CC BY
12
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «ПОСТРОИТЕЛЬ ТЬЮТОРОВ» Савоськин И.В.1, Павлов А.Д.2 Email: [email protected]
'Савоськин Иван Владиславович — магистрант, кафедра управляющих электронно-вычислительных машин; 2Павлов Александр Дмитриевич — магистрант, кафедра математического обеспечения и стандартизации информационных технологий, МИРЭА - Российский технологический университет, г. Москва
Аннотация: в статье рассматривается два вида баз данных инструментального комплекса «Построитель тьюторов». Выдвигается гипотеза о большей эффективности версии базы данных с хранением образов интерфейсов в виде ссылок на мультимедийные образы. Для эксперимента была разработана методика эксперимента и был разработан опытный макет, на котором был проведен эксперимент. Экспериментально сравнивались различные виды хранения мультимедийных образов. В результате эксперимента был выбран один из видов хранения мультимедийных образов.
Ключевые слова: инструментальный комплекс, база данных, информационно-управляющая система, обучающая программа.
EXPERIMENTAL STUDY OF THE DATABASE OF THE INSTRUMENTAL COMPLEX «TUTOR BUILDER» Savoskin I.V.1, Pavlov A.D.2
'Savoskin Ivan Vladislavovich — Master's degree Student, DEPARTMENT MANAGERS COMPUTING MACHINERY; 2Pavlov Alexander Dmitrievich — Master's degree Student, DEPARTMENT OF MATHEMATICAL SOFTWARE AND STANDARDIZATION OF INFORMATION TECHNOLOGY, MIREA - RUSSIAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, MOSCOW
Abstract: the article considers two types of databases of the instrumental complex "Tutor Builder". It is hypothesized that the database version is more efficient with the storage of interface images in the form of links to multimedia images. An experiment was developed for the experiment and a prototype was developed on which the experiment was conducted. Experimentally compared various types of storage of multimedia images. As a result of the experiment, one of the types of storage of multimedia images was chosen.
Keywords: instrumental complex, database, information management system, learning program.
УДК 004.657
В настоящее время мир захватил Интернет и Интранет, а также технологии, с ними связанные. Все они активно внедряются на производство, где появляются большие корпоративные сети, охватывающие даже самые дальние участки предприятия. Однако пропускная способность каналов связи до некоторых структурных подразделений не всегда достаточна для корректной и адекватной работы части программных продуктов, построенных по технологии «клиент-сервер». В своем большинстве, эти программы используют базу данных.
В данной ситуации проблему скорости чаще всего решают путем установки дополнительного сервера, либо за счет увеличения пропускной способности канала передачи данных. Такой подход не всегда является экономически и технически оправданным [1].
Проблему можно решить и другим способом - путем оптимизации базы данных в зависимости от хранимой информации. Рассмотрим разрешение этой проблемы на примере базы данных инструментального комплекса «Построитель тьюторов», разрабатываемого в МИРЭА.
Инструментальный комплекс «Построитель тьюторов» предназначен для создания обучающей программы на основе специальной структуры данных - обучающего сценария. Данная программа предназначена для обучения массового профессионального пользователя.
Массовый профессиональный пользователь - это пользователь, который должен быстро выполнять небольшое число очень часто повторяющихся операций [2].
Для обеспечения работы инструментального комплекса была создана база данных. При разработке версии инструментального комплекса 2018 версия базы данных 2012 была переработана и модифицирована [3].
В версии базы данных 2012 использовался устаревший тип хранения данных в таблицах для объемных данных (визуальных образов, аудиозаписей). В связи с этим, база данных сильно разрасталась в объемах. Поэтому встал вопрос об изменении способа хранения этих данных.
Для решения данной проблемы было рассмотрено несколько вариантов хранения:
• большие двоичные объекты (BLOB);
• использование ссылок на объекты.
