره مي‌كند. سپس Query در caller - area صدا زده مي‌شود و اگر پروفايل callee¨sپيدا نشود در اين صورت Query در سطح home area صدا زده مي‌شود. اين امر خيلي‌مفيد است زماني كه يك callcee تعداد زيادي calls را از كاربران در area دارد.
VLR مي‌توانند مانند برنامه limeted replication عمل كند. زماني كه پروفايل هركاربر در current area خودش قرار بگيرد و زماني كه پروفايل در home are
a قرار نداشته‌باشد.
handles global بر اين فرض مي‌باشند كه بيشتر پيغام‌ها بين كاربران در سطح‌سيستم راه دور و يا در home location مبادله مي‌شود.
peleg يك مدل نرمال براي ترك on - line كاربران بوسيله تجزيه كردن شبكه pas(سيستم ارتباطي ) در مناطق انجام مي‌شود. آنها بر روي چگونگي trade- off وهزينه به روزرساني بحث مي‌كنند. شكل location lookup براي يافتن callee در ميان‌باندها, زمان پاسخ براي نصب call از caller به Callee است. هر كاربر در بعضي ازمناطق جغرافيايي قرار مي‌گيرد كه ايستگاه سرويس سيار از ترك هر كاربر از فرم hpid وzid نگهداري مي‌كند.
جايي كه PID و ZID بصورت بي‌همتايي Muid و موقعيت جاري خودش را تعريف‌مي‌كند. ZID و PID از پروفايل هاي هر كاربر قبلي پشتيباني مي‌كنند و اساس آنهابر رويcalling و الگو mobility قرار مي‌گيرد. بنابراين اين دو ميان حافطه و هزينه به روزرساني‌و زمان انجام يك جستجو سريع تعادل بوجود مي‌آورند.
decision جايي است پشتيباني از پروفايل‌ها كه براساس الگوريتمي كمترين هزينه و بيشترين جريان برقرار شود انجام مي شود. به روزرساني copy پروفايل يك كاربر درHLR كاربر و بعلاوه siteها كه پروفايل هاي كاربر كپي‌برداري مي‌شود را پيدا مي‌كند.بنابراين الگوريتم پروفايل يك كاربر كدر current area خودش پيدا مي‌كند.
Caching , Jaint et al هر كاربر جايي است كه cach مناطق جغرافيايي كه قبلاًشناخته شده در آن است. همين امر باعث بالارفتن سرعت جستجو خواهد شد.
Replication پروفايل‌ها از تمامي copy update ها نگهداري مي‌كند. جايي مثلchaing ممكن نيست وسط پروفايل كاربر به روزرساني شود.
معماري پايگاه داده توزيع شده Hierarchical بوجود آمده براي اصلاح حجم‌ترافيك موجود كه در اثر locationg حركت كاربران, بوجود آمده است. در اين مدل، هرپايگاه داده leaf يك منطقه جغرافياي خاص را تحت پوشش خود قرار مي‌دهد. اطلاعات وlocation تمامي كاربران كه در ارتباط مستقيم با آن مي‌باشند را نگهداري مي‌كند.
پايگاه داده‌هاي location ,در نودهايي internal شامل اطلاعاتي درباره locationتمامي كاربران در منطقه‌اي است كه پايگاه داده ,ان را پوشش مي‌دهد مي‌باشد.
متد hierarchical براي دسته‌بندي كردن location در سيستم wide - area درسطح Globe wide - area location استفاده مي‌شود.
Globe مجموعه‌اي از chaching و بخش‌بندي‌ها مي‌باشد. Anantharaman برواگذاري location database به نودهاي يك شبكه Signalling بحث مي‌كند. براي اين امربايد از برنامه‌نويسي پويا براي بهينه‌سازي mapping استفاده كرد و سلسله مراتبي رابراي پيكربندي شبكه ترسيم مي‌كند. پيكربندي براساس fixed calling و الگوهاي پويااستوار است. گرچه پيكربندي به مواردي مانند هزينه ارتباط و درست كردن تغييرات درالگوها توجهي نمي‌كند.
دوباره Dolev و Pradhan از يك ساختار درختي براي location databaseاستفاده مي‌كنند. آنها تغييراتي را در ساختار درخت بوجود آورده‌اند كه ب
راي ايجاد تعادل‌ميان ميانگين درخواست جستجو كه بوسيله جايگزيني در root و بخشي از سطوح بالادرخت با Set - Ary خواهد شد. آنها تغييراتي را در سطوح پايين‌تر درخت انجام مي‌دهند وآنها را به region همسايه خود مي‌دهند و سپس يك hand - off خيلي ساده بر روي درخت‌اعمال مي‌شود.
