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주기억장치 데이타베이스 시스템을 위한 실시간 정적 로킹 기법의 설계 및 구현
Design and Implementation of Real-Time Static Locking Protocol for Main-memory Database Systems 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 데이타베이스, v.29 no.6, 2002년, pp.464 - 476  

김영철 (한국전자통신연구원) ,  유한양 (한국전자통신연구원) ,  김진호 (강원대학교 컴퓨터과학과) ,  김준 (한국전자통신연구원) ,  서상구 (광운대학교 경영정보학과)

초록
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모든 데이타를 주기억장치에 상주시키는 주기억장치 데이타베이스 시스템은 고성능 실시간 트랜잭션 처리에 적합하다. 주기억장치 데이타베이스 시스템에서 트랜잭션이 데이타베이스에 접근하는 시간이 매우 짧기 때문에 동시성 제어를 위해 이단계 로킹 기법을 사용할 경우, 로크 충돌이 일어날 확률이 적은 반면에, 데이타 객체를 접근할 때마다 수행해야 하는 로킹 연산의 부하는 트랜잭션 수행시간에 비해 상대적으로 큰 비중을 차지하게 된다. 본 논문에서는 로킹 연산의 부하를 최소화하면서 트랜잭션의 우선 순위를 반영한 실시간 정적 로킹 기법을 설계하고, 이를 주기억장치 실시간 데이타베이스 시스템인 Mr.RT에서 구현하였다. 또한 이단계 로킹 기법을 기반으로 하는 기존의 실시간 동시성 제어 기법들(2PL-PI, 2PL-HP)과의 성능 비교를 통하여 실시간 정적 로킹 기법이 보다 좋은 성능을 보임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Main-memory database systems which reside entire databases in main memory are suitable for high-performance real-time transaction processing. If two-phase locking(2PL) as concurrency control protocol is used for the transactions accessing main-memory databases, however, the possibility of lock conf...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 위해 로크를 대기하고 있는 트랜잭션의 우선 순위를 고려하여 높은 우선 순위를 갖는 트랜잭션이 로크 충돌로 오랫동안 대기하지 않도록 하는 로크 요청 알고리즘과 수행을 완료한 트랜잭션이 로크를 해제하면서 다음에 로크를 허용할 트랜잭션을 결정할 때도 로크를 대기하고 있는 트랜잭션의 우선 순위에 따라 로크를 허용하는 로크 해제 알고리즘을 설계하였다. 그리고 이를 주기억장치 실시간 데이타베이스 시스템으로 개발된 Mr.RT[研에서 구현하고, 기존의 실시간 동시성 제어 기법들과의 성능비교를 통해 성능이 우수함을 보이고자 한다.
  • 디스크 기반 데이타베이스 시스템에서 설계된 이단계 로킹 기법올 기반으로 하는 기존 실시간 동시성 제어 기법들을 주기억장치 데이타베이스 시스템에 적용할 경우, 복잡한 로크 테이블 조작으로 인하여 로킹 연산의 부하가 크며, 트랜잭션이 수행 도중에 로크 충돌로 대기하거나 교착상태로 철회됨으로써 마감시간내에 수행을 완료하지 못하게 된다. 따라서 이 논문에서는 주기억장치 데이타베이스 시스템에 적합한 실시간 동시성 제어 기법으로 실시간 정적 로킹 기법을 설계하고 구현하였다.
  • 본 논문에서는 주기억장치 데이타베이스 시스템에서 로킹 연산의 비용을 줄이면서 실시간 트랜잭션들의 동시성 제어에 적합한 실시간 정적 로킹 기법을 설계하고 구현하였다. 실시간 정적 로킹 기법은 트랜잭션의 시작 시점에 모든 로크를 한꺼번에 요청하는 정적 로킹 기법[6]에 바탕을 두고 있다.
  • 본 논문에서는 테이블을 로킹 단위로 사용함으로써 트랜잭션이 어떠한 테이블을 접근할 것인지를 SQL 문장에서 미리 알 수 있다. 즉, 예를 들어 SQL의 데이타조작문(Data Manipulation Lan훔uage) 의 경우에서 처럼 트랜잭션이 접근하려는 테이블을 알 수 있다.
  • 또한 일부에서는 전체 데이타베이스를 로킹 단위로 사용한다. 이는 결국 트랜잭션들이 순차적으로 수행되는 것으로 동시성 제어에 필요한 비용을 제거함으로써 시스템의 성능을 높이고자 하는 것이다. 하지만 이러한 경우 한 트랜잭션이 완전히 종료될 때까지 다른 모든 트랜잭션들이 대기해야 하므로 트랜잭션의 마감시간을 보장하는데 매우 취약하다.
  • 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. 하지만 본 논문에서는 로킹을 기반으로 하는 실제 시스템인 Mr.RT 상에서 실시간 동시성 제어 기법들의 성능을 평가하기 위한 것으로 이러한 기법들과의 성능비교는 고려하지 않았다.

