基于MapReduce的Skyline查询处理算法

Skyline查询是一个典型的多目标优化查询,在多目标优化、数据挖掘等领域有着广泛的应用。现有的Skyline查询处理算法大都假定数据集存放在单一数据库服务器中,查询处理算法通常也被设计成针对单一服务器的串行算法。随着数据量的急剧增长,特别是在大数据背景下,传统的基于单机的串行Skyline算法已经远远不能满足用户的需求。基于流行的分布式并行编程框架MapReduce,研究了适用于大数据集的并行Skyline查询算法。针对影响MapReduce计算的因素,对现有基于角度的划分策略进行了改进,提出了Balanced Angular划分策略;同时,为了减少Reduce过程的计算量,提出了在Map端预先进行数据过滤的策略。实验结果显示所提出的Skyline查询算法能显著提升系统性能。     

MapReduce框架下的Skyline结果优化算法

随着大数据时代的到来,数据量和数据复杂度急剧提高,Skyline查询结果集规模巨大,无法为用户提供精确的信息.MapReduce作为并行计算框架,已广泛应用于大数据处理中.本文提出了MapReduce框架下基于支配个数的结果优化算法(MR-DMN),解决了大数据环境下的Skyline结果集优化问题.大量的实验表明:算法具有良好的时间和空间效率.     

MapReduce框架下的Skyline云资源选择算法

文中研究了MapReduce框架下的云资源选择算法 。该算法利用概率筛选的方法计算资源节点属于Skyline结果集的概率,并通过阈值过滤来降低MapReduce中的心跳频率,以达到优化网络流量的目的。     

基于MapReduce的预处理高效Skyline算法

现有基于MapReduce的算法不能高效地解决大数据的Skyline查询问题。针对这种情况,提出一种高效的预处理Skyline查询算法MRFS(MapReduce based Filter Skyline),对大数据集进行预处理,提取支配能力较强的小点集组成比较点集,在算法开始前用比较点集对原始数据集进行过滤,排除掉一大部分不能成为Skyline结果集的数据对象;再对过滤后的数据集在Map阶段并行计算出局部Skyline集;最后合并到一个Reduce任务,得到最终的Skyline结果集。在不同数据分布下对该算法进行系统实验,结果表明算法比现有的算法在时间效率上提高了20%~30%。     

非完整数据库Skyline-join查询*

传统的Skyline-join查询仅适用于完整数据库,随着新的应用需要的出现,实际应用中考虑到非完整数据库中的Skyline-join查询。概率Skyline利用概率值表示非完整数据项之间的支配关系,有效地避免了传统非完整数据库Skyline查询存在的支配性丢失问题。在分析概率Skyline无法有效处理多关系查询的基础上,对概率Skyline定义进行了扩充,使其适用于多关系查询,并提出了基于多层次分组的PSkyline-join算法。该算法首先基于连接键值及缺失位图对各个关系进行多层次分组,再计算各组数据项的局部Skyline概率上界,然后连接数据项并更新数据项的全局Skyline概率上界,最后利用全局Skyline概率上界与全局Skyline概率下界设计了两种剪枝策略,高效地计算全局概率Skyline结果集。在模拟数据集上验证了PSkyline-join算法效率相较传统算法有着几十倍的提升。     

RDF数据的Skyline优化查询

为解决海量RDF数据的Skyline查询问题,通过分析现有Skyline查询算法的优缺点,提出一种针对海量RDF数据的查询机制。对RDF数据的存储结构进行分析,根据RDF数据垂直存储结构,设计一种候选Skyline点筛选策略,提前修剪部分非Skyline元组,减少Skyline支配点计算的数据量;在筛选的基础上,给出基于MapReduce的Skyline并行化查询算法。实验结果表明,提前筛选能有效减小查询的数据集,并行化算法能够有效提高查询的效率。     

MapReduce框架下的Skyline计算

由于Skyline查询广泛应用于多目标决策、数据可视化等领域,近年来成为数据库领域的一个研究热点。针对云计算环境,在MapReduce框架下设计并实现了Skyline算法。MapReduce是一个运行在大型集群上处理海量数据的并行计算框架,其主要思想是任务的分解与结果的汇总。基于不同的数据划分思想,实施了三种Skyline并行算法,分别是基于MapReduce的块嵌套循环算法(MapReduce based block-nested-loops,MR-BNL)、基于MapReduce的排序过滤算法(MapReduce based sort-filter-skyline,MR-SFS)以及基于MapReduce的位图算法(MapReduce based bitmap,MR-Bitmap),并针对这三种算法进行了系统的实验比较,得出了不同数据分布、维数、缓存等因素对算法性能的影响结果。     

不确定移动对象概率Skyline集的查询更新

Skyline查询的研究已从传统的静态Skyline操作延伸到动态的、不确定数据集上的Skyline查询和计算上。研究了移动环境下,查询点位置固定、目标点处于运动状态并且位置不确定情况下的连续概率Skyline计算问题。这个过程中,移动对象与查询对象之间的距离随时间不断变化。移动对象由于其运动状态导致位置无法精确定位,因此移动对象之间的支配关系只能采用概率形式表示,且随时间不断变化。给出了移动对象间的支配概率的定义,以及移动对象Skyline概率的定义,并定义了触发事件来记录对象支配概率发生变化的时刻,实现概率Skyline计算的连续跟踪和动态更新。提出了基于事件触发的连续概率Skyline查询算法(event triggered continuous probabilistic Skyline query for uncertain moving object,U-ECPS),对移动环境下的Skyline集进行连续查询和更新。大量的实验结果验证了U-ECPS算法的有效性。     

非均匀数据分布下的MapReduce连接查询算法优化

MapReduce分布式计算框架有助于提升大规模数据连接查询的效率,但当连接属性分布不均匀时,其简单的散列策略容易导致计算节点间负载不均衡,影响作业的整体性能。针对连接查询操作中的数据倾斜问题,研究了MapReduce框架下大规模数据连接查询操作的优化算法。首先对经典的改进重分区连接查询算法进行实验分析,研究了传统MapReduce计算框架下连接查询操作的执行流程,找出了基于MapReduce计算框架的连接查询算法在数据分布不均匀时的性能瓶颈;进而提出了组合分割平衡分区优化策略,设计并实现了基于组合分割平衡分区优化策略的改进型连接查询算法。实验结果表明,提出的优化策略在大规模数据的连接查询处理上很好地解决了数据倾斜带来的性能影响,具有好的时间性能和可扩展性。     

MapReduce框架下基于超平面投影划分的Skyline计算

近年来,Skyline计算在决策应用中起着越来越重要的作用.针对单机处理的研究已较为成熟.现今大数据爆炸,Skyline计算面临着大数据处理的问题.MapReduce是一个并行模型,广泛应用于数据密集型应用处理中.众所周知,MapReduce处理要求任务是可分解的.Skyline计算在MapReduce上执行时,分解任务的方法有网格划分、基于角度的划分等.网格划分仅在数据维度较低时表现良好;基于角度的划分适用于低维和高维数据,但在划分前需要一个复杂并且费时的坐标转换过程.现采用一种与基于角度的划分类似的基于超平面投影的划分来分解数据集,这种划分适用于低维和高维数据,而且其在划分前的坐标转换较为简单.根据超平面投影的划分提出了一种在MapReduce上处理Skyline计算的算法MR-HPP(MapReduce with hyperplane-projections-based partition),并在该算法的过滤阶段提出了一种有效的过滤算法PSF(presorting filter).大量基于Hadoop平台的对比实验表明该算法的准确性、高效性和稳定性.