Databases for IoT

7/25/2019 Databases for IoT

1/13

FACULTATEA DE AUTOMATIC I CALCULATOARECATEDRA CALCULATOARE

RAPORT de CERCETARE

la disciplina

Calcul Paralel i Distribuit

Baze de date n Cloudpentru

Internet of Thn!"

rlea Ionu Andre

An a#ade$# % &'() * &'(+

Catedra de Calculatoare

Disciplina : Calcul Paralel i DistribuitCoordonator: s.l. ing. Cosmina IVAN

25.01.2016


2/13


AbstractAceast lucrare i propune introducerea conceptelor legate de Internet of Things

respectiv din domeniul bazelor de date SQL i NoSQL pentru care este realizat o analizcomparativ.

Se va face o analiz a bazelor de date folosite n cloud i n Internet of Things.

e asemenea se realizeaz o analiz a performan ei pentru diferite Sisteme de!estiune a "azelor de ate #$%SQL& $ongo"& 'ouch" i (edis"). *erforman a trebuie msurat folosind scenariile similare unui mediu din produc ie. Acest lucru poatea+uta la n elegerea caracteristicilor performan ei pentru anumite tipuri de situa ii i la alegerea tehnologiei potrivite pentru cerin ele aplica iei dezvoltate.

Cuprins

,. Introducere-. "aze de date

-.,.'A* Theorem #"reer/s Theorem)-.-."aze de date SQL-.0."aze de date NoSQL

0. "aze de date n cloud pentru Internet of Things0.,.Internet of Things0.-."aze de date n cloud0.0."aze de date pentru Internet of Things

1. 'onte2t de evaluare1.,.Testbedding

1.,.,. 3ahoo4 'loud Serving "enchmar51.-.Scalar data benchmar5 folosind 3ahoo4 'loud Serving "enchmar5

6. "ibliografie

1. Introducere


3/13


Apari ia primelor calculatoare electronice la mi+locul secolului 77 a deschis caleaspre dezvoltarea unor instrumente capabile s stocheze i s prelucreze informa ia cu o viteza net superioar omului. e i calculatoarele electronice au fost privite la nceput cu scepticism&acestea i8au dovedit utilitatea foarte repede i au dus la o e2plozie n ceea ce prive te tehnologia informa iei i prelucrarea datelor.

*rimele sisteme de stocare i administrare a datelor au aprut prin anii 9:;& sub forma

bazelor de date naviga ionale& cele mai importante fiind '


4/13


La sistemele de baze de date relaDionale se foloseEte un sistem tranzacDional degestiune? operaDiile de modificare a bazei de date sunt grupate n tranzacDii.

La aceste sisteme o tranzacDie respect modelul A'I care va fi dezbtut mai pe largn capitolul -.-.

La sistemele NoSQL modelul A'I este greu s fie respectat #mai ales din cauzadistribuirii Ei replicrii)& Ei atunci el se nlocuieEte cu modelul "ASF

G "asic Availabilit%? toDi clienDii primesc un rspuns la o interogare #n loc de a folosi osingur surs de date& colecDia de date este replicat Ei distribuit& deci undeva n reDea esteposibil s e2iste datele cutate)

G Soft State? consistenDa bazei de date nu este verificat de S!"& ea trebuie s fieasigurat de clientul #programul) care are dreptul de modificare a bazei de date

G Fventual 'onsistenc%? baza de date poate s se afle ntr8o stare de inconsistenD#e2istH valori diferite ale aceleaEi date)& dar se presupune c n viitor datele vor a+unge ntr8ostare de consistenD. *ropagarea modificrilor la replicile datei va fi efectuat n viitor.

Teorema 'A* @JBJ a fost propus de informaticianul Fric "reer n anul ,BB@ iprezentat de "reer n cadrul Simpozionului *rincipiilor 'alculului istribuit #S%mposiumon *rinciples of istributed 'omputing 8 *


5/13


S vedem pe scurt o prezentare a propriet ile A'I #atomicitatea& consisten a& independen a i durabilitatea) ale tranzac iilor din cadrul bazelor de date rela ionale SQL.

