Base de datos distribuidos usando algoritmos genéticos para optimización de proceso transacción

151 Pages·2011·1.83 MB·Spanish

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
ESCUELA UNIVERSITARIA DE POST GRADO

Base de datos distribuidos usando algoritmos genéticos
para optimización de proceso transacción en la Web

TESIS:
para optar el grado académico de Doctora en Ingeniería

AUTOR:
Luzmila Elisa Pró Concepción

ASESOR:
Doctor César Armando Zarate Gonzáles

Lima – Perú
2010
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB
RESUMEN

BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA
OPTIMIZACIÓN DE PROCESO TRANSACCIÓN EN LA WEB

POR

LUZMILA ELISA PRÓ CONCEPCIÓN

AGOSTO -2010

Asesor : Doctor Ph César Armando Zarate Gonzáles

Tesis para optar el Grado Académico de Doctora en Ingeniería.

EL desarrollo de la investigación de la Tesis de “Base de Datos Distribuidos
Usando Algoritmos Genéticos Para Optimización de Proceso Transacción en la
Web”, ha sido posible llegar a las siguientes conclusiones:

Hay deficiencia en el tiempo de procesos de transacción por el procesador del
servidor; que actualmente trabajan con algoritmos tradicionales; como la lectura /
escritura de datos en el disco magnético en el servidor Web, produciéndose por
ejemplo, demora en la cola de espera, demora en tiempo de proceso de transac-
ción, demora en tiempo de respuesta, que ocasionan los denominados cuellos de
botella, falta memoria, etcétera.

El problema central que se propone está orientado al crecimiento y, evolución
del servidor web de una manera económica y escalable que lleva a un rendimiento
óptimo. Por consiguiente, existe la necesidad de estudiar los procesos de transac-
ciones del sistema, de tal manera que se aplique otra alternativa como algoritmos
genéticos para optimizar el proceso de transacción en el servidor, a fin de así mejo-
rar los procesos del servidor web y, mejorar la atención a los clientes / usuarios.

El objetivo es implementar un simulador de transacciones orientando a la toma
de decisiones del administrador de transacciones con la aplicación de algoritmos
genéticos. Se usará los algoritmos genéticos para determinar que transacción se
debe tomar para asignarlo en la cola de procesos.

Se asumen ciertas restricciones que el simulador tomará como dadas. Por
ejemplo, cada transacción tiene un número constante de recursos que solicitan.
Cada recurso tiene una cola que administra y solo se pueden hacer 2 tipos de re-
querimiento: leer y escribir.

La estructura de un cromosoma consta de un grupo de alelos y cada uno co-
rresponde con un recurso solicitado. El administrador de transacciones tomará el
iv

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB
requerimiento por el recurso para ponerlo en cola, el que tenga un máximo de cro-
mosoma igual a 1, es decir, cuando encuentre entre el grupo de transacciones la
transacción que tenga sus alelos en 1. Se tomará como cromosoma una cadena
binaria que será convertida a números enteros.

Se ha realizado un análisis de los modelos de transacciones que operan ac-
tualmente y se ha extraído tales mecanismos para llevarlo a un proceso de toma de
decisiones en función de los algoritmos genéticos.

Se ha implementado un simulador prototipo para un sistema de aplicación con
algoritmos genéticos, para optimizar el proceso de transacción, antes de procesar
los datos, se evaluarán los procesos de transacciones sobre: tiempo de simulación,
número de transacciones, tiempo de la transacción, número de recursos, longitud
de la cola del recurso, probabilidad de cruzamiento, probabilidad de mutación, tran-
sacciones en cola, atendidos, en lectura, en escritura, tiempo consumido, y se con-
sigue los resultados de procesos óptimos; el tiempo de procesamiento de datos
mediante el simulador es menor que el tiempo de procesamiento de datos que en
el procesador convencional, mejor uso del recurso de la computadora.