برنامه اصلاح ديناميك (پويا) hierachical درباره location هر كاربر در سيستم‌اطلاعاتي توزيع شده را براساس الگوهاي mobility،muها اجازه مي‌دهد.
يك استراتژي توزيع شده بي‌همتايي بازاي هر ترمينال سيار تخمين زده شده است. اشاره‌گرهاي location درون location سيستم راه دور انتخاب شده نصب مي‌شوند.كاهش سطح دسترسي به پايگاه داده براي registration بوجود مي‌آورد. و هيچ نيازمندي‌به متمركزسازي Co - ordination بوجود نخواهد آمد.
اشاره‌گرهاي forwarding در پايگاه hierorchical location مورد استفاده قرارمي‌گيرد. كاهش هزينه حركت, بوسيله updating پايگاه داده را به سمت سطح خاصي‌از درخت مي‌آورد. در اين صورت اشاره‌گر forwarding در سطح پايين‌تري درون پايگاه‌داده قرار مي‌گيرند.
هرگز اشاره‌گرهاي forwarding هرگز پاك نخواهند شد اين عمل باعث بوجود آمدن‌يك زنجير طولاني خواهد شد.
نتايج traversal باعث افزايش هزينه location هر كاربر در طول callها خواهد شد.آنها تكنيك‌هاي Caching را معرفي مي‌كنند كه باعث كاهش شماره اشاره‌گرهايforwarding خواهد شد. آنها همچنين از متد همزمان سازي براي كنترل اجراي متقارنCall و عمليات حركت استفاده مي كنند. تفاوتي بين دو طرح وجود دارد كه در يك locationمجازي در هر سطح پايگاه داده ذخيره شده ,به جاي اينكه اشاره‌گر به سطح پايين‌تر پايگاه‌داده اشاره كند. اشاره‌گرهاي forwarding در سطوح مختلف hierarchy، setمي‌شوند.هر objectives يك سطح اختصاصي براي set كردن اشاره‌گر forward انتخاب‌مي‌كند. Chaching در ساختار hierarchical به جاي اينكه replication انجام دهد براي‌كاهش دادن هزينه calls استفاده مي‌شود. بيشتر نتايج اعلام شده براي بهينه سازي‌الگوريتم‌هاي مديريت location را درنظر مي‌گيرند.
ثبات Cach
Chaing براي دسترسي به داده نقش مهمي در پردازش سيار دارد به خاطر اينكه‌توانايي خودش را براي كاهش عملكرد و محدوديت‌هاي دسترسي در طول يك ارتباط‌ضعيف يا disconnection بوجود مي آورد.
Chaing در طول relocation و ارتباط با DBSهاي مختلف خيلي مفيد مي‌باشد. دريك پردازش بي‌سيم، Caching بخش‌هاي data در دسترس قرار مي‌گيرد. يك تكنيك خيلي‌مهم براي شبكه بي‌سيم با پهناي باند كوچك است. Chaing زمان پاسخ به queryها راكاهش مي‌دهد. و از disconnected و عمليات ارتباط ضعيف حمايت مي‌كند. اگر يك كاربرست كند. در هر ارتباط قوي كاربر، ممكن است مقادير جاري itemهاي پايگاه‌داده را داشته باشد.
در طول برقراري يك ارتباط ضعيف، كاربر نيازمند Consisteny ضعيف است.زماني كه Chached copy يك quasi - copy از آيتم‌هاي پايگاه داده را در اختيار دارد.
هر نوع ارتباط ممكن است يك درجه متفاوتي از Chache consistny را داشته باشد.ارتباط ضعيف با« welker »سطح consisteny ارتباط دارد.
در cashconsisteny موانع زيادي وجود دارد كه ناشي اجاري و وضعيت‌ارتباطي سرويس گيرنده باخبر مي‌شود. سرورها مي‌توانند اين مشكل را با داده‌هاي‌فراگير و يا توسط invaldidation report (بخشي از داده نا شناخته) و ياحتي‌توسط كنترل اطلاعات مثل جدول‌هاي lock و log اين امر امكان‌پذير است.
در محيط سيار نيازي نيست كه سرور از موقعيت ووضعيت ارتباطي سرويس‌گيرنده‌هاي خودش مطلع باشد. سرويس گيرنده‌ها نيازي به برقراري ارتباط با serverبراي invalidate ندارند. دو فايده در ارتباط به صورت فراگير وجود دارد.
اول. ميزبان هاي سيار انرژي در خود ذخيره مي‌كنند آنها نيازي به انتقال داده ندارند دوماً داده فراگير مي‌توانند بوسيله تعداد زيادي از ميزبان‌هاي سيار در يك لحظه, بدون‌اينكه افزايش هزينه داشته باشند دريافت شوند.
