Optimierung der Datenbankstruktur einer Web-Anwendung zur Analyse von Fertigungsprozessen

Transkript

1 Optimierung der Datenbankstruktur einer Web-Anwendung zur Analyse von Fertigungsprozessen Vortrag Seminararbeit Fabian Ripplinger Aachen,

2 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 3

3 Ziel der Arbeit Übergeordnetes Gesamtziel Performance Verbesserung der Datenbankzugriffe in WoPS+ Detaillierte Ziele Verbesserung der Performance durch: Ein anderes Datenbanksystem Eine veränderte Datenbankstruktur Geeignete Indizierung Seite 4

4 WoPS+ Beschreibung der Software Eingabedaten Web-Tool Auswertungen Auswertungen Simulation Konfiguration Bildquelle: Seite 5

5 Agenda 1 2 Ziel der Arbeit Grundlagen ACID und BASE Normalisierung Indizes Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 7

6 ACID und BASE Eigenschaften eines Datenbanksystems ACID Atomicity: Jede Transaktion wird entweder ganz oder gar nicht ausgeführt. Consistency: Die Daten sind zu jeder Zeit konsistent. Isolation: Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig. Durability: Die Daten sind garantiert dauerhaft abgespeichert. BASE Basically Available: Die Daten werden auf mehreren Systemen gespeichert. Somit ist eine Version der Daten immer erreichbar. Soft state: Daten können sich verändern, obwohl gerade kein User auf das System zugreift. Eventually Consistent: Nicht jede Version der Daten ist immer auf dem neusten Stand. Relationale DBS NoSQL-DBS Seite 8

7 Agenda 1 2 Ziel der Arbeit Grundlagen ACID und BASE Normalisierung Indizes Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 9

8 1. Normalform 1. Normalform verletzt CD_ID Albumtitel Interpret Jahr der Gründung Titelliste 4711 Not That Kind Anastacia 1999 {1. Not That Kind, 2. I m Outta Love, 3. Cowboys & Kisses} 4712 Wish You Were Here Pink Floyd 1964 {1. Shine On You Crazy Diamond} 4713 Freak of Nature Anastacia 1999 {1. Paid my Dues} 1. Normalform erfüllt CD_ID Albumtitel Interpret Jahr der Gründung Track Titel 4711 Not That Kind Anastacia Not That Kind 4711 Not That Kind Anastacia I m Outta Love 4711 Not That Kind Anastacia Cowboys & Kisses 4712 Wish You Were Here Pink Floyd Shine On You Crazy Diamond 4713 Freak of Nature Anastacia Paid my Dues Bedingungen: Alle Attribute sind atomar, also nicht weiter zerlegbar. Seite 10

9 2. Normalform 2. Normalform verletzt CD_ID Albumtitel Interpret Jahr der Gründung Track Titel 4711 Not That Kind Anastacia Not That Kind 4711 Not That Kind Anastacia I m Outta Love 4711 Not That Kind Anastacia Cowboys & Kisses 4712 Wish You Were Here Pink Floyd Shine On You Crazy Diamond 4713 Freak of Nature Anastacia Paid my Dues 2. Normalform erfüllt CD_ID Track Titel Not That Kind I m Outta Love Cowboys & Kisses Shine On You Crazy Diamond Paid my Dues CD_ID Albumtitel Interpret Jahr der Gründung 4711 Not That Kind Anastacia Wish You Were Here Pink Floyd Freak of Nature Anastacia 1999 Bedingungen: 1. Normalform erfüllt. Jedes Nichtschlüsselattribut ist voll funktional abhängig vom Primärschlüssel. Seite 11

10 3. Normalform 3. Normalform verletzt CD_ID Albumtitel Interpret Jahr der Gründung 4711 Not That Kind Anastacia Wish You Were Here Pink Floyd Freak of Nature Anastacia Normalform erfüllt Interpret_ID Interpret Jahr der Gründung 311 Anastacia Pink Floyd 1964 CD_ID Albumtitel Interpret_ID 4711 Not That Kind Wish You Were Here Freak of Nature 311 CD_ID Track Titel Not That Kind I m Outta Love Cowboys & Kisses Shine On You Crazy Diamond Paid my Dues Bedingungen: 2. Normalform erfüllt. Kein Nichtschlüsselattribut ist von einem anderen Nichtschlüsselattribut funktional abhängig. Seite 12

11 Agenda 1 2 Ziel der Arbeit Grundlagen ACID und BASE Normalisierung Indizes Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 13