PALABRAS CLAVES: ALGORITMOS GENÉTICOS.
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS.
GENOMA.
INTERCONEXIÓN DE SISTEMAS ABIERTOS.
PROTOCOLO DE CONTROL DE TRANSMISIÓN.
PROTOCOLO DE INTERNET.
SERVIDOR WEB.
SISTEMA OPERATIVO.
TRANSACCIÓN.

v

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

ABSTRACT

BASE OF DISTRIBUTED DATA USING GENETIC ALGORITHMS FOR
OPTIMIZATION OF PROCESS TRANSACTION IN THE WEB

FOR

LUZMILA ELISA PRÓ CONCEPCIÓN

AUGUST-2010

Advisory : Doctor Ph César Armando Zarate Gonzáles

Thesis to opt Doctor's Academic Grade in Engineering.

The development of the investigation of the Thesis of "Distributed Database Us-
ing Genetic Algorithms For Optimization of Process Transaction in the Web" that
have been allowed to reach the following conclusions:

There is deficiency in the time of transaction processes for processor of the
server; that they are working with traditional algorithms; as the reading / writing of
data in the magnetic disk in server web. For example, it delays in the wait line, it
delays in time of transaction process, it delays in time of answer that you/they cause
as neck of the bottle, it lacks memory, etc.

The central problem that intends is guided to the growth and, evolution of the
server web in an economic and scalable way that takes to a good yield. Conse-
quently, the necessity exists of studying the processes transactions of the system,
in such a way that another alternative is applied as genetic algorithms to optimize
the process of transaction in servant, basing stops to improve processes of the
server web and, to improve the attention to the clients / users.

The objective is to implement a pretender of transactions guiding the taking of
the administrator's of transactions decisions with the application of genetic algo-
rithms. It was used the genetic algorithms to determine that transaction should take
to assign it in the line of processes.

vi

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB
Certain restrictions are assumed that the pretender took as given. For example,
each transaction has a constant number of resources that you/they request. Each
resource has a line that he/she administers and alone 2 requirement types can be
made: to read and to write.

The structure of a chromosome consists of an alelos group and each one corre-
sponds with a requested resource. The administrator of transactions took the re-
quirement for the resource to put it in line, the one that has a maximum of chromo-
some similar to 1, that is to say, when he finds among the group of transactions the
transaction that has his alelos in 1. He took as chromosome a binary chain that will
be converted to whole numbers.

An analysis of the models of transactions has been made that they operate at
the moment and it has been extracted such mechanisms to take it to a process of
taking of decisions in function of the genetic algorithms.

Pretender prototype has been implemented for system application with genetic
algorithms, to optimize the process of transaction, before to process the data proc-
esses of transactions will be evaluated of: time of simulation, number of transac-
tions, time of the transaction, number of resources, longitude of the line of the re-
source, crossover probability, mutation probability, in line, assisted, reading, nota-
rizes, consumed time, and it is gotten the results of good processes; the time of
prosecution of data is less than the time of prosecution of data that conventional in
the processor, better use of the resource of the computer.

vii

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

KEY WORDS: GENETICS ALGORITHMS.
BASE OF DISTRIBUTED DATA.
GENOMA.
INTERCONNECTION OF OPEN SYSTEMS.
PROTOCOL OF CONTROL OF TRANSMISSION.
PROTOCOL DE INTERNET.
SERVER WEB.
OPERATING SYSTEM.
TRANSACTION.

viii

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

JURADOS DE LA TESIS DE DOCTORA EN INGENIERÍA

LUZMILA ELISA PRÓ CONCEPCIÓN

Tesis Doctoral presentada a consideración del Cuerpo Docente de la Escuela
Universitaria de Post Grado, de la Universidad Nacional Federico Villarreal, como
parte de los requisitos para obtener el Grado Académico de Doctora en Ingeniería:

Aprobado por:

__________________________
Dr. Walter Esteban Barrutia Feijoo
Presidente

____________________________ ______________________
Dr. Abimael Arsenio Guzmán Jorquera Dr. Justo Pastor Solis Fonseca
Miembro Miembro

_____________________________
Dr. Ph César Armando Zarate Gonzáles
Asesor de la Tesis

Lima - Perú

2010
ix

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

FICHA CATALOGRÁFICA

PRÓ CONCEPCIÓN LUZMILA ELISA

“Base de Datos Distribuidos Usando Algoritmos Genéticos Para Optimización de
Proceso Transacción en la Web”, (Lima) 2010.