Atomicitatea este proprietatea /totul sau nimic/. < tranzac ie este o unitate indivizibilcare se e2ecut n ntregime sau deloc.

'onsisten a spune c o tranzac ie trebuie s transforme baza de date dintr8o form consistent ntr8o alta form tot consistent.

Independen a spune c o tranzac ie se e2ecut inependent de oricare alta& adic efectele par iale ale unei tranzac ii incomplete nu trebuie sa influen eze o alta tranzac ie. urabilitatea este proprietea care spune c efectele unei tranzactii terminata cu succes

sunt definitiv nregistrate n baza de date si nu se mai pot pierde n tranzactiile ntrerupteulterior.

2.".Baze de date #oS!

Termenul NoSQL O Not


6/13


'ombina ia dintre consisten i toleran la parti ionare asigur faptul c datele sunt mereu consistente i sistemul func ioneaz& chiar dac n interiorul su apar insule de comunicare cu sacrificiul disponibilit ii acestora pe perioada sincronizrii nodurilor.


7/13



8/13


". Baze de date $n c%oud pentru Internet o& Thins

".1.Internet o& Thins

Inventat n ,BBB de ctre antreprenorul britanic evin Aston& conceptul The Internetof Things #IoT) semnific o structur de obiecte fizice& sau Plucruri& nzestrate cu

componente electronice& softuri& senzori i cone2iuni la internet& prin care se colecteaz i se distribuie date.


9/13


F2ecutarea aplica iilor de computer se va realiza online n Internet& i nu pe sta ia de lucru #or5station) proprie. Acest lucru reprezint o nou schimbare de paradigma urma acelei din anii ,B@;& c=nd s8a trecut de la mainframe8uri la conceptul client8server. acinterfa a pus la dispozi ie de furnizorul #provider) de cloud computing este de bun calitate& atunci utilizatorul e eliberat de sarcina de a fi un e2pert n tehnologia i infrastructura folosite.e e2emplu& el nu mai trebuie s8 i actualizeze softare8ul& deoarece aceasta se face central&

la furnizor.'loud computing folose te noi metode de oferire i consumare a serviciilor IT n Internet& servicii care de obicei pot fi dimensionate dinamic i care includ resurse virtualizate.Fste de fapt doar o posibilitate secundar& urmare a u urin ei cu care se pot acum accesa toate serverele i centrele de calcul interconectate prin intermediul Internetului.

urnizorii de cloud computing?G *un la dispozi ie& de e2emplu& aplica ii comerciale standard utilizatorul are

acces la acestea doar prin intermediul unui broser local& deoarece at=t aplica ia c=t i datele proprii ale utilizatorului sunt gzduite n cloud& pe serverul furnizorului de servicii. n acestecondi ii asigurarea confidentialittii i drepturilor de acces la date n conte2tul Internetului atotprezent +oac un rol primordial

G eseori furnizorii de clouds prevd si servicii suplimentare& consolid=ndtoate ofertele lor& pentru toti clientii lor& ntr8o singur loc #pagina sau sit eb)G $odelele de servicii care pot fi oferite sunt? Infrastructure as a service

#IaaS)& *latform as Service #*aaS) si Softare as a service #SaaS).


10/13


're terea volumului de date i a numrului de utilizatori& duce la degradarea performan ei.

Knica solu ie oferit n astfel de cazuri de ctre tehnologiile rela ionale& este bazat pe scalare pe vertical #introducerea de hardare mai performant) care este foarte costisitoare.

*e de alt parte&tehnologiile NoSQL ofer posibilitatea de a scala pe orizontal& prinadugarea mai multor servere care& de i nu sunt foarte performante& nu necesit investi ii la

fel de mari ca n primul caz.e asemenea prin rezultatele e2perimentale sa dovedit c bazele de date NoSQL suntmai performan e.


