image
energas.ru

Газовая промышленность № 04 2018

Автоматизация

01.04.2018 11:00 Сравнение существующих систем управления базами данных в целях выбора наилучшей при реализации требований по сокращению затрат и импортозамещению
В статье представлено сравнение современных систем управления базами данных. В работе описана методика, позволяющая произвести выбор оптимальной системы управления базами данных по ряду критериев, в том числе для решения актуальной на сегодняшний день задачи по импортозамещению. В качестве математического аппарата при проведении анализа системы управления базами данных используется метод анализа иерархий Т. Саати. Для решения поставленной задачи были рассмотрены пять наиболее популярных систем управления базами данных отечественного и зарубежного производства: Oracle, MS SQL Server, PostgreSQL, MySQL, СУБД Ред База Данных. При сравнении систем управления базами данных был выбран ряд критериев: стоимость, функциональные возможности, производительность, кроссплатформенность, место производства. Произведено попарное сравнение баз данных по каждому из критериев. Рассмотрены три варианта сравнения баз данных с разными приоритетами (весовыми наборами критериев): главная роль стоимости при выборе баз данных; преобладание производительности и функциональных возможностей баз данных над стоимостью; импортозамещение как основная задача. Результат расчета показал, что в случае с приоритетом «стоимость» алгоритм предложил свободно распространяемую импортную СУБД PostgreSQL; для варианта с приоритетом «производительность и характеристики» – коммерческую импортную СУБД Oracle; в критерии с приоритетом «место производства» – коммерческую отечественную СУБД Ред База Данных.
Ключевые слова: ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ, АНАЛИЗ, БАЗА ДАННЫХ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ, МЕТОД АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ.
Открыть PDF


В настоящее время в сфере информационных технологий можно выделить две актуальные задачи: 1) использование более доступных аналогов систем управления базами данных (СУБД); 2) импортозамещение программного обеспечения.

Для решения поставленных задач проведено сравнение наиболее популярных СУБД отечественного и зарубежного производства. Среди них к импортным СУБД относятся: Oracle, MS SQL Server, PostgreSQL. Для сравнения добавлены более простая импортная СУБД MySQL и СУБД отечественного производства – СУБД Ред База Данных. Указанные СУБД можно наглядно разделить по двум критериям: стоимость (лицензионные/свободно распространяемые) и место производства (отечественные/импортные) (рисунок).


Существующие СУБД
Modern database management systems 

СУБД
Database management systems

Лицензионные

License

Свободно распространяемые

Freeware

Импортные

Import 
1_1.png
 1_1_1.png
1_1_2.png
1_1_3.png 

Отечественные

Domestic 
1_1_4.png  -


ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУБД

Каждая из приведенных СУБД обладает индивидуальными особенностями, преимуществами  и недостатками, сравнение которых приведено ниже.

Oracle является старейшей СУБД, разрабатываемой с 1979 г. В настоящее время Oracle обладает рядом уникальных технологий, обеспечивающих ей конкурентное преимущество. Как признанный лидер в этой отрасли производства программного обеспечения Oracle владеет почти половиной мирового рынка систем управления базами данных [1].

СУБД MS SQL Server, так же как и СУБД Oracle, можно отнести  к СУБД промышленного уровня. СУБД MS SQL Server обладает широким спектром функциональных возможностей и по своей производительности нисколько не уступает СУБД Oracle. В ряде случаев в качестве СУБД лучше использовать MS SQL Server, как продукт компании Microsoft. Например, если проект написан с использованием технологий Microsoft, в частности на сервере используется операционная система Windows Server или среда разработки .Net, альтернативы MS SQL Server может не быть.

Основное отличие MySQL от СУБД промышленного уровня состоит в том, что MySQL предназначена для решения узкого круга задач. В свою очередь, СУБД промышленного уровня не имеют ограничений в применении, начиная от простой базы данных, обслуживающих сайт или небольшую компанию, и заканчивая огромными мощными хранилищами данных [1].

Преимуществом PostgreSQL перед MySQL является попытка максимально соответствовать стандарту SQL с реализацией самых новых стандартов, что значительно расширяет функциональные возможности данной СУБД.