وابستگي به فراگير بودن باعث بوجود آمدن مدل‌هاي اختصاصي مي‌شود كه‌مي‌تواند باعث گسترش نگهداري Consistency داده در يك سيستم توزيع شده با سرويس‌گيرنده‌هاي سيار شود.
سرعت update و Trade - offهاي فراگير و وجود Cached copyها باعث‌تحمل‌پذيري خطا خواهد شد. query در ميزبان سيار باعث بهينه شدن هزينه، توسط جايي‌كه Query استفاده مي‌شود. و استفاده درست از cash داده‌ها و يا انتقال داده‌ها توسط يك‌درخواست خواهد شود.
Cache corherence تحت ارتباط Weak پرهزينه خواهد بود. تأخير ارتباطات‌بزرگ باعث افزايش هزينه validation اشياي cache خواهد شد. خطاهاي غيرمنتظر باعث‌افزايش فركانس validation مي‌شود زيرا بايد ارتباط برقرار شود. دسترسي بهvalidatsها باعث كاهش فركانس validation خواهد شد.
در coda ,در طول عمليات disconnect يك سرويس گيرنده به عمل خواندن و نوشتن ادامه مي‌دهد. سيستم فايل code اجازه مي‌دهد كه اشياcach درون ميزبان‌هاي سيار به روز رساني شوند بدون انجام هرگونهCo - ordination.زماني كه اتصال دوباره برقرار مي‌شود سيستم فايل, تغييرات در سيستم و به‌روزرساني فايل‌هاي صدمه ديده را شروع مي‌كند.
مركز توجه در chaing داده و كليد مكانيزم‌ها در حمايت از عمليات disconnectionشامل سه حالت زير مي‌باشند: hoarding - emulation – reintegration.مدير cache سرويس گيرنده، در حالت hoarding بر روي relpication سرور انجام‌مي‌شود. اما معمولاً در زمان disconnection شدن احتمالي يك پيغام هشدار دهنده برروي سيستم ظاهر مي‌شود.
objectهاي نقاط بحراني در زمان قطعي ارتباط cached شده‌اند. به محض قطع‌شدن ارتباط، وارد وضعيت emulation خواهيم شد. اين حالت منحصراً به برقراري‌ارتباط با Cash متكي است. تكنيك اصلي coda بر روي cache coherence است زماني كه‌اتصالات براساس callbackها مي‌باشد. در اين تكنيك، يك سرور يك سرويس گيرنده‌اي‌كه شي را cash كرده است ,به خاطر مي‌آورد. و اجازه به روزرساني شدن يك شي توسط‌سرويس گيرنده ديگر داده خواهد شد. اين اجازه بنام callback ناميده مي‌شود.
پيغام‌هايinvalidation باعث متوقف شدن مكانيزم callback مي‌شوند. زماني كه‌يك callback متوقف مي‌شود درون حافظه سرويس گيرنده قرار مي‌گيرد و cashcopy تحت يك درخواست و ديگر دوباره ارسال مي‌كند. زماني كه يك سرويس گيرنده ازشبكه قطع مي‌شود ديگر نمي‌تواند با مكانيزم call bacll كار كند و بعد از برقراري‌ارتباط بايد سرويس
گيرنده خود را valid كند قبل از اينكه بخواهد از سرور استفاده كننده‌استراتژي cache invalidation متأثر از disconneddtion و حركت سرويس گيرنده‌هامي‌باشد.
سرور ممكن نيست اطلاعاتي دوباره MUها درون سلول خود داشته باشد.Barbara و imielinski مطالعاتي درباره disconnection سرويس گيرنده و عملكرد آنهاانجام داده‌اند. آنها به cache, relaxing consisteney آدرس‌دهي مي‌كنند.
آنها از quasi - copy استفاده مي‌كنند كه مقادير آنها مي‌تواند باعث انحراف دركنترل مسير بشود. آنها MUها را براساس مدت زماني كه آنها در حالت Sleep به سرمي‌برند طبقه‌بندي مي‌كنند. مدل‌هاي مختلف Caching باعث تأثير متفاوت بر رويpopulatin خواهد گذاشت. داده‌هاي فراگير با timestampها باعث گذاشتن تأثير خوبي درفركانس Query مي شوند.
Wu et al تكنيكي را براي تصميم‌گيري در بخشي از Cach ارائه داده ,كه مي‌تواندبوسيله MUها استفاده شود حتي بعد از برقراري ارتباط با سرور انجام شود. پايگاه داده‌به گروه‌هاي مختلفي تقسيم بندي مي‌شود. و آيتم‌ها در همين گروه‌ها Cachd مي‌شوند وهمين عمل باعث كاهش حجم ترافيك مي‌شود. پس MU ها فقط بوسيله آيتم‌هاي شخصي‌شناسايي مي‌شوند.