가설 설정

  • 요청하는 로크와 상관없이 충돌이 발생하지 않는다.
  • 시스템에 도착하는 각 트랜잭션은 우선 순위, 접근할 테이블, 읽거나 쓸 레코드 개수 등을 매개변수로 갖는다. 트랜잭션은 마감 시간이 지나더라도 수행을 계속하도록 하는 소프트 실시간 트랜잭션을 가정하였다.
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참고문헌 (25)

  1. P. S. Yu, K. L. Wu, K. L. Lin, and S. H. Son, 'On Real-Time Databases: Concurrency Control and Scheduling,' Proc. of the IEEE Vol. 82, No. 1, 1994 

  2. 실시간 데이타베이스 특집, 한국정보과학학회지, 제11권, 제1호, 1993 

  3. 황규영, 장지웅, 이영구, 김원영, '주기억 장치 데이타베이스를 위한 저장시스템,' 한국정보과학학회지, 제14권, 제2호, 1996 

  4. R. Abbott and H. Garcia-Molina. 'Scheduling Real-Time Transactions: A Performance Evaluation,' ACM Trans. on Database Systems, Vol. 17, No. 3, 1992 

  5. O. Ulusoy and A. Buchmann, 'A Real-Time Concurrency Control Protocol for Main-Memory Database Systems,' Information Systems, Vol. 23, No. 2, 1998 

  6. P. Bernstein, V. Hadzilacos, and N. Goodman, Concurrency Control and Recovery in Database Systems, Addison-Wesley, 1987 

  7. K. Y. Lam, S. L. Hung and S. H. Son, 'On Using Real-Time Static Locking Protocols for Distributed Real-Time Databases,' Journal of Real-Time Systems, Vol. 13, No. 2, 1997 

  8. 차상균, 박장호, 박병대, 이성직, ' $M_2$ RTSS: 주메모리 실시간 저장 시스템,' 한국정보과학학회지, 제14권, 제2호, 1996 

  9. A. Bestavros and S. Braoudakis, 'SCC-nS: A Family of Speculative Concurrency Control Algorithms for Real-Time Databases,' Proc. Third Int'l Workshop Responsive Computer Systems, 1993 

  10. J. R. Haritsa, M. J. Carey, and M. Livny, 'On Being Optimistic about Real-Time Constraints,' Proc. ACM Syrnp, Principles of Database Systems, 1990 

  11. J. R. Haritsa, M. J. Carey, and M. Livny, 'Dynamic Real-Time Optimistic Concurrency Control,' Proc. IEEE Real-Time Systems Symp., 1990 

  12. J. Huang, J. Stankovic, K. Ramamritham, and D. Towsley, 'Experimental Evaluation of Real-Time Optimistic Concurrency Control Schemes,' Proc. 17th Int'l Conf. Very Large Data Bases, 1991 

  13. J. Huang, J. Stankovic, D. Towsley, and K. Ramamritham, 'Experimental Evaluation of Realtime Transaction Processing,' Proc. IEEE Real Time Systems Symp., 1989 

  14. J. Lee and S. H. Son, 'Concurrency Control Algorithms for Real-Time Database Systems,' Performance of Cincurrency Control Mechanisms in Centralized Database Systems, 1995 

  15. J. Lee and S. H. Son, 'Using Dynamic Adjustment of Serialization Order for Real-Time Database Systems,' Proc, IEEE Real-Time Systems Symp., 1993 

  16. Y. Lin and S. H. Son, 'Concurrency Control in Real-Time Databases by Dynamic Adjustment of Serialization Order,' Proc, IEEE Real-Time Systems Symp., 1990 

  17. A. Datta and S. H. Son, 'A Study of Concurrency Control in Real-Time, Active Database Systems,' IEEE Trans. on Knowledge and Data Engineering, Vol. 14, No. 3, 2002 

  18. H. Garcia-Molina and K. Salem, 'Main Memory Database Systems: An Overview,' IEEE Trans. on Knowledge and Data Engineering, Vol. 4, No. 6, 1992 

  19. Gray and A. Reuter, Transaction Processing: Concepts and Techniques, Morgan Kaufmann, 1993 

  20. J. Huang, J. Stankovic, K. Ramamritham and D. Towsley, 'On Using Priority Inheritance In Real-Time Databases,' IEEE Real-Time Systems Symp., 1991 

  21. B. Kao and H. Garcia-Molina, 'An Overview of Real-Time Database Systems,' Advances in Real-Time Systems, pp, 463-486, Prentice Hall, 1995 

  22. L. Sha, R. Rajkumar and J. P. Lehoczky, 'Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time Synchronization,' IEEE Trans. on Computers, Vol. 39, No. 9, 1990 

  23. B. Stroustrup, The C++ Programming Language, Addison-Wesley, 1991 

  24. Sun Microsystems, Inc., Multithreaded Programming Guide, 1994 

  25. O. Ulusoy and A. Buchmann, 'Exploiting Main Memory DBMS Features to Improve Real Time Concurrency Control Protocols,' ACM SIGMOD Record, Vol. 25, No. 1, 1996 

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