Parallel database operations in heterogeneous environments

Im Gegensatz zu dem traditionellen Begriff eines Supercomputers, der aus vielen mittels superschneller, lokaler Netzwerkverbindungen miteinander verbundenen Superrechnern besteht, basieren heterogene Computerumgebungen auf "kompletten" Computersystemen, die mit Hilfe eines herkömmlichen Netzwerkanschlusses an private oder öffentliche Netzwerke angeschlossen sind. Der Bereich des Computernetzwerkens hat sich über die letzten drei Jahrzehnte entwickelt und ist, wie viele andere Technologien, in bezug auf Performance, Funktionalität und Verlässlichkeit extrem gewachsen. Zu Beginn des 21.Jahrhunderts zählt das betriebssichere Hochgeschwindigkeitsnetz genauso zur Alltäglichkeit wie Elektrizität, und auch Rechnerressourcen sind, was Verfügbarkeit und universellen Gebrauch anbelangt, ebenso Standard wie elektrischer Strom. Wissenschafter haben für die Verwendung von heterogenen Grids bei verschiedenen rechenintensiven Applikationen eine Architektur von computational Grids konzipiert und darin Modelle aufgesetzt, die zum einen Rechenleistungen defnieren und zum anderen die komplexen Eigenschaften der Grid-Organisation vor den Benutzern verborgen halten. Somit wird die Verwendung für den Benutzer genauso einfach wie es möglich ist elektrischen Strom zu beziehen. Grundsätzlich existiert keine generell akzeptierte Definition für Grids. Einige Wissenschafter bezeichnen sie als hochleistungsfähige verteilte Umgebung. Manche berücksichtigen bei der Definierung auch die geographische Verteilung und ihre Multi-Domain-Eigenschaft. Andere Wissenschafter wiederum definieren Grids über die Anzahl der Ressourcen, die sie verbinden. Parallele Datenbanksysteme haben in den letzten zwei Jahrzehnten große Bedeutung erlangt, da das rechenintensive wissenschaftliche Arbeiten, wie z.B. auf dem Gebiet der Bioinformatik, Strömungslehre und Hochenergie physik die Verarbeitung riesiger verteilter Datensätze erfordert. Diese Tendenz resultierte daraus, dass man von der fehlgeschlagenen Entwicklung hochspezialisierter Datenbankmaschinen zur Verwendung herkömmlicher paralleler Hardware-Architekturen übergegangen ist. Grundsätzlich wird die gleichzeitige Abarbeitung entweder durch verteilte Datenbankoperationen oder durch Datenparallelität gelöst. Im ersten Fall wird ein unterteilter Abfragenabarbeitungsplan durch verschiedene Datenbankoperatoren parallel durchgeführt. Im Fall der Datenparallelität erfolgt eine Unterteilung der Daten, wobei mehrere Prozessoren die gleichen Operationen parallel an Teilen der Daten durchführen. Es liegen genaue Analysen von parallelen Datenbank-Arbeitsvorgängen für sequenzielle Prozessoren vor. Eine Reihe von Publikationen haben dieses Thema abgehandelt und dabei Vorschläge und Analysen für parallele Datenbankmaschinen erstellt. Bis dato existiert allerdings noch keine spezifische Analyse paralleler Algorithmen mit dem Fokus der speziellen Eigenschaften einer "Grid"-Infrastruktur. Der spezifische Unterschied liegt in der Heterogenität von Grid-Ressourcen. In "shared nothing"-Architekturen, wie man sie bei klassischen Supercomputern und Cluster- Systemen vorfindet, sind alle Ressourcen wie z.B. Verarbeitungsknoten, Festplatten und Netzwerkverbindungen angesichts ihrer Leistung, Zugriffszeit und Bandbreite üblicherweise gleich (homogen). Im Gegensatz dazu zeigen Grid-Architekturen heterogene Ressourcen mit verschiedenen Leistungseigenschaften. Der herausfordernde Aspekt dieser Arbeit bestand darin aufzuzeigen, wie man das Problem heterogener Ressourcen löst, d.h. diese Ressourcen einerseits zur Leistungsmaximierung und andererseits zur Definition von Algorithmen einsetzt, um die Arbeitsablauf-Orchestrierung von Datenbankprozessoren zu optimieren. Um dieser Herausforderung gerecht werden zu können, wurde ein mathematisches Modell zur Untersuchung des Leistungsverhaltens paralleler Datenbankoperationen in heterogenen Umgebungen, wie z.B. in Grids, basierend auf generalisierten Multiprozessor- Architekturen entwickelt. Es wurden dabei sowohl die Parameter und deren Einfluss auf die Leistung als auch das Verhalten der Algorithmen in heterogenen Umgebungen beobachtet. Dabei konnte man feststellen, dass kleine Anpassungen an den Algorithmen zur signifikanten Leistungsverbesserung heterogener Umgebungen führen. Weiters wurde eine graphische Darstellung der Knotenkonfiguration entwickelt und ein optimierter Algorithmus, mit dem ein optimaler Knoten zur Ausführung von Datenbankoperationen gefunden werden kann. Diese Ergebnisse zum neuen Algorithmus wurden durch die Implementierung in einer serviceorientierten Architektur (SODA) bestätigt. Durch diese Implementierung konnte die