Privacy Aware Parallel Computation of Skyline Sets Queries from Distributed Databases

A skyline query finds objects that are not dominated by another object from a given set of objects. Skyline queries help us to filter unnecessary information efficiently and provide us clues for various decision making tasks. However, we cannot use skyline queries in privacy aware environment, since we have to hide individual's records values even though there is no ID information. Therefore, we considered skyline sets queries. The skyline set query returns skyline sets from all possible sets, each of which is composed of some objects in a database. With the growth of network infrastructure data are stored in distributed databases. In this paper, we expand the idea to compute skyline sets queries in parallel fashion from distributed databases without disclosing individual records to others. The proposed method utilizes an agent-based parallel computing framework that can efficiently compute skyline sets queries and can solve the privacy problems of skyline queries in distributed environment. The computation of skyline sets is performed simultaneously in all databases which increases parallelism and reduces the computation time

Lanczos eigensolution method for high-performance computers

The theory, computational analysis, and applications are presented of a Lanczos algorithm on high performance computers. The computationally intensive steps of the algorithm are identified as: the matrix factorization, the forward/backward equation solution, and the matrix vector multiples. These computational steps are optimized to exploit the vector and parallel capabilities of high performance computers. The savings in computational time from applying optimization techniques such as: variable band and sparse data storage and access, loop unrolling, use of local memory, and compiler directives are presented. Two large scale structural analysis applications are described: the buckling of a composite blade stiffened panel with a cutout, and the vibration analysis of a high speed civil transport. The sequential computational time for the panel problem executed on a CONVEX computer of 181.6 seconds was decreased to 14.1 seconds with the optimized vector algorithm. The best computational time of 23 seconds for the transport problem with 17,000 degs of freedom was on the the Cray-YMP using an average of 3.63 processors

