Entwicklung und Evaluation semistatischer Operatorgraphen für SPARQL-Anfragen auf FPGAs

- Bachelorarbeit -


Beschreibung:
Stetig wachsende Datenmengen verlangen neue Konzepte, um diese Datenmengen in akzeptablen Anwortzeiten zu verarbeiten und abfragen zu können. Im Kontext des Semantic Web haben sich spezialisierte Datenbanken entwickelt, um diese Anforderungen mittels Software zu lösen. Aus dem LUPOSDATE-Projekt ist eine solche hocheffiziente Semantic Web Datenbank hervorgangen.

Neben optimaler Software besteht des Weiteren der Trend zu aufgabenoptimierter Hardware. Besonders im Bereich der rekonfigurierbaren Hardware haben sich hier FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) etabliert. Die Möglichkeit des nachträglichen Umkonfigurierens (In the field) des FPGAs und der damit einhergehenden Flexiblität, machen den FPGA speziell in der Anfrageverarbeitung interessant.

In vorherigen Arbeiten wurde bereits ein Übersetzer entwickelt, welcher die bestehende Query-Struktur der Semantic Web Datenbank LUPOSDATE (d.h. in Software) aufgreift und diese mit Hilfe der existierenden VHDL-Beschreibungen einzelner Operatoren nach einem Baukastensystem nachbildet. In weiteren Schritten wird aus dieser VHDL-Beschreibung eine für den FPGA geeignete Konfiguration erstellt. Insbesondere dieser letzte Schritt kann mit aktuell verfügbaren Tools Minuten bis Stunden benötigen, so dass der aktuelle Entwicklungsschritt nicht als Produktivsystem einsetzbar ist.

Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung des bestehenden Framworks um semistatische Operatorgraphen. Dabei wird eine allgemeine Beschreibung eines (oder mehrerer) Operatorgraphen bereits zur Systementwicklungszeit auf dem FPGA konfiguriert. Die eigentlichen Operatoren werden jedoch vorab als Blackblox ohne Funktion ersetzt. Zur Systemlaufzeit soll jede Blackbox mittels partieller Rekonfiguration dynamisch durch bereits vorab übersetzte konkrete Operatoren ersetzt werden und ggf. Einfluss auf die finale Struktur des Operatorgraphen nehmen. 

Anforderungen/Kenntnisse:
- Java
- Datenbanksysteme
- VHDL

Bearbeitung:
Holger Festerling

Ergebnis:
Die Ausarbeitung kann im Institut für Informationssysteme angefordert werden.

Betreuung

Dipl. Inf. Stefan Werner
Institut für Informationssysteme
Ratzeburger Allee 160 (Gebäude 64 - 2. OG)
23562 Lübeck
Telefon: 0451 / 500 5704