Тип данных BLOB представляет собой двоичный объект большого размера, который может содержать переменное количество данных. Информацию в таком типе данных можно хранить произвольную и не беспокоиться о размере данных. Стоимость доступа к данным такого размера полностью компенсирует разницу в способах хранения и извлечения полей.
В использовании для хранения в базе данных не самих объектов, а ссылок на них, есть существенное преимущество - объем базы данных не разрастается так масштабно и быстро. Это происходит за счет того, что сами объекты хранятся отдельно от базы данных.
Для того, чтобы определиться с вариантом хранения образов был проведен эксперимент на базе данных инструментального комплекса «Построитель тьюторов» версий 2012 и 2018 годов. Производились замеры времени при запросах 1 кадра, 100 и 1000 кадров из таблиц с 1000, 10000 и 100000 записями. Эксперименты проводились для трех вариантов хранения в базе данных: хранение в базе с мультимедийными образами 1.94 МБ, хранение в базе с мультимедийными образами 54 КБ, хранение в базе ссылок на мультимедийные образы.
Тестирование проводилось на ноутбуке со следующими характеристиками: Intel Core i7-7700HQ, 16 ГБ ОЗУ, Windows 10. Замеры производились в СУБД PostgreSQL. Базы данных заполнялись автоматически с помощью скрипта.
Результаты всех проведенных экспериментов представлены в таблицах 1-3.
Таблица 1. Время выполнения запросов в базе данных версии 2018
Кадро в в запрос е 1, с 2, с 3, с 4, с 5, с 6, с 7, с 8, с 9, с 10, с Среднее, с
Время выполнения запросов в базе данных 2018 с 1000 записями (Размер заполненной базы 0,008 ГБ)
1 кадр 0,01 2 0,01 3 0,01 2 0,01 3 0,01 3 0,01 2 0,01 5 0,01 3 0,012 0,012 0,013
100 кадров 0,02 2 0,02 3 0,02 3 0,02 4 0,02 4 0,02 5 0,02 4 0,02 6 0,023 0,022 0,024
1000 кадров 0,12 9 0,12 9 0,13 1 0,13 3 0,12 9 0,12 9 0,13 2 0,13 1 0,128 0,131 0,130
В ремя выполнения запросов в базе данных 2018 с 10000 записями (Размер заполненной базы 0,010 ГБ)
1 кадр 0,01 1 0,01 2 0,01 5 0,01 3 0,01 3 0,01 2 0,01 3 0,01 2 0,012 0,013 0,013
100 кадров 0,02 3 0,02 5 0,02 5 0,02 3 0,02 5 0,02 4 0,02 6 0,02 7 0,025 0,024 0,025
1000 кадров 0,13 2 0,13 2 0,13 0 0,13 0 0,13 3 0,13 0 0,13 2 0,13 2 0,130 0,128 0,131
Время выполнения запросов в базе данных 2018 с 100000 записями (Размер заполненной базы 0,028 ГБ)
1 кадр 0,01 2 0,01 4 0,01 3 0,01 2 0,01 3 0,01 3 0,01 3 0,01 4 0,013 0,013 0,013
100 кадров 0,02 3 0,02 5 0,02 4 0,02 7 0,02 5 0,02 5 0,02 5 0,02 4 0,025 0,025 0,025
1000 кадров 0,13 2 0,13 2 0,13 1 0,13 3 0,13 3 0,13 2 0,13 4 0,13 1 0,129 0,132 0,132
Кадров
в запрос е 1, с 2, с 3, с 4, с 5, с 6, с 7, с 8, с 9, с 10, с Среднее, с
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 1000 записями и картинкой 1,94 МБ (Размер заполненной базы 2,18 ГБ)
1 кадр 0,06 2 0,040 0,029 0,031 0,030 0,03 1 0,03 2 0,028 0,0 30 0,027 0,034
100 кадров 5,2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,4 2,5 2,5 2,5 2,5 2,76
1000 кадров 35,4 24,9 25,3 24,7 25,2 25,2 25,1 25,3 25, 4 25,5 26,2
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 10000 записями и картинкой 1,94 МБ (Размер заполненной базы 22 ГБ)
1 кадр 0,07 9 0,038 0,028 0,028 0,029 0,02 8 0,02 6 0,029 0,0 29 0,028 0,034
100 кадров 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,55
