Model and method for representing complex dynamic information objects based on LMS-trees in NoSQL databases

Abstract

The article analyzes the existing approaches to the description of large dynamic information objects in the construction of Automated control systems. Introduced and defined the concept of a Complex Dynamical Information Object. A comparative analysis of the temporal complexities of tree-like structures is carried out and the optimal one for working with Complex Dynamical Information Object is selected. Most modern automated control systems use various approaches to describe automation objects for their operation. Under the automation object, we mean functional objects that are described in the form of structural models that reflect the properties of physical objects. Thus, for optimal work with complex dynamic information objects, we have developed our own model and method for describing the LMS-tree (Log-structured merge-tree), with the ability to split and store down to elementary levels. One of the features of our approach to describing objects is the presence of tree-like levels - the so-called “leaves”, by which we mean special tree elements that expand the description of the tree structure of a particular tree level. The minimal elements of the leaves of the tree – “veins” - are details, that is, elementary information elements. A leaf is a combination of “veins” (details) according to certain characteristics, which provide extended information about the level of the tree object. An atomic-level descriptor is a multiple NoSQL database field (array) where the tree level number is the index of the database array. This approach allows you to retrieve and group objects according to the element level of the tree definition

У статті виконано аналіз існуючих підходів до опису складних динамічних інформаційних об'єктів при побудові автоматизованих систем управління. Введено і визначено поняття Складного динамічного інформаційного об'єкта. Проведено порівняльний аналіз тимчасових складнощів деревовидних структур і вибраний оптимальний для роботи з Складним динамічним інформаційним об’ектом. Більшість сучасних автоматизованих систем управління для свого функціонування використовують різноманітні підходи опису об'єктів автоматизації. Під об'єктом автоматизації ми будемо розуміти функціональні об'єкти, які описані у вигляді структурних моделей, що відображають властивості фізичних об'єктів. Таким чином, для оптимальної роботи зі складними динамічними інформаційними об'єктами ми розробили власну модель і метод опису LMS-дерева (Log-structured merge-tree), з можливістю поділу і зберігання до елементарних рівнів. Однією з особливостей нашого підходу до опису об'єктів є наявність деревовидних рівнів – так званих «листів», під якими ми будемо розуміти спеціальні елементи дерева, що розширюють опис деревовидної структури конкретного рівня дерева. Мінімальні елементи листя дерева - «прожилки» - це деталі, тобто елементарні інформаційні елементи. Лист являє собою об'єднання за певними характеристиками «жилок» (деталей), що дають розширену інформацію про рівень об'єкта дерева. Дескриптор елементарного рівня - це множинне поле (масив) NoSQL бази даних, в якому номер рівня дерева є індексом масиву бази даних. Такий підхід дозволяє витягувати і групувати об'єкти відповідно до рівня елементів визначення дерева, що забезпечує швидкий доступ до даних, а також до розширень рівня дерева – «листя»