Gültigkeit des Modells und des neu entwickelten optimierten Algorithmus nachgewiesen werden. In dieser Arbeit werden auch die Möglichkeiten für eine brauchbare Erweiterung des vorgestellten Modells gezeigt, wie z.B. für den Einsatz von Leistungskennziffern für Algorithmen zur Findung optimaler Knoten, die Verlässlichkeit der Knoten oder Vorgehensweisen/Lösungsaufgaben zur dynamischen Optimierung von Arbeitsabläufen.In contrast to the traditional notion of a supercomputer, which has many processors connected by a local high-speed computer bus, heterogeneous computing environments rely on "complete" computer nodes (CPU, storage, network interface, etc.) connected to a private or public network by a conventional network interface. Computer networking has evolved over the past three decades, and, like many technologies, has grown exponentially in terms of performance, functionality and reliability. At the beginning of the twenty-first century, high-speed, highly reliable Internet connectivity has become as commonplace as electricity, and computing resources have become as standard in terms of availability and universal use as electrical power. To use heterogeneous Grids for various applications requiring high-processing power, researchers propose the notion of computational Grids where rules are defined relating to both services and hiding the complexity of the Grid organization from the users. Thus, users would find it as easy to use as electrical power. Generally, there is no widely accepted definition of Grids. Some researchers define it as a high-performance distributed environment. Some take into consideration its geographically distributed, multi-domain feature. Others define Grids based on the number of resources they unify. Parallel database systems gained an important role in database research over the past two decades due to the necessity of handling large distributed datasets for scientific computing such as bioinformatics, fluid dynamics and high energy physics (HEP). This was connected with the shift from the (actually failed) development of highly specialized database machines to the usage of conventional parallel hardware architectures. Generally, concurrent execution is employed either by database operator or data parallelism. The first is achieved through parallel execution of a partitioned query execution plan by different operators, while the latter is achieved through parallel execution of the same operation on the partitioned data among multiple processors. Parallel database operation algorithms have been well analyzed for sequential processors. A number of publications have covered this topic which proposed and analyzed these algorithms for parallel database machines. Until now, to the best knowledge of the author, no specific analysis has been done so far on parallel algorithms with a focus on the specific characteristics of a Grid infrastructure. The specific difference lies in the heterogeneous nature of Grid resources. In a "shared nothing architecture", which can be found in classical supercomputers and cluster systems, all resources such as processing nodes, disks and network interconnection have typically homogeneous characteristics as regards to performance, access time and bandwidth. In contrast, in a Grid architecture heterogeneous resources are found that show different performance characteristics. The challenge of this research is to discover the way how to cope with or to exploit this situation to maximize performance and to define algorithms that lead to a solution for an optimized workflow orchestration. To address this challenge, we developed a mathematical model to investigate the performance behavior of parallel database operations in heterogeneous environments, such as a Grid, based on generalized multiprocessor architecture. We also studied the parameters and their influence on the performance as well as the behavior of the algorithms in heterogeneous environments. We discovered that only a small adjustment on the algorithm is necessary to significantly improve the performance for heterogeneous environments. A graphical representation of the node configuration and an optimized algorithm for finding the optimal node configuration for the execution of the parallel binary merge sort have been developed. Finally, we have proved our findings of the new algorithm by implementing it on a service-orientated infrastructure (SODA). The model and our new developed modified algorithms have been verified with the implementation. We also give an outlook of useful extensions to our model e.g. using performance indices, reliability of the nodes and approaches for dynamic optimization of workflow

