[논문]트랜잭션 처리 시스템을 위한 동시성 제어의 기능시험 기법

홍석희

트랜잭션 처리 시스템을 위한 동시성 제어의 기능시험 기법
Functional Testing Techniques for Concurrency Control in Transaction Processing Systems 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.7 no.4, 2003년, pp.805 - 811

홍석희 (경성대학교 컴퓨터과학과)

초록
AI-Helper

정해진 시간 내에 사용자 요구 조건을 충족시키도록 복잡한 소프트웨어를 개발하는 경우 시스템 시험은 중요한 요인이다. 데이터베이스 관리 시스템의 모듈 중 트랜잭션 처리 시스템은 다중 사용자 환경에서 트랜잭션의 수행과 데이터 일관성을 유지하는 중요한 기능을 한다. 본 논문은 트랜잭션 처리 시스템의 동시성 제어 기능이 요구조건을 만족하는지를 체계적이고 자동적으로 시험하기 위한 기법을 제안한다. 다섯 가지 잠금 모드를 지원하는 2단계 잠금 기법을 적용하는 동시성 제어 모듈의 기능을 자동적으로 시나리오 기반의 기능시험을 하고 시험 결과를 사용자에게 제시한다. 또한, 본 논문에서 제안한 기능시험 기법을 실제 데이터베이스 관리 시스템의 모듈 시험 과정에 적용하여 그 타당성을 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper

System test is an important factor in the development process of good quality complex software in time, ensuring user requirements. Transaction processing module of database management systems schedules multiple transactions effectively and ensures that each transaction preserves data consistency. In this paper, we propose automatic functional testing techniques which ensure systematically that the implemented concurrency control function confirms to its requirements. The proposed testing technique tests functions of concurrency control module based on scenario without user intervention, and displays the result of functional testing. Finally, we utilize the proposed functional testing technique in the testing process of a database management system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 트랜잭션 처리 시스템의 중요한 모듈인 동시성 제어 기능을 시험하기 위한 트랜잭션 모델과 기능시험 기법을 제안하였다. 다중 사용자 환경에서 동시성 제어 기능을 체계적이고 효율적으로 시험하게 함으로써 DBMS 개발에 필요한 기간을 단축시킬 수 있다.
본 논문은 트랜잭션 처리 시스템의 동시성 제어 모듈에 대한 기능시험을 체계적이고 효율적으로 수행하기 위한 트랜잭션 모델을 제시하고 기능시험 기법을 제안한다. 동시성 제어 기능은 트랜잭션들 사이에 공유되는 데이터를 일관성 있게 사용하도록 트랜잭션들의 작업을 통제하는 역할을 한다.

가설 설정

본 논문에서 가정하는 트랜잭션 처리 시스템의 동시성 제어 모듈이 제공하는 잠금 모드는 크게 공유 잠금(shared lock)과 배타 잠금(exclusive lock) 등의 두 가지이다. 공유 잠금은 데이터 항목을 읽을 목적으로만 사용함을 의미하기 때문에 동시에 여러 트랜잭션들이 공유 잠금을 획득할 수 있다.

제안 방법

(1) 파일과 레코드 수준의 데이터 항목에 대해서 IS, IX, S, SIX, X 등의 5 가지 잠금 모드가 잘 동작하는지 시험한다.
(2) 파일과 레코드 수준의 데이터 항목에 이미 잠금이 획득되어 있을 때 새로운 잠금을 요청하는 경우 잠금 상승(lock escalation)0] 잘 동작하는지 시험한다.
(3) 파일과 레코드 수준의 데이터 항목에 설정된 잠금을 해제하는 경우 다섯 가지 잠금 모드가 잘 동작하는지 시험한다.
개발자는 다양한 트랜잭션의 동시성 상황을 시나리오의 형태로 기술하고, 이 시나리오를 기능시험 도구를 통해서 실행한다. 시나리오의 실행은 트랜잭션들이 임의의 데이터베이스 작업을 하도록 하며 동시성 제어 모듈을 수행시키면서 기능시험을 실행한다.
기능시험을 적용한 결과 MiDAS의 동시성 제어 모듈의 몇 가지 오류를 발견하였으며 대부분의 시험사례가 성공적인 결과를 보여주었다. 또한, 제안한 시험 기법을 동시성 제어 모듈에 대한 압박 시험 (stress testing)을 할 수도 있었다. 시험 사례의 트랜잭션 수를 상당히 크게 하고 시험대상 레코드의 수도 상당히 증가시킴으로써 동시성 제어 모듈의 기능 및 과부하 상황에서의 압박 시험을 실행할 수 있었다.
개발자는 다양한 트랜잭션의 동시성 상황을 시나리오의 형태로 기술하고, 이 시나리오를 기능시험 도구를 통해서 실행한다. 시나리오의 실행은 트랜잭션들이 임의의 데이터베이스 작업을 하도록 하며 동시성 제어 모듈을 수행시키면서 기능시험을 실행한다. 시나리오의 실행이 완료되면 해당 시험사례에 대한 기능시험의 오류 여부를 개발자에게 알려준다.
시험자는 임의의 시험사례를 작성한 후 시험도구를 통하여 실행한다. 시험도구는 지정된 수만큼의 트랜잭션들로 기능시험을 실행하며 디스크 상의 데이터베이스에 결과 데이터가 저장된다.
데이터베이스 시스템의 하부 구조인 트랜잭션 처리 기능을 포함하고 있는 저장 시스템인 MiDAS을 위한 기능 시험 도구를 개발한 연구가 있다[101 MTS(MiD AS Test Suite)라는 이 시스템은 MiDAS에서 제공되는 모든 API에 대한 체계적이고 자동화된 기능시험 환경을 제공한다. 임의의 기능시험을 기술하는 시나리오를 MTS가 처리하면서 MiDAS에 대한 기능시험을 실행하여 오류를 탐지한다. 그러나, MTS는 가장 상위의 API에 집중된 시험을 하기 때문에 트랜잭션 처리 시스템에 대한 집중적인 기능시험을 지원하기는 쉽지 않다 .
사용자가 예약어와 인자 값을 적절히 기술하여 동시성 제어 기능을 시험할 수 있는 다양한 상황을 생성할 수 있다. 제안한 기능시험 기법은 시험사례에 따라서 자동적으로 동시성 제어 모듈을 시험하며 최종적으로 오류가 존재하는지를 사용자에게 보여준다.