استراتژي‌هاي caching مختلف براي پرازش سيار بوجود آمده است كه بيشترعملكرد آنها نيازمند به ارزيابي عملكرد مستقيم و محدوديت دسترسي
براي كاهش مشكل Cache Coharency در پردازش سيار عمليات رابطه‌اي select وjoin , project امتحان مي‌شوند.
Taxonomy مدل cache coherency براي بهبودي در اين روش استفاده مي‌شود.در اين روش مشکل آدرس‌دهي پردازش Query وجود دارد كه باعث بهينه سازي عمليات‌رابطه‌اي‌مي‌شود.
داده replication
قابليت replication در پردازش سيار بسيار مهم است. اين عمل باعث افزايش‌قابليت دسترسي و كارايي در سيستم خواهد شد. Shared data بصورت متفاوتي همزمان سازي مي شوند که Semanticها و استفاده‌هاي مخصوصي,در اين زمينه موجود است.
محدوديت‌هاي ,براساس موارد individual مي‌باشند. سيستم‌هاي Replicateنيازمند به آمادگي براي حمايت از مد disconnect، divergence داده، applicationهاي‌معرفي شده براي روال‌ها و بهينه سازي در كنترل concurrency و... مي‌باشد.
Replication يك روشي است كه يك سيستم را وادار به انتقال transparency براي‌كاربران سيار مي‌كند.
يك كاربري كه relocat مي‌كند و در حال استفاده از فايل‌هاي certain است وسرويس‌هايي كه در موقعيت قبلي داشته را مي‌خواهد دوباره در موقعيت جديد تمام‌حالت‌هاي موجود, در موقعيت قبلي را داشته باشد. توانايي حركت كاربران و سرويس‌هاي ارائه شده براي آنها باعث بوجود آمدن مشكلات اصلي در سيستم خواهد شد.
موارد زيادي وجود دارد كه باعث relocat داده و توانايي حركت كاربران وسرويس‌ها خواهد شد:
- چگونگي مديريت replication داده، بهبودي در سطوح consistency و قابليت‌دسترسي به داده.
- چگونگي locate شي‌هاي ورودي، اطلاعاتي كه بايد درباره موقعيت كاربران‌درون پايگاه داده قرار بگيرد چگونه extent كردن آن (location بصورت ديناميك در حال‌تغيير است بنابراين اطلاعات مربوط به آن در حال تغيير مي‌باشد)
- چه شرايطي براي replicate داده بر روي site سيار موردنياز است؟
- چگونگي تأثيرگذاري حركت كاربران در طرح replication ,چگونه copyfollow كاربر. در اصل بايد داده‌ها نزديك به كاربران حركت كنند؟
- آيا در محيط سيار نيازي به replication پويا وجود دارد؟
- آيا ما نيازمند به الگوريتم‌هاي replication جديد هستيم؟
- طرح‌هاي replication فقط در محيط‌هاي توزيع شده مي‌تواند باعث بوجود آمدن‌تغييراتي شوند؟
caching داده در ميزبان‌هاي سيار و هزينه نگهداري consistency مد replica موردبسيار مهمي است كه بر روي اين بحث و بررسي انجام مي‌شود. caching داده به هرصورتي در طول مسير بين سرورهاي ثابت / سيار و سرويس گيرنده‌ها جايگزين‌مي‌شود.
caching داده به روش simulation انجام مي‌شود. كه raching poliy بهترين‌وضعيت و الگوهاي خواندن / نوشتن را بوجود مي‌اورد. Ravindram
و Shah يك مدل‌اصلي را براي نگهداري consistency در replication و APPهاي توزيع شده بوجودآورده‌اند. دستور partial بين عمليات app با data sharing بوسيله گروه‌هاتقسيم‌بندي مي‌شوند و صورت فراگير براي گروه‌ها به روزرساني مي‌شوند.
هر نودي داده‌هايي كه در محدوده خودش مي‌باشد را مورد پردازش قرار مي‌دهد.متدهاي كنترل replica قديمي مناسب براي پايگاه داده سيار نمي‌باشند. در اين متد، متدكنترلي replica براساس transaction by transaction عمل مي‌كند كه اجراي Transaction بر روي‌ميزبان‌هاي سيار primary copy يا primary copy مجازي انجام مي‌پذيرد. اين
متدنيازمند اين است كه Transaction دوباره شروع بشود. زماني که ميزبان‌هاي سيار ارتباطباتشان قطع‌مي‌شود.همچنين زماني كه يك ميزبان سيار دوباره ارتباط خود را برقرار مي‌كند host سياربراي كامل شدن كل transaction اجرا شده بر روي copy مجازي منتظر مي‌ماند. قبل ازاينكه همزمان سازي انجام شود خودش تمامي T ها را دوباره restart مي کند.