1000 кадров 32,0 25,0 25,0 24,7 24,8 25,0 25,1 25,1 24, 5 25,2 25,64
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 100000 записями и картинкой 1,94 МБ (Размер заполненной базы 217 ГБ)
1 кадр 0,44 5 0,039 0,028 0,029 0,037 0,03 0 0,03 0 0,028 0,0 27 0,020 0,071
100 кадров 2,7 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,4 2,5 2,5 2,5 2,52
1000 кадров 38,3 24,7 25,0 24,9 25,0 25,1 25,1 25,0 24, 6 25,1 26,28
Таблица 3. Время выполнения запросов в базе данных версии 2012 с размером мультимедийных образов 54
КБ
Кадров в запросе 1, с 2, с 3, с 4, с 5, с 6, с 7, с 8, с 9, с 10, с Средн ее, с
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 1000 записями и картинкой 54 КБ (Размер заполненной базы 0.065 ГБ)
1 кадр 0,022 0,014 0,013 0,012 0,012 0,013 0,013 0,013 0,015 0,0 12 0,014
100 кадров 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
1000 кадров 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10, 7 10,70
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 10000 записями и картинкой 54 КБ МБ (Размер заполненной базы 0.588 ГБ)
1 кадр 0,026 0,014 0,012 0,014 0,013 0,013 0,014 0,014 0,013 0,0 13 0,014
100 кадров 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
1000 кадров 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10, 7 10,70
Время выполнения запросов в базе данных 2012 с 100000 записями и картинкой 54 КБ (Размер заполненной базы 5,81 ГБ)
1 кадр 0,023 0,013 0,013 0,012 0,014 0,014 0,013 0,014 0,014 0,0 16 0,015
100 кадров 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
1000 кадров 10,8 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10, 7 10,7
Проанализировав результаты проведенных экспериментов, можно сделать следующие выводы:
1. При хранении в базе данных ссылок на мультимедийные образы база данных имеет очень небольшие размеры даже при хранении 100000 записей (0,028 ГБ), а также не имеет разницы в скорости запросов при хранении 1000 и 100000 записей;
2. При запросе одного кадра скорость выполнения запросов у базы данных версии 2018 и базы данных версии 2012 с мультимедийными образами 54 КБ имеют незначительную разницу
(1-2 миллисекунды). При этом у базы данных версии 2012 с мультимедийными образами 1,94 МБ время выполнения запроса уже в 2 и более раз выше;
3. При запросах на 100 и 1000 кадров база данных версии 2018 выигрывает у баз данных версии 2012 с преимуществом в 40 и более раз.
Таким образом, был сделан вывод, что выгоднее хранить мультимедийные образы не в базе данных инструментального, а в базе данных хранить только ссылки на эти образы. Так можно сократить как объем базы данных, так и время выполнения запросов к ней.
Список литературы / References
1. Пашинин О.В. Оптимизация запросов к базам данных // МСиМ. 2007. №1 (17). URL: https://cyberleninka.rU/article/n/optimizatsiya-zaprosov-k-bazam-dannyh (дата обращения: 16.10.2018).
2. Григорьев В.К. Метод построения модели информационной системы для обучения профессиональных пользователей / В. К. Григорьев, А.А. Антонов, А.А. Бирюкова // Информатизация образования и науки. 2014. № 2. С. 36-48.
3. Савоськин И.В. Модификация базы данных инструментального комплекса «Построитель тьюторов» / И. В. Савоськин // Вестник науки и образования, 2018. № 6 (42) том 1. С. 21-23.