Xii, 154 páginas, 21.59-29.7 cm, (UNFV, Doctora en Ingeniería, 2010).

Tesis, Universidad Nacional Federico Villarreal,
Escuela Universitaria Post Grado 1
I. UNFV / EUPG II. Grado (Serie).

x

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

AGRADECIMIENTOS

Mi sincero agradecimiento al Dr. Ph César Armando Zarate Gonzáles, mi asesor
de la Tesis Doctoral, por su apoyo continuo y ayuda en asesoría del tema. Por
haber tenido paciencia y cooperación por toda investigación, sin ello, no habría sido
posible lleve a cabo la disertación.

Mis agradecimientos a los señores doctores Walter Esteban Barrutia Feijóo,
Oscar Hugo Mujica Ruiz, Abimael Arsenio Guzmán Jorquera, Justo Pastor Solis
Fonseca, para cada uno ellos, por haber dedicado su tiempo en la revisión y aseso-
ría del Tema de Tesis, Plan de Tesis y la Tesis Doctoral de “Base de Datos Distri-
buidos Usando Algoritmos Genéticos Para Optimización de Proceso de Transac-
ción en la Web”.

Mis agradecimientos finales a todas las personas que han colaborado en la ela-
boración de la presente tesis doctoral con su apoyo directo o indirecto a la investi-
gación.

Luzmila Elisa Pró Concepción

xi

LUZMILA ELISA PRO CONCEPCIÓN
BASE DE DATOS DISTRIBUIDOS USANDO ALGORITMOS GENÉTICOS PARA OPTIMIZACIÓN DE PROCESO
TRANSACCIÓN EN LA WEB

ÍNDICE
Página
Carátula (de la pasta) …………………………………………………..………....….. i
Pagina de respeto cuando sea empastada la tesis ………………….………....….ii
Carátula (interna)..………………………………………………………………....….. iii
Resumen…………………………………………………………………………….….. iv
Abstract…………………………………………………………………………….…… vii
Jurados de la Tesis de Doctora en Ingeniería…………………......………..…...…. x
Ficha catalográfica…………………………………………………………….……….. xi
Agradecimientos…………………………………………………….…………………. xii
Índice.................................................................................................................... 13
Introducción………………………………….……………….............….…………..... 21
a) Planteamiento del problema............................................................................. 23
b) Justificación e importancia................................................................................ 23
c) Objetivos de la tesis.......................................................................................... 24
d) Hipótesis........................................................................................................... 25
e) Metodología...................................................................................................... 26

CAPITULO I
1. TEORÍA BASE.................................................................................................. 27
1.1 Antecedentes............................................................................................. 27
1.2 ESCALABILIDAD....................................................................................... 29
1.2.1 Utilización de caché........................................................................... 29
1.2.2 Protocolo de transferencia de hipertexto mejorado........................... 30
1.2.3 Compresión de datos......................................................................... 30
1.3 INTERNET....................................................................................................... 31
1.3.1 Evolución de la Internet........................................................................... 31
1.3.1.1 Desarrollo en Internet2................................................................. 33
a) Red Internet2............................................................................. 33
b) Internet2 desplazará a la Internet comercial actual................... 35
c) Arquitectura de Internet2............................................................ 35
d) Instituciones educativas que no son miembros de la Internet2. 36
1.3.2 Localizador universal de recursos............................................................ 37
1.3.3 Visualizador web....................................................................................... 39
1.3.4 Definición de Internet.…........................................................................... 40
1.3.5 World Wide Web………………………….……………......…………………. 41
1.3.6 Servidor web............................................................................................. 43
1.3.7 Definición de un sistema intranet.............................................................. 45
1.3.8 Componentes de hardware y software para intranet e Internet................. 46

CAPITULO II

2. ALGORITMOS GENÉTICOS.............................................................................. 49
2.1 Introducción................................................................................................. 49
2.2 Evolución biológica...................................................................................... 50
13
LUZMILA ELISA PRÓ CONCEPCIÓN