CONCEPT MAPPING: EFFECTS ON CONTENT KNOWLEDGE AND ENGAGEMENT WITH CONTENT IN ELEMENTARY STUDENTS’ PERSUASIVE WRITING

This comparative pre-test/post-test quantitative study investigated the effect of an instructional strategy using concept mapping as a graphic organizer on the quality of persuasive writing compositions produced by fourth grade elementary school students. Six fourth grade classes were assigned as intact groups to three conditions: concept mapping treatment, four square treatment, and control. Participants wrote a pre-test essay prior to treatment. Treatment consisted of an instructional unit collaboratively developed by the researcher and classroom teachers on persuasive writing. Instruction for the three treatment groups was the same except for type of graphic organizer used (Concept Map, Four Square, or none). Following treatment, a post-test on persuasive writing was administered in the form of an essay. The concept mapping treatment group used concept mapping as their graphic organizer, the four square treatment group used the four square method, and the control group used no graphic organizer. Each of the pre- and post-test essays for both treatment and control groups were scored using rubrics created collaboratively by the researcher and participating teachers for Persuasive Content and for Engagement with Content. Only the concept mapping treatment group created concept maps during the post-test. Therefore, only the concept mapping treatment groups’ essays received a score for Sophistication of the Concept Map. One-way Analysis of Variance showed a significant mean difference in Persuasive Content and Engagement with Content between the three treatment groups. Concept Mapping had the highest mean scores on each, followed by Four Square and then the control. Pearson’s product-moment correlation showed a moderate positive correlation between Sophistication of Concept Map and both Persuasive Content and Engagement with Content. Positive correlations were also found between prior KCCT scores and persuasive writing scores and prior writing portfolio scores and persuasive writing scores. No significant correlation was found between gender and persuasive writing scores or race/ethnicity and persuasive writing scores. The results of this study indicate that Concept Mapping improves Persuasive Content and Engagement with Content when used as a graphic organizer in the writing of persuasive essays

FROM WIDE- TO SHORT-RANGE COMMUNICATIONS: USING HUMAN INTERACTIONS TO DESIGN NEW MOBILE SYSTEMS AND SERVICES

The widespread diffusion of mobile devices has radically changed the way people interact with each other and with object of their daily life. In particular, modern mobile devices are equipped with multiple radio interfaces allowing users to interact at different spatial granularities according to the various radio technology they use. The research community is progressively moving to heterogeneous network solutions which include many different wireless technologies seamlessly integrated to address a wide variety of use cases and requirements. In 5th- Generation (5G) of mobile network we can find multiple network typology such as device-to-device (D2D), vehicular networks, machine-to-machine(M2M), and more, which are integrated in the existing mobile-broadband technology such as LTE and its future evolutions. In this complex and rich scenario, many issues and challenges are still open from a technological, architectural, and mobile services and applications points of view. In this work we provide network solutions, mobile services, and applications consistent with the 5G mobile network vision by using users interactions as a common starting point. We focus on three different spatial granularities, long, medium/short, and micro mediated by cellular network, Wi-Fi, and NFC radio technologies, respectively. We deal with various kinds of issues and challenges according to the distinct spatial granularity we consider. We start with an user centric approach based on the analysis of the characteristics and the peculiarities of each kind of interaction. Following this path, we provide contributions to support the design of new network architectures, and the development of novel mobile services and applications

Managing the Paradox of Growth in Brand Communities Through Social Media

The commercial benefits of online brand communities are an important focus for marketers seeking deeper engagement with increasingly elusive consumers. Managing participation in these socially bound brand conversations challenges practitioners to balance authenticity towards the community against corporate goals. This is important as social media proliferation affords communities the capacity to reach a scale well beyond their offline equivalents and to operate independently of brands. While research has identified the important elements of engagement in brand communities, less is known about how strategies required to maximise relationships in these circumstances must change with growth. Using a case study approach, we examine how a rapidly growing firm and its community have managed the challenges of a maturing relationship. We find that, in time, the community becomes self-sustaining, and a new set of marketing management strategies is required to move engagement to the next level

Managing the Paradox of Growth in Brand Communities Through Social Media

The commercial benefits of online brand communities are an important focus for marketers seeking deeper engagement with increasingly elusive consumers. Managing participation in these socially bound brand conversations challenges practitioners to balance authenticity towards the community against corporate goals. This is important as social media proliferation affords communities the capacity to reach a scale well beyond their offline equivalents and to operate independently of brands. While research has identified the important elements of engagement in brand communities, less is known about how strategies required to maximise relationships in these circumstances must change with growth. Using a case study approach, we examine how a rapidly growing firm and its community have managed the challenges of a maturing relationship. We find that, in time, the community becomes self-sustaining, and a new set of marketing management strategies is required to move engagement to the next level