В основе СУБД Ред База Данных лежат исходные коды импортной свободно распространяемой СУБД с открытым кодом Firebird. Следовательно, СУБД Ред База Данных имеет схожие с СУБД Firebird характеристики. Большим плюсом СУБД Ред База Данных является то, что компания-производитель также производит собственную операционную систему ОС, что обеспечивает хорошую производительность и позволяет конкурировать с Oracle, MS SQL  и PostgreSQL [2].

 

НЕОБХОДИМЫЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА СУБД

Для определения оптимальной СУБД под решение конкретной задачи определим перечень критериев, по которым будем производить их сравнение: стоимость, функциональные возможности, производительность, кроссплатформенность, место производства.

В представленной работе предлагается рассмотреть три варианта возможных приоритетов при выборе СУБД. Во-первых, стоимость покупки и обслуживания должна играть основную роль при выборе СУБД. Во-вторых, функциональные возможности и характеристики СУБД преобладают над ее стоимостью. В-третьих, основным приоритетом при выборе СУБД является импортозамещение.

Для нахождения оптимальной СУБД по предложенным критериям и приоритетам используем метод анализа иерархий Т. Саати [3]. Составим шкалу отношений критериев СУБД (табл. 1).

Используя шкалу отношений критериев, согласно методу анализа иерархий Т. Саати проведем попарное сравнение всех СУБД по каждому из критериев. В результате сравнения получим пять матриц попарных сравнений альтернатив.

Рассмотрим пример составления матрицы по критерию «стоимость» (табл. 2). Найдем произведение элементов каждой строки:

1_1_9.png,                                        (1)

 

где n = 5 – количество элементов в строке; ai,1 … ai,n – элементы i-й строки.

Получим: 

W1 = 0,241; W2 = 0,375; W3 = 3,332; W4 = 3,332; W5 = 1.

 

Рассчитаем нормирующий множитель: 

1_1_10.png                             (2)

 

где n = 5 – количество элементов в строке.

Получим r = 8,28.

Приведем формулу для расчета вектора приоритетов i-й строки:

1_1_12.png,                                                        (3) 

где i = 1, …, n.

Рассчитаем значения вектора приоритетов критерия «стоимость» по каждой строке:

1_1_11.png                                         (4) 

 

 

Произведем аналогичный расчет матриц попарных сравнений СУБД по критериям «функциональные возможности», «производительность», «кроссплатформенность», «место производства» (табл. 3).

По аналогии с расчетом для критерия «стоимость» произведем расчет векторов приоритетов по критериям «функциональные возможности», «производительность», «кроссплатформенность», «место производства» (табл. 4).

Составим матрицу, столбцы которой состоят из векторов приоритетов критериев СУБД:

1_1_13.png(5) 

 

Рассмотрим варианты, когда один из критериев играет более важную роль при выборе СУБД. Составим шкалу отношений критериев СУБД (табл. 5) и матрицы попарного сравнения критериев СУБД с различными приоритетами (табл. 6–8).

Рассчитаем вектор отношения критериев сравнения СУБД с приоритетом «стоимость характеристики место производства», получим:

1_1_14.png  (6)


Для выбора наиболее подходящей СУБД по выбранному приоритету умножим матрицу (5) на вектор b1:

1_1_15.png(7) 

 

Получены следующие результаты: PostgreSQL (0,284), MySQL (0,274), Oracle (0,159), СУБД Ред База Данных (0,157), MS SQL Server (0,120).

Таким образом, наиболее подходящей СУБД с приоритетом, ориентированным на «стои- мость характеристики место производства», является свободно распространяемая импортная СУБД PostgreSQL. Проводя дальнейший анализ полученного результата, заметим, что более дорогая СУБД Oracle за счет преимуществ в производительности и функциональных возможностях незначительно, но обходит более дешевую СУБД Ред База Данных.

Рассчитав вектор отношения критериев сравнения СУБД с приоритетом «характеристики стоимость место производства», получим:

 

1_1_16.png   (8) 

 

Для выбора наиболее подходящей СУБД по выбранному приоритету умножим матрицу (5) на вектор b2.

