SENSOR + TEST 2010: Mit zwei "Speicher-Turbos" nach Nürnberg

Wer mit Datenbanken umgeht, weiß, dass Geschwindigkeit nur relativ ist. „Wenn beispielsweise Kunden-, Patienten- oder Produktdaten in Datenbanken eingefügt werden, sind andere Geschwindigkeiten gefordert als für Sensor- oder Maschinendaten aus einem laufenden Produktions- oder Überwachungsprozess mit vielen tausend Datensätzen pro Sekunde“, sagt Prof. Dr. Wolfgang Benn, Inhaber der Professur Datenverwaltungssysteme an der Technischen Universität Chemnitz.

Der Grund: „Ein Produktionsprozess kann nicht angehalten, eine Überwachung nicht ausgesetzt werden. Sensoren liefern hier kontinuierlich hohe Datenströme. Klassische Datenbanksysteme geraten mit pro Sekunde etwa 1.000 möglichen Einfügeoperationen – so genannten Inserts – schnell an Grenzen“, erläutert Benn. Verständlich werde dies am Beispiel eines Windparks. „Viele moderner Windkraftanlagen befinden sich heute auf hoher See. Eine Früherkennung kritischer Zustände aus der Ferne macht es notwendig, dass etwa 60.000 Daten pro Sekunde über Funk in eine Datenbank gespeichert und anschließend schnell ausgewertet werden müssen.

Der klassische Weg zur Steigerung der Insert-Geschwindigkeit ist die teure KIWI-Methode (Kill It With Iron). „Dabei kommt zusätzliche Hardware zum Einsatz, was indirekt die Energiekosten erhöht und in der Regel die Anschaffung zusätzlicher Software erfordert“, sagt Benn. Mitarbeiter seiner Professur haben nun eine Alternative entwickelt, die ohne Cluster oder zusätzliche Hardware auskommt, einfach auf die bestehende Datenbank aufsetzt und die Schreibgeschwindigkeit in Datenbanksystemen auf bis zu 250.000 Inserts pro Sekunde erhöht. „Unser senso-Verfahren verwendet eine intelligente Lastverteilung für blockweises Einfügen von Daten und erhöht die Schreibleistung des bestehenden Systems bis zum Faktor 100“, erläutert Sebastian Leuoth, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Datenverwaltungssysteme. Ein erweiterte Lösung – nämlich senso-SE – erhöht den Schreibfaktor auf 1.000 und schafft 2.000.000 Inserts pro Sekunde. „Dafür ist jedoch eine eigene Storage Engine nötig, die in klassische Datenbanksysteme integriert werden kann, und die Kontrolle der zu speichernden Daten bis zur Übergabe an das Datenbanksystem vollständig übernimmt. Zusätzlich ist hier eine individuelle Datenstromauswertung, Datenkompression und Datenreduktion möglich“, versichert Leuoth.

Zum ersten Mal stellen die Chemnitzer Informatiker die voll funktionsfähigen Prototypen des „Speicher-Turbo“ senso und senso-SE vom 18. bis 20. Mai 2010 auf der SENSOR + TEST in Nürnberg vor. Auf dem mitteldeutschen Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ (Halle 12, Stand 12-481) wollen sie mit potenziellen Praxispartnern aus verschiedenen Branchen ins Gespräch kommen. „Großes Interesse aus Anwendungsbereichen diverser Branchen gibt es bereits – zum Beispiel aus der Energiewirtschaft, aus dem Finanzbereich oder aus Anwendungsgebieten der Teilchenphysik“, sagt Benn.

Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Wolfgang Benn, Telefon 0371 531-25630, E-Mail benn@cs.tu-chemnitz.de, und Sebastian Leuoth, 0371 531-37298, E-Mail sebastian.leuoth@informatik.tu-chemnitz.de