<link rel="stylesheet" href="styles.f3b1fba60ec7970c.css">

Методи денормалізації для сховищ даних IOT: балансування продуктивності запитів і надлишковості даних

Анотація

Стаття досліджує вплив технік денормалізації на продуктивність запитів у сховищах даних IoT, зберігаючи прийнятну надлишковість даних. Проведено аналіз нормалізованих і денормалізованих підходів у середовищі розумних будинків на базі Azure Synapse. Емпіричні тести (10 000–5 млн записів) показали, що стратегічна денормалізація разом із колонковим зберіганням покращує продуктивність до 94%. Аналіз чотирьох технік оптимізації (Join Reduction, Columnar Storage, Query Complexity Optimization, Temporal Scaling Optimization) показав, що денормалізація збільшує початкові вимоги до сховища на 16% (120 ГБ vs. 103,5 ГБ), але ефективне стиснення зменшує кінцевий розмір на 50,4% (17,1 ГБ vs. 34,5 ГБ). Дослідження пропонує рекомендації щодо балансування продуктивності та надлишковості даних у високошвидкісних IoT-середовищах.
This article explores the impact of denormalization techniques on query performance in IoT data warehouses while maintaining acceptable data redundancy. It analyzes normalized and denormalized approaches in a smart home IoT environment using Azure Synapse. Empirical testing (10,000–5 million records) shows that strategic denormalization combined with columnar storage optimization improves performance by up to 94%. Evaluating four key optimization techniques (Join Reduction, Columnar Storage, Query Complexity Optimization, Temporal Scaling Optimization), we find that denormalization initially increases storage needs by 16% (120 GB vs. 103.5 GB), but columnar compression reduces the final storage size by 50.4% (17.1 GB vs. 34.5 GB). The study provides practical insights into balancing query performance and data redundancy in high-speed IoT environments.

Опис

УДК

Мова

Бібліографічний опис

Талах М. В., Дворжак В. В., Ушенко Ю. О. Методи денормалізації для сховищ даних iot: балансування продуктивності запитів і надлишковості даних // Оптико-електроннi iнформацiйно-енергетичнi технологiї. 2025. № 1. С. 72-81. URI: https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/785.

Схвалення

Рецензія

Доповнено

Цитується в

Список використаної літератури (11)

  1. Sawalha, S., & Al-Naymat, G. Towards an Efficient Big Data Management Schema for IoT. Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences, 34(2), 2021. DOI:10.1016/j.jksuci.2021.09.013.
  2. Shin, S., & Sanders, G. L. Denormalization Strategies for Data Retrieval from Data Warehouses. Decision Support Systems, 42(1), 2006, 267-282. DOI:10.1016/j.dss.2004.12.004.
  3. Perera, S., Pinto, A., Sewmini, H., Ulugalathenne, A., Thelijjagoda, S., & Karunarathna, N. Influence of IoT on Warehouse Management Performance in the Global Context: A Critical Literature Review. 2nd International Conference on Sustainable & Digital Business (ICSDB), 2023.
  4. Ejaz, M., Kumar, T., Ylianttila, M., & Harjula, E. Performance and Efficiency Optimization of Multi-layer IoT Edge Architecture. 2020 2nd 6G Wireless Summit (6G SUMMIT), 2020, Levi, Finland. DOI:10.1109/6GSUMMIT49458.2020.9083896.
  5. Yu, T., & Wang, X. Real-Time Data Analytics in Internet of Things Systems. Handbook of Real-Time Computing, 2020, 1-28. Springer, Singapore. DOI:10.1007/978-981-4585-87-3_38-1.
  6. Chaudhari, A. V., & Charate, P. A. Data Warehousing for IoT Analytics. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 11(6), 2024, 311-222. e-ISSN: 2395-0056, p-ISSN: 2395-0072.
  7. Johnson, R., & Smith, P. Optimizing Data Warehouse Schemas for IoT Applications. IEEE Transactions on Big Data, 9(2), 2023, 145-160.
  8. Martinez, A., & Lee, B. Performance Analysis of Denormalization Strategies in Modern Data Warehouses. Journal of Database Management, 35(1), 2024, 23-42.
  9. Chen, H., Wang, L., & Zhang, K. IoT Data Management: Balancing Performance and Storage Efficiency. ACM Transactions on Database Systems, 48(3), 2023, 1-28.
  10. Wilson, M., & Thompson, J. Real-Time Analytics in IoT Environments: Challenges and Solutions. Big Data Research, 31, 2023, 100294.