1_1_17.png(9) 

 

Получены следующие результаты: Oracle (0,357), MS SQL Server (0,232), PostgreSQL (0,149), СУБД Ред База Данных (0,144), MySQL (0,091).

Таким образом, наиболее подходящей СУБД с приоритетом, ориентированным на «характеристики стоимость место производства», является Oracle.

Рассчитав вектор отношения критериев сравнения СУБД с приоритетом «место производства характеристики стоимость», получим:

1_1_18.png (10)

 

Для выбора наиболее подходящей СУБД по выбранному приоритету умножим матрицу (5) на вектор b3.

1_1_19.png(11) 

 

Получены следующие результаты: СУБД Ред База Данных (0,409), Oracle (0,213), MS SQL Server (0,156), PostgreSQL (0,118), MySQL (0,103).

В результате получаем, что наиболее подходящей СУБД с приоритетом, ориентированным на «место производства характеристики стоимость», является СУБД Ред База Данных.

1_1_20.png 

ВЫВОДЫ

Предложенный метод можно использовать при выборе наиболее подходящей СУБД по ряду критериев. Точность результата будет зависеть от количества выбранных критериев и компетентности эксперта, проводящего сравнение СУБД по выбранным критериям.

При поиске более доступных аналогов СУБД можно рассматривать вариант использования бесплатных импортных СУБД при условии, что их функциональных возможностей будет достаточно для решения поставленной задачи.

При решении задачи по импортозамещению нужно учитывать тот факт, что в основе отечественных СУБД лежат исходные коды свободно распространяемых импортных СУБД, а их функциональные возможности зачастую уступают передовым импортным аналогам. 

Таблица 1. Шкала отношений критериев СУБД Table 1. Ratio scale of the database management systems criteria

Степень значимости 

Measure of significance

Определение 

Definition

Объяснение 

Comment

1

Одинаковая значимость 

Equal significance

Два действия вносят одинаковый вклад в достижение цели 

Two actions contribute equally to  the achievement of the goal

3

Некоторое преобладание значимости одного действия над другим 

Some predominance of one action significance over another

Существуют доводы в пользу предпочтения одного из действий, но они недостаточно убедительны 

There are arguments in favor of preferring one of the actions, but they are not convincing enough

5

Существенная или сильная значимость 

Сonsiderable or high significance

Имеются надежные данные или логические суждения для того, чтобы показать предпочтительность одного из действий 

There are reliable data or logical assertions in order to show the preference for one of the actions

7

Очевидная или очень сильная значимость 

Obvious or very high significance

Убедительное свидетельство в пользу одного действия перед другим 

Convincing evidence in favor of one action over another

9

Абсолютная значимость 

Absolute significance

Свидетельства в пользу предпочтения одного действия перед другим в высшей степени убедительны 

Evidences in favor of preferring one action to another is highly convincing

2; 4; 6; 8

Промежуточные значения между двумя соседними суждениями 

Intermediate values between two adjacent assertions

Необходимо компромиссное решение 

A compromise solution is necessary



Таблица 2. Матрица попарного сравнения СУБД по критерию «стоимость» Table 2. Matrix of pairwise comparison of database management systems by the “cost” criterion

Стоимость

Cost

1_1.png
1_1_1.png 1_1_2.png 1_1_3.png 1_1_4.png
1_1.png

1

1/3

1/9

1/9

1/5

1_1_1.png

3

1

1/9

1/9

1/5

1_1_2.png

9

9

1

1

5

1_1_3.png

9

9

1

1

5

1_1_4.png

5

5

1/5

1/5

1


Таблица 3. Матрицы попарных сравнений СУБД по критериям «функциональные возможности», «производительность», «кроссплатформенность», «место производства» Table 3. Matrices of pairwise comparisons of database management systems by the “functionality”, “runtime performance”, “cross-platform software”, and “place of production” criteria