대상 데이터

다양한 형태로 저장된다. 본 논문에서 가정하는 데이터베이스가 제공하는 논리적인 형태는 필드, 레코드, 파일, 볼륨 등으로 볼 수 있으며 필드가 가장 작은 단위의 데이터 형태이다. 동시성 제어 모듈은 잠금의 대상이 되는 데이터 항목의 형태를 파일과 레코드 수준으로만 한정짓는다.
본 논문에서 가정하는 동시성 제어 모듈이 제공하는 잠금 모드는 s, X, IS, IX, SIX, 둥 총 5 가지이다. S와 X 모드는 각각 공유와 배타 잠금 모드에 해당한다.

이론/모형

0 운영체제에서 C 프로그래밍 언어로 구현되었다. 기능시험 도구는 한국전자통신연구원에서 개발한 자료저장 시스템인 MiDAS[4, 5]의 내부 API와 함께 링크되어 트랜잭션 처리 모듈의 기능시험에 적용해보았다. 기능시험을 적용한 결과 MiDAS의 동시성 제어 모듈의 몇 가지 오류를 발견하였으며 대부분의 시험사례가 성공적인 결과를 보여주었다.

성능/효과

연산을 실행하게 한다. 21개의 트랜잭션들이 모든 연산을 완료하면 시험 대상이 된 파일 내의 필드 값을 분석하여 시험 사례의 실행이 성공인지 실패인지를 판단한다.
기능시험 도구는 한국전자통신연구원에서 개발한 자료저장 시스템인 MiDAS[4, 5]의 내부 API와 함께 링크되어 트랜잭션 처리 모듈의 기능시험에 적용해보았다. 기능시험을 적용한 결과 MiDAS의 동시성 제어 모듈의 몇 가지 오류를 발견하였으며 대부분의 시험사례가 성공적인 결과를 보여주었다. 또한, 제안한 시험 기법을 동시성 제어 모듈에 대한 압박 시험 (stress testing)을 할 수도 있었다.
기능시험 기법을 제안하였다. 다중 사용자 환경에서 동시성 제어 기능을 체계적이고 효율적으로 시험하게 함으로써 DBMS 개발에 필요한 기간을 단축시킬 수 있다. 사용자가 예약어와 인자 값을 적절히 기술하여 동시성 제어 기능을 시험할 수 있는 다양한 상황을 생성할 수 있다.
시험 사례가 정상적으로 실행이 종료된 후 모든 레코드의 NuE의 값을 확인하여 위와 같은 결과가 나온다면 시험 사례의 실행은 성공했다고 검증할 수 있다.
또한, 제안한 시험 기법을 동시성 제어 모듈에 대한 압박 시험 (stress testing)을 할 수도 있었다. 시험 사례의 트랜잭션 수를 상당히 크게 하고 시험대상 레코드의 수도 상당히 증가시킴으로써 동시성 제어 모듈의 기능 및 과부하 상황에서의 압박 시험을 실행할 수 있었다.
동시에 실행되는 트랜잭션들 사이의 상호관계를 통제하기 때문에 오류를 발견하기가 쉽지 않다. 제안하는 기능시험 기법을 활용하여 잠금 기법 (locking protocol)을 기반으로 한 동시성 제어 모듈의 오류를 효율적으로 찾을 수 있다.

후속연구

향후 연구 계획은 좀 더 다양한 잠금 모드를 시험할 수 있는 모델과 기법을 연구하고 잠금 기법 외의 다양한 동시성 제어 기법에 대한 기능 시험 모델도 제안하고자 한다.

참고문헌 (11)

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마경호, '멀티미디어 데이터 처리를 위한 확장 관계 DBMS의 설계 및 구현', 동계 데이터베이스 학술대회 논문집, Vol. 11, No.1, 1995
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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