Taxonomía, Biogeografia y Conservación de Pteridófitos

Abstract not availabl

Conceptuele evaluatie van het onderzoek over een mondiaal stedennetwerk

Dit proefschrift evalueert het bestaande onderzoek naar een mondiaal stedennetwerk, vaak kortweg aangeduid als ‘wereldstedenonderzoek’. In de meest elementaire betekenis verwijst de notie ‘mondiaal stedennetwerk’ naar het bestaan van een transnationaal nederzettingspatroon waarvan de ruimtelijke structurering in variërende, maar niet-exclusieve mate beïnvloed wordt door de territoriale structuren waarin dit nederzettingspatroon is ingebed. Onderzoekers hebben in de afgelopen jaren deze algemene benadering als vertrekpunt genomen om meer inzicht te verkrijgen in de opbouw en structurering van dit stedennetwerk. De verschillende bijdragen tot dit onderzoeksveld kunnen hierbij opgedeeld worden in drie types studies, m.n. (i) theoretische studies waarin nagegaan wordt op welke wijze dergelijk mondiaal stedennetwerk kan geconceptualiseerd worden; (ii) empirische studies waarin getracht wordt om de contouren van dit mondiaal stedennetwerk in kaart te brengen; en (iii) studies die gebruik maken van inzichten uit het theoretische en/of empirische onderzoek om het eigen onderzoekskader te verrijken. De evaluatie van dit onderzoeksveld gebeurt aan de hand van een uitwerking van deze driedeling. In het eerste deel worden de voornaamste theoretische bijdragen besproken. Hierbij wordt vooral aandacht besteed aan de vaakst aangewende invalshoeken, m.n. die van Friedmann (wereldsteden), Sassen (mondiale steden), en Scott (mondiale stadsregio’s). Elk van deze drie auteurs poogt een specifieke conceptualisatie te ontwikkelen, en er zijn dan ook cruciale verschilpunten inzake het perspectief op (i) de hoofdfunctie van de stad, (ii) de manier waarop steden deel uitmaken van een overkoepelend stedennetwerk, (iii) de ruimtelijke afbakening van het stedelijke gebied, en (iv) de metatheorie omtrent de ruimtelijke structurering van het mondiaal georganiseerde kapitalisme. Deze conceptuele uitdieping wordt vervolgens aangewend om een evaluatie te maken van de draagkracht van de verschillende theoretische benaderingen, en dit aan de hand van een analyse van de voornaamste verschilpunten en potentiële mogelijkheden tot analytische kruisbestuiving. In het tweede deel worden de voornaamste empirische benaderingen besproken. Alhoewel het logisch lijkt om deze discussie op te hangen aan de in het eerste deel besproken conceptualisaties, blijkt dergelijke benadering in de praktijk moeilijk aan te houden: empirische studies verwijzen weliswaar vrijwel steeds naar het meer theoretisch geïnspireerde onderzoek, maar de studies nemen slechts zelden een aanpak die éénduidig appelleert aan een specifiek concept. Het hier voorgestelde alternatief bestaat erin de evaluatie op te hangen aan de aangewende databronnen. Er worden drie benaderingen onderscheiden: (i) de bedrijfsbenadering, waarin verondersteld wordt dat informatie over de wijze waarop bedrijven zich mondiaal organiseren inzicht kan verschaffen in de structuur van een mondiaal stedennetwerk; (ii) de infrastructuurbenadering, die uitgaat van de premisse dat de structuur van dergelijk stedennetwerk kan afgeleid worden uit een analyse van grootschalige infrastructuurnetwerken; (iii) en tenslotte zijn er ook een aantal studies die niet eenvoudigweg te herleiden zijn tot één van beide vorige benaderingen doordat gewerkt wordt met een multi-dimensionele dataset en/of databronnen die geen rechtstreekse informatie geven over bedrijfsorganisatie of infrastructuurnetwerken. Ook hier worden de gedetailleerde besprekingen gebruikt als input voor een evaluatie van de draagkracht van het empirische onderzoek, zij het dat deze bespreking initieel beperkt wordt tot een atlaskundige evaluatie van het empirische onderzoek. In het derde deel wordt een overzicht gegeven van de wijze waarop het conceptuele raamwerk van auteurs zoals Friedmann, Sassen en Scott door andere onderzoekers wordt aangewend om de eigen inzichten aan te scherpen. De conceptuele kern van het begrippenapparaat, dat in het eerste deel werd blootgelegd, wordt gebruikt als ijkpunt voor een tweeledige analyse. In eerste instantie wordt nagegaan hoe in het empirische onderzoek wordt gebruik gemaakt van theoretische concepten. Alhoewel de mate waarin dit gebeurt varieert van het losweg overnemen van een aantal sleuteltermen tot de constructie van hypotheses die formeel kunnen getoetst worden, wordt er vrijwel steeds een meer specifieke relevantie gesuggereerd door bij de bespreking van de resultaten terug te koppelen naar theoretische inzichten. In tweede instantie wordt nagegaan hoe auteurs zoals Manuel Castells en Peter Hall gebruik maken van inzichten uit het wereldstedenonderzoek om het eigen theoretisch kader te verrijken. Deze discussie wordt meteen ook gebruikt om een aantal begrippen waarvan het theoretische wereldstedenonderzoek zich zelf bedient (zoals ‘stad’ en ‘hiërarchie’) nauwkeuriger te specifiëren