12 Indizes Gruppierter Index Nur einer pro Tabelle Kann mehrere Spalten enthalten Die Reihenfolge der Spalten ist wichtig Daten werden sortiert abgelegt Nicht gruppierter Index Mehrere pro Tabelle Bezieht sich immer nur auf eine Spalte Wird getrennt von den Daten verwaltet Abgespeichert als B-Baum Indizes können die Suche und das Sortieren nach bestimmten Spalten beschleunigen. Der Verwaltungsaufwand für Indizes ist nicht zu vernachlässigen. Bildquelle: Seite 14

13 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Wahl der Datenbank Änderungen an der Struktur Indizes 4 5 Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 15

14 Umsetzung Aufbau System Alle nicht benötigten Programme deaktiviert Datenbank und Tool laufen auf einem System Netzwerk Auslastung hat keinen Einfluss Immer nur ein Client WoPS+ Beispiel Firmendatensatz mit Zeilen Gemessen wird die Zeit vom Einlesen der Daten und der nötigen Berechnungen Bildquelle: Seite 16

15 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Wahl der Datenbank Änderungen an der Struktur Indizes 4 5 Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 17

16 Wahl der Datenbank Oracle und MySQL eignen sich für den Vergleich. Die Wahl ist auf Oracle gefallen Seite 18

17 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Wahl der Datenbank Änderungen an der Struktur Indizes 4 5 Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 19

18 Änderungen an der Struktur Arbeitsplan Arbeitsplan_sim Auftrags Nr. Vorgang Arbeitsplatz Hauptzeit User Projekt Nr. ID A_ A_ A_ FK Vorgangsstart Vorgangsende Projekt Szenario Nr. User : : : : : : : : : : : : Arbeitsplan Auftragsnummer Vorgang Arbeitsplatz Hauptzeit User Projektnummer Vorgangsstart Vorgangsende Szenario Nr. A_ : :48 0 A_ : :40 1 A_ : :40 0 A_ : :31 1 A_ : :13 0 A_ : :20 1 Durch die Denormalisierung können viele Verbundoperationen eingespart werden Seite 20

19 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Wahl der Datenbank Änderungen an der Struktur Indizes 4 5 Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 21

20 Indizes Benutzer Firmendatensätze Simulierte Szenarien Szenario User Projekt Projekt Szenario Szenario Szenario Ein gruppierte Index mit den Spalten User-ID, Projekt-ID und Szenario-ID erscheint sinnvoll. Weitere nicht gruppierte Indizes werden nicht benötigt. Seite 22

21 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 23

22 in Sekunden Ergebnis der Arbeit Wechsel zu Oracle Leere Datenbank Gefüllte Datenbank (50 Firmensätze) Werte in Sekunden -Werte in Sekunden Ausgangssituation 174 (100%) 242 (100%) Durchschnitt Standardabweichung Oracle Datenbank 179 (102,87%) 247 (102,1%) Der Wechsel zu einer Oracle Datenbank brachte keinen großen Unterschied. Die Ergebnisse waren im Mittel sogar etwas schlechter als vorher. Seite 24

23 in Sekunden Ergebnis der Arbeit Wechsel zur neuen Datenbankstruktur Leere Datenbank Gefüllte Datenbank (50 Firmensätze) Werte in Sekunden -Werte in Sekunden Ausgangssituation 174 (100%) 242 (100%) Durchschnitt Standardabweichung Veränderte Struktur 133 (76,44%) 162 (66,94%) Die Veränderungen an der Datenbankstruktur ergaben eine Verbesserung von ca. 33%. Außerdem ist die Standardabweichung niedriger. Seite 25

24 in Sekunden Ergebnis der Arbeit Veränderungen an der Indizierung Leere Datenbank Gefüllte Datenbank (50 Firmensätze) -Werte in Sekunden -Werte in Sekunden Ausgangssituation 174 (130,83%) 242 (149,38%) Durchschnitt Standardabweichung Veränderte Struktur 133 (100%) 162 (100%) Veränderte Indizierung 155(116,54%) 173 (106,8%) Der Verwaltungsaufwand der Indizes ist deutlich messbar. Mit steigender Datenmenge erhöht sich der Nutzen von Indizes. Seite 26

25 Agenda Ziel der Arbeit Grundlagen Umsetzung Ergebnis Zusammenfassung und Ausblick Seite 27

26 Zusammenfassung und Ausblick Ein Wechsel zu einer Oracle Datenbank lohnt sich in unserem Beispiel nicht. Da MySQL ebenfalls den Anforderungen entsprach, sollte es im Anschluss ebenfalls getestet werden. Denormalisierung der Tabellen Arbeitsplan und Fauf beschleunigt den Vorgang. Dafür muss mehr auf die Konsistenz geachtet werden. Mit der Indizierung waren die Messungen etwas langsamer. Jedoch sollte es bei größeren Datenmengen schneller werden. Seite 28

27 Herzlichen Dank! Fabian Ripplinger

28 Quellen Seite 30