Функциональные возможности

Functionality           

1_1.png 1_1_1.png 1_1_2.png 1_1_3.png 1_1_4.png
1_1.png

1

3

5

7

5

1_1_1.png

1/3

1

5

7

5

1_1_2.png

1/5

1/5

1

3

1

1_1_3.png

1/7

1/7

1/3

1

1/3

1_1_4.png

1/5

1/5

1

3

1

Производительность 

Runtime performance

1_1.png 1_1_1.png 1_1_2.png 1_1_3.png 1_1_4.png
1_1.png

1

3

5

7

5

1_1_1.png

1/3

1

3

5

3

1_1_2.png

1/5

1/3

1

3

1

1_1_3.png

1/7

1/5

1/3

1

1/3

1_1_4.png

1/5

1/3

1

3

1

Кроссплатформенность 

Cross-platform software           
1_1.png 1_1_1.png 1_1_2.png 1_1_3.png 1_1_4.png 
1_1.png      
1_1_1.png  1 1 1
1_1_2.png  1 1 1 1 1
1_1_3.png
 1 1 1 1 1
1_1_4.png  1 1 1 1 1

Место производства 

Place of production           
 1_1.png 1_1_1.png 1_1_2.png 1_1_3.png 1_1_4.png 
1_1.png      
1_1_1.png  1 1 1 1/5
1_1_2.png  1 1 1 1 1/5
1_1_3.png  1 1 1 1 1/5
1_1_4.png  5 5 5 5 5


Таблица 4. Векторы приоритетов критериев СУБД Table 4. Vectors of the criteria priorities of database management systems

Функциональные возможности 

Functionality

Производительность 

Runtime performance

1_1_5.png 1_1_7.png

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

Место производства 

Place of production

1_1_6.png 1_1_8.png


Таблица 5. Шкала отношения критериев сравнения СУБД Table 5. Ratio scale of the comparison criteria of database management systems

Степень значимости 

Measure of significance

Определение 

Definition

Объяснение 

Comment

1

Незначительный 

Insignificant

Влияние критерия незначительно 

Influence of the criterion is insignificant

5

Нейтральный 

Neutral

Влияние критерия нейтрально 

Influence of the criterion is neutral

9

Значительный 

Significant

Влияние критерия значительно 

Influence of the criterion is significant


Таблица 6. Матрицы попарного сравнения критериев СУБД с приоритетом «стоимость» Table 6. Matrices of pairwise comparison of the database management systems criteria with the “cost” priority

Критерии 

Criteria

Стоимость 

Cost

Функциональные возможности 

Functionality

Производительность 

Runtime performance

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

Место производства 

Place of production

Стоимость 

Cost

1

5

5

5

9

Функциональные возможности 

Functionality

1/5

1

1

1

9/5

Производительность 

Runtime performance

1/5

1

1

1

9/5

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

1/5

1

1

1

9/5

Место производства 

Place of production

1/9

5/9

5/9

5/9

1


Таблица 7. Матрицы попарного сравнения критериев СУБД с приоритетом «характеристики» («функциональные  возможности» + «производительность») Table 7. Matrices of pairwise comparison of the database management systems criteria with the “characteristics” priority (“functionality” + “runtime performance”)

Критерии 

Criteria

Стоимость 

Cost

Функциональные возможности 

Functionality

Производительность 

Runtime performance

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

Место производства 

Place of production

Стоимость 

Cost

1

1/5

1/5

1/5

5

Функциональные возможности 

Functionality

5

1

1

1

9

Производительность 

Runtime performance

5

1

1

1

9

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

5

1

1

1

9

Место производства 

Place of production

1/5

1/9

1/9

1/9

1


Таблица 8. Матрицы попарного сравнения критериев СУБД с приоритетом «место производства» Table 8. Matrices of pairwise comparison of the database management systems criteria with the “place of production” priority

Критерии 

Criteria

Стоимость 

Cost

Функциональные возможности 

Functionality

Производительность 

Runtime performance

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

Место производства 

Place of production

Стоимость 

Cost

1

1/5

1/5

1/5

1/9

Функциональные возможности 

Functionality

5

1

1

1

1/5

Производительность 

Runtime performance

5

1

1

1

1/5

Кроссплатформенность 

Cross-platform software

5

1

1

1

1/5

Место производства 

Place of production

9

5

5

5

1

 



← Назад к списку