11/13


. Contet de e*a%uare.1.Testbeddin

.1.1. +ahoo, C%oud Ser*in Benchmar-

*entru a realiza o analiz a performan ei acestor tip de baze de date #SQL versus

NoSQL) s8a folosit +ahoo, C%oud Ser*in Benchmar- (+CSB).*erforman a trebuie msurat folosind scenariile similare unui mediu din produc ie. Acest lucru poate a+uta s n elegem caracteristicile performan ei pentru anumite tipuri de situa ii i s alegem tehnologia potrivit pentru cerin ele aplica iei dezvoltate.

+CSB (+ahoo C%oud Ser*in Benchmar-) este un test de performan de referin pentru compararea tehnologiilor NoSQL. Scopul acestuia este s se canalizeze asupra testriidiverselor tipuri de baze de date i asupra analizei performan ei. 3'S" este open8source& e2tensibil& are un numr mare de conectori pentru diverse tipuri de tehnologii& estereproductibil i compar laten a vs randament #throughput).

n cazul nostru au fost folosite urmtoarele versiuni ale bazelor de date ?

/0S! ..13 /ono4B 2.." Couch4B 1.2.3 5edis 2..12

Se observ c am testat o baz de date rela ional SQL #$%SQL 6.:.,; ) i trei baze de date NoSQL #$ongo" -.1.0 & 'ouch" ,.-.; i (edis -.:.,-).

're terea volumului de date i a numrului de utilizatori& duce la degradarea performan ei. Knica solu ie oferit n astfel de cazuri de ctre tehnologiile rela ionale& este bazat pe scalare pe vertical #hardare mai performant) care este foarte costisitoare. *e dealt parte& tehnologiile NoSQL ofer posibilitatea de a scala pe orizontal& prin adugarea mai

multor servere care& de i nu sunt foarte performante& nu necesit investi ii la fel de mari ca n primul caz.


12/13


.2.Sca%ar data benchmar- &o%osind +ahoo, C%oud Ser*in Benchmar-


13/13


. Bib%iora&ie

,J Thi Anh $ai *han& 'loud atabases for Internet8of8Things ata& ongens L%ngb%&-;,0

-J Andrei Avdanei& R$emcached n *V*Oo soluDie NoSQL& disponibil online la adresahttp?UU.orldit.infoUarticoleUmemcachedinphposolutienosYlU0J "ogdan umitru& RNoSQL? avanta+e Ei dezavanta+e& articol disponibil online la

adresa http?UU.boo5se2press.roUblogUnosYlavanta+esidezavanta+eU1J *ramod Sadalage& $artin oler& RNoSQL istilled& (edmont& -;,-6J 'hristoph Strauch& ZNoSQL ChitepaperZ & Vochschule der $edien& Stuttgart& -;,;:J 'hristoph Strauch& ZNoSQL atabasesZ & Vochschule der $edien& Stuttgart& -;,;>J RNoSQL Ci5ipedia& The ree Fnc%clopedia& disponibil online la

http?UUen.i5ipedia.orgUi5iUNo[sYlU@J Seth !ilbert& Nanc% L%nch& "reer/s con+ecture and the feasibilit% of consistent&

available& partition8tolerant eb services& A'$ SI!A'T Nes& Wolume 00 Issue -&

une -;;-& *ages 6,86B&BJ Ci5ipedia& 'A* Theorem& https?UUen.i5ipedia.orgUi5iU'A*[theoremU
http://www.worldit.info/articole/memcachedinphposolutienosql/http://www.booksexpress.ro/blog/nosqlavantajesidezavantaje/http://en.wikipedia.org/wiki/No_sql/https://en.wikipedia.org/wiki/CAP_theorem/http://www.booksexpress.ro/blog/nosqlavantajesidezavantaje/http://en.wikipedia.org/wiki/No_sql/https://en.wikipedia.org/wiki/CAP_theorem/http://www.worldit.info/articole/memcachedinphposolutienosql/

Documents

Databases for IoT