Processing Rank-Aware Queries in Schema-Based P2P Systems

Effiziente Anfragebearbeitung in Datenintegrationssystemen sowie in P2P-Systemen ist bereits seit einigen Jahren ein Aspekt aktueller Forschung. Konventionelle Datenintegrationssysteme bestehen aus mehreren Datenquellen mit ggf. unterschiedlichen Schemata, sind hierarchisch aufgebaut und besitzen eine zentrale Komponente: den Mediator, der ein globales Schema verwaltet. Anfragen an das System werden auf diesem globalen Schema formuliert und vom Mediator bearbeitet, indem relevante Daten von den Datenquellen transparent für den Benutzer angefragt werden. Aufbauend auf diesen Systemen entstanden schließlich Peer-Daten-Management-Systeme (PDMSs) bzw. schemabasierte P2P-Systeme. An einem PDMS teilnehmende Knoten (Peers) können einerseits als Mediatoren agieren andererseits jedoch ebenso als Datenquellen. Darüber hinaus sind diese Peers autonom und können das Netzwerk jederzeit verlassen bzw. betreten. Die potentiell riesige Datenmenge, die in einem derartigen Netzwerk verfügbar ist, führt zudem in der Regel zu sehr großen Anfrageergebnissen, die nur schwer zu bewältigen sind. Daher ist das Bestimmen einer vollständigen Ergebnismenge in vielen Fällen äußerst aufwändig oder sogar unmöglich. In diesen Fällen bietet sich die Anwendung von Top-N- und Skyline-Operatoren, ggf. in Verbindung mit Approximationstechniken, an, da diese Operatoren lediglich diejenigen Datensätze als Ergebnis ausgeben, die aufgrund nutzerdefinierter Ranking-Funktionen am relevantesten für den Benutzer sind. Da durch die Anwendung dieser Operatoren zumeist nur ein kleiner Teil des Ergebnisses tatsächlich dem Benutzer ausgegeben wird, muss nicht zwangsläufig die vollständige Ergebnismenge berechnet werden sondern nur der Teil, der tatsächlich relevant für das Endergebnis ist. Die Frage ist nun, wie man derartige Anfragen durch die Ausnutzung dieser Erkenntnis effizient in PDMSs bearbeiten kann. Die Beantwortung dieser Frage ist das Hauptanliegen dieser Dissertation. Zur Lösung dieser Problemstellung stellen wir effiziente Anfragebearbeitungsstrategien in PDMSs vor, die die charakteristischen Eigenschaften ranking-basierter Operatoren sowie Approximationstechniken ausnutzen. Peers werden dabei sowohl auf Schema- als auch auf Datenebene hinsichtlich der Relevanz ihrer Daten geprüft und dementsprechend in die Anfragebearbeitung einbezogen oder ausgeschlossen. Durch die Heterogenität der Peers werden Techniken zum Umschreiben einer Anfrage von einem Schema in ein anderes nötig. Da existierende Techniken zum Umschreiben von Anfragen zumeist nur konjunktive Anfragen betrachten, stellen wir eine Erweiterung dieser Techniken vor, die Anfragen mit ranking-basierten Anfrageoperatoren berücksichtigt. Da PDMSs dynamische Systeme sind und teilnehmende Peers jederzeit ihre Daten ändern können, betrachten wir in dieser Dissertation nicht nur wie Routing-Indexe verwendet werden, um die Relevanz eines Peers auf Datenebene zu bestimmen, sondern auch wie sie gepflegt werden können. Schließlich stellen wir SmurfPDMS (SiMUlating enviRonment For Peer Data Management Systems) vor, ein System, welches im Rahmen dieser Dissertation entwickelt wurde und alle vorgestellten Techniken implementiert.In recent years, there has been considerable research with respect to query processing in data integration and P2P systems. Conventional data integration systems consist of multiple sources with possibly different schemas, adhere to a hierarchical structure, and have a central component (mediator) that manages a global schema. Queries are formulated against this global schema and the mediator processes them by retrieving relevant data from the sources transparently to the user. Arising from these systems, eventually Peer Data Management Systems (PDMSs), or schema-based P2P systems respectively, have attracted attention. Peers participating in a PDMS can act both as a mediator and as a data source, are autonomous, and might leave or join the network at will. Due to these reasons peers often hold incomplete or erroneous data sets and mappings. The possibly huge amount of data available in such a network often results in large query result sets that are hard to manage. Due to these reasons, retrieving the complete result set is in most cases difficult or even impossible. Applying rank-aware query operators such as top-N and skyline, possibly in conjunction with approximation techniques, is a remedy to these problems as these operators select only those result records that are most relevant to the user. Being aware that in most cases only a small fraction of the complete result set is actually output to the user, retrieving the complete set before evaluating such operators is obviously inefficient. Therefore, the questions we want to answer in this dissertation are how to compute such queries in PDMSs and how to do that efficiently. We propose strategies for efficient query processing in PDMSs that exploit the characteristics of rank-aware queries and optionally apply approximation techniques. A peer's relevance is determined on two levels: on schema-level and on data-level. According to its relevance a peer is either considered for query processing or not. Because of heterogeneity queries need to be rewritten, enabling cooperation between peers that use different schemas. As existing query rewriting techniques mostly consider conjunctive queries only, we present an extension that allows for rewriting queries involving rank-aware query operators. As PDMSs are dynamic systems and peers might update their local data, this dissertation addresses not only the problem of considering such structures within a query processing strategy but also the problem of keeping them up-to-date. Finally, we provide a system-level evaluation by presenting SmurfPDMS (SiMUlating enviRonment For Peer Data Management Systems) -- a system created in the context of this dissertation implementing all presented techniques

Contributions à l’Optimisation de Requêtes Multidimensionnelles

Analyser les données consiste à choisir un sous-ensemble des dimensions qui les décriventafin d'en extraire des informations utiles. Or, il est rare que l'on connaisse a priori les dimensions"intéressantes". L'analyse se transforme alors en une activité exploratoire où chaque passe traduit par une requête. Ainsi, il devient primordiale de proposer des solutions d'optimisationde requêtes qui ont une vision globale du processus plutôt que de chercher à optimiser chaque requêteindépendamment les unes des autres. Nous présentons nos contributions dans le cadre de cette approcheexploratoire en nous focalisant sur trois types de requêtes: (i) le calcul de bordures,(ii) les requêtes dites OLAP (On Line Analytical Processing) dans les cubes de données et (iii) les requêtesde préférence type skyline

Skyline queries in dynamic environments

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH