7 research outputs found
Metadata-driven data integration
Cotutela: Universitat Politècnica de Catalunya i Université Libre de Bruxelles, IT4BI-DC programme for the joint Ph.D. degree in computer science.Data has an undoubtable impact on society. Storing and processing large amounts of available data is currently one of the key success factors for an organization. Nonetheless, we are recently witnessing a change represented by huge and heterogeneous amounts of data. Indeed, 90% of the data in the world has been generated in the last two years. Thus, in order to carry on these data exploitation tasks, organizations must first perform data integration combining data from multiple sources to yield a unified view over them. Yet, the integration of massive and heterogeneous amounts of data requires revisiting the traditional integration assumptions to cope with the new requirements posed by such data-intensive settings.
This PhD thesis aims to provide a novel framework for data integration in the context of data-intensive ecosystems, which entails dealing with vast amounts of heterogeneous data, from multiple sources and in their original format. To this end, we advocate for an integration process consisting of sequential activities governed by a semantic layer, implemented via a shared repository of metadata. From an stewardship perspective, this activities are the deployment of a data integration architecture, followed by the population of such shared metadata. From a data consumption perspective, the activities are virtual and materialized data integration, the former an exploratory task and the latter a consolidation one. Following the proposed framework, we focus on providing contributions to each of the four activities.
We begin proposing a software reference architecture for semantic-aware data-intensive systems. Such architecture serves as a blueprint to deploy a stack of systems, its core being the metadata repository. Next, we propose a graph-based metadata model as formalism for metadata management. We focus on supporting schema and data source evolution, a predominant factor on the heterogeneous sources at hand. For virtual integration, we propose query rewriting algorithms that rely on the previously proposed metadata model. We additionally consider semantic heterogeneities in the data sources, which the proposed algorithms are capable of automatically resolving. Finally, the thesis focuses on the materialized integration activity, and to this end, proposes a method to select intermediate results to materialize in data-intensive flows. Overall, the results of this thesis serve as contribution to the field of data integration in contemporary data-intensive ecosystems.Les dades tenen un impacte indubtable en la societat. La capacitat d’emmagatzemar i processar grans quantitats de dades disponibles és avui en dia un dels factors claus per l’èxit d’una organització. No obstant, avui en dia estem presenciant un canvi representat per grans volums de dades heterogenis. En efecte, el 90% de les dades mundials han sigut generades en els últims dos anys. Per tal de dur a terme aquestes tasques d’explotació de dades, les organitzacions primer han de realitzar una integració de les dades, combinantles a partir de diferents fonts amb l’objectiu de tenir-ne una vista unificada d’elles. Per això, aquest fet requereix reconsiderar les assumpcions tradicionals en integració amb l’objectiu de lidiar amb els requisits imposats per aquests sistemes de tractament massiu de dades.
Aquesta tesi doctoral té com a objectiu proporcional un nou marc de treball per a la integració de dades en el context de sistemes de tractament massiu de dades, el qual implica lidiar amb una gran quantitat de dades heterogènies, provinents de múltiples fonts i en el seu format original. Per això, proposem un procés d’integració compost d’una seqüència d’activitats governades per una capa semà ntica, la qual és implementada a partir d’un repositori de metadades compartides. Des d’una perspectiva d’administració, aquestes activitats són el desplegament d’una arquitectura d’integració de dades, seguit per la inserció d’aquestes metadades compartides. Des d’una perspectiva de consum de dades, les activitats són la integració virtual i materialització de les dades, la primera sent una tasca exploratòria i la segona una de consolidació.
Seguint el marc de treball proposat, ens centrem en proporcionar contribucions a cada una de les quatre activitats. La tesi inicia proposant una arquitectura de referència de software per a sistemes de tractament massiu de dades amb coneixement semà ntic. Aquesta arquitectura serveix com a planell per a desplegar un conjunt de sistemes, sent el repositori de metadades al seu nucli.
Posteriorment, proposem un model basat en grafs per a la gestió de metadades. Concretament, ens centrem en donar suport a l’evolució d’esquemes i fonts de dades, un dels factors predominants en les fonts de dades heterogènies considerades. Per a l’integració virtual, proposem algorismes de rescriptura de consultes que usen el model de metadades previament proposat. Com a afegitó, considerem heterogeneïtat semà ntica en les fonts de dades, les quals els algorismes de rescriptura poden resoldre automà ticament. Finalment, la tesi es centra en l’activitat d’integració materialitzada. Per això proposa un mètode per a seleccionar els resultats intermedis a materialitzar un fluxes
de tractament intensiu de dades. En general, els resultats d’aquesta tesi serveixen com a contribució al camp d’integració de dades en els ecosistemes de tractament massiu de dades contemporanisLes données ont un impact indéniable sur la société. Le stockage et le traitement de grandes quantités de données disponibles constituent actuellement l’un des facteurs clés de succès d’une entreprise. Néanmoins, nous assistons récemment à un changement représenté par des quantités de données massives et hétérogènes. En effet, 90% des données dans le monde ont été générées au cours des deux dernières années. Ainsi, pour mener à bien ces tâches d’exploitation des données, les organisations doivent d’abord réaliser une intégration des données en combinant des données provenant de sources multiples pour obtenir une vue unifiée de ces dernières. Cependant, l’intégration
de quantités de données massives et hétérogènes nécessite de revoir les hypothèses d’intégration traditionnelles afin de faire face aux nouvelles exigences posées par les systèmes de gestion de données massives.
Cette thèse de doctorat a pour objectif de fournir un nouveau cadre pour l’intégration de données dans le contexte d’écosystèmes à forte intensité de données, ce qui implique de traiter de grandes quantités de données hétérogènes, provenant de sources multiples et dans leur format d’origine. À cette fin, nous préconisons un processus d’intégration constitué d’activités séquentielles régies par une couche sémantique, mise en oeuvre via un dépôt partagé de métadonnées. Du point de vue de la gestion, ces activités consistent à déployer une architecture d’intégration de données, suivies de la population de métadonnées partagées. Du point de vue de la consommation de données, les activités sont l’intégration de données virtuelle et matérialisée, la première étant une tâche exploratoire et la seconde, une tâche de consolidation.
Conformément au cadre proposé, nous nous attachons à fournir des contributions à chacune des quatre activités. Nous commençons par proposer une architecture logicielle de référence pour les systèmes de gestion de données massives et à connaissance sémantique. Une telle architecture
consiste en un schéma directeur pour le déploiement d’une pile de systèmes, le dépôt de métadonnées étant son composant principal. Ensuite, nous proposons un modèle de métadonnées basé sur des graphes comme formalisme pour la gestion des métadonnées. Nous mettons l’accent sur la prise en charge de l’évolution des schémas et des sources de données, facteur prédominant des sources hétérogènes sous-jacentes. Pour l’intégration virtuelle, nous proposons des algorithmes de réécriture de requêtes qui s’appuient sur le modèle de métadonnées proposé précédemment. Nous considérons en outre les hétérogénéités sémantiques dans les sources de données, que les
algorithmes proposés sont capables de résoudre automatiquement. Enfin, la thèse se concentre sur l’activité d’intégration matérialisée et propose à cette fin une méthode de sélection de résultats intermédiaires à matérialiser dans des flux des données massives. Dans l’ensemble, les résultats de cette thèse constituent une contribution au domaine de l’intégration des données dans les écosystèmes contemporains de gestion de données massivesPostprint (published version
Big data analytics for large-scale wireless networks: Challenges and opportunities
© 2019 Association for Computing Machinery. The wide proliferation of various wireless communication systems and wireless devices has led to the arrival of big data era in large-scale wireless networks. Big data of large-scale wireless networks has the key features of wide variety, high volume, real-time velocity, and huge value leading to the unique research challenges that are different from existing computing systems. In this article, we present a survey of the state-of-art big data analytics (BDA) approaches for large-scale wireless networks. In particular, we categorize the life cycle of BDA into four consecutive stages: Data Acquisition, Data Preprocessing, Data Storage, and Data Analytics. We then present a detailed survey of the technical solutions to the challenges in BDA for large-scale wireless networks according to each stage in the life cycle of BDA. Moreover, we discuss the open research issues and outline the future directions in this promising area
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Enhancing Apache AsterixDB for Efficient Big Data Search and Analytics
In a typical minute of a day in 2018, the Internet generates 3,138 terabytes of traffic, Twitter users send 473,000 tweets, and two million snaps are sent on Snapchat. By 2020, it is estimated that for each person on earth, 1.7 MB of data will be created every second on the average. Due to the large volumes of Big Data, efficient search methods and analytics are required to explore such data. Thus, there is a clear need for Big Data management system, such as Apache AsterixDB, to enable users and applications to search to explore Big Data. Initiated in 2009, the AsterixDB project integrated ideas from three distinct areas - semi-structured data, parallel databases, and data-intensive computing - to create an open-source software platform that scales on large, shared-nothing commodity computing clusters. AsterixDB currently provides various types of index, such as B+-tree, R-tree, and inverted indexes to fetch data efficiently. Also, as the problem of supporting similarity queries has become increasingly important in many applications, AsterixDB also supports similarity query processing using various metrics and provides an efficient similarity join method. It also provides various search and fundamental analytical functions. It can utilize external third-party libraries using user-defined functions to augment its functionalities. Following the release of the first public open-source version of AsterixDB in 2013, we identified several optics that needed to be explored in depth to enhance AsterixDB further. Those topics are the focus of this thesis.We first share our memory management experiences in AsterixDB. We describe the original implementation of the system's memory-intensive operations and a set of design flaws (oversights) related to memory management that we found later. We then discuss how we have addressed each of those oversights. We also discuss AsterixDB's memory management at the global level. We believe that future Big Data management system builders can benefit from our memory management experiences. With memory management under control, we next present the design and implementation of index-only query plans in AsterixDB. Use of these plans can boost the performance of an index-based search by several orders of magnitude compared to a scan-based or non-index-only approach. We discuss the challenges that we faced regarding the implementation of index-only query plans in AsterixDB and how we addressed these challenges. Lastly, considering the importance of similarity query processing for Big Data searches and analytics, we evaluate the performance of similarity query processing in AsterixDB. We compare its approach to several other systems and report the efficacy and performance results
Shortest Route at Dynamic Location with Node Combination-Dijkstra Algorithm
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