[논문]주기억장치 DBMS의 트랜잭션 성능 평가

이규웅

주기억장치 DBMS의 트랜잭션 성능 평가
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[ $ALTIBASE^{TM}$ ] 시스템은 메인 메모리를 주 저장장치로 사용하는 관계형 주기억장치 DBMS이다. 본 논문에서는 최근 데이터베이스 응용들의 요구사항으로 부각되고 있는 데이터베이스의 고 가용성과 실시간 데이터베이스 시스템의 높은 트랜잭션 처리율을 동시에 보장하기 위하여 $ALTIBASE^{TM}$ 시스템의 구조 및 설계에 대하여 기술하고, 시스템의 설계 요소 기술에 대한 성능 분석 및 평가 결과를 보인다. 표준 성능평가 도구인 Wisconsin 벤치마크 테스트 결과 및 TPC-H 성능평가 결과를 통해 전체 시스템의 가용성을 입증한다. 또한 인덱스 관리 기법 및 트랜잭션 처리 기법에 대하여 기존 다른 기법과의 성능 비교를 통해 설계에 적용된 요소기술의 우수성을 입증한다.

ALTIBASE is the relational main memory DBMS that enables us to develop the high performance and fault tolerant applications. It guarantees the short and predictable execution time as well as the basic functionality of conventional disk-based DBMS. We present the overview of system architecture and the performance analysis with respect to the various design choices. The assorted experiments are performed under the various environments. The results of TPC-H and Wisconsin benchmark tests are described. We illustrate the various performance comparisons under the various index mechanisms, the replication models, the transaction durabilities, and the application structures. A performance study shows the ALTIBASE system can be applied to the wide area of industrial DBMS fields.

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문제 정의

각 트랜잭션 영속성 수준에 따른 성능평가의 결과 및 분석을 통해 영속성이 성능에 미치는 영향을 알아본다.
본 논문에서는 ALTIBASE의 자료 저장 관리자가 고성능을 위해 사용한 여러 기법들을 소개하고 적용된 각 기술에 대해 성능 평가를 통해 우수성을 보인다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
본 논문에서는 주기억 상주 데이터베이스 시스템인 ALTIBASE 시스템에 대한 설계 고려사항과 주요 평가 대상 기술을 언급하였으며, 각 요소 기술들의 성능을 측정하고 분석하였다. 시스템 전체 성능에 많은 영향을 미치는 인덱스 구조와 트랜잭션 처리 방법, 이중화 구조에 대하여 다양한 기술을 적용하였을 때의 변화를 측정하여 각 요소기술이 시스템에 미치는 영향을 분석하였다.

제안 방법

TPC-H 실험 결과를 보이고 있다. HP 플랫폼상에서 TPC-H의 질의어 22개를 실험하여 그 결과값을 즉정하였다. 또한 [그림 3]은 벤치마크 테스트 기관인 위스콘신대학의 벤치마크테스트를 통한 트랜잭션 성능 평가 결과를 보이고 있다.
그러므로, 본 시스템에서는 T-트리 인덱스 구조에 멀티 버전 기술을 제안하고 T-트리의 인덱스 노드에 대하여 버져닝 기술을 통한 동시 접근을 가능하게 하여 인덱스 트리의 변경작업에 대한 병행성을 증가시키고 로킹에 대한 오버헤드를 없앴다. 따라서 물리적인 인덱스 노드의 버전을 통해 로킹 없이 인덱스 트리를 탐색할 수 있다.
지원한다. 따라서 본 절에서는 각각의 인덱스 기법을 제안하는 시스템에 적용하였을 때 성능을 측정한다.
그러나, 기존 시스템에서 사용하던 기법들은 기본 저장 장소가 기억장치로 변환되면서 직접적으로 적용하기 어려운 점이 많다(3). 본 ALTIBASE 시스템은 이러한 문제점들을 해결하여 실시간 응용 및 고성능 트랜잭션 처리율을 요구하는 산업 분야에 실제 적용될 수 있는 주기억상주 DBMS로 개발되었다.
시스템 전체 성능에 많은 영향을 미치는 인덱스 구조와 트랜잭션 처리 방법, 이중화 구조에 대하여 다양한 기술을 적용하였을 때의 변화를 측정하여 각 요소기술이 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 표준 벤치마크 테스트 도구들을 활용하여 전체 시스템의 성능을 측정하여 타 시스템과의 비교를 유도하였고 결과적으로 비교우위에 있음을 알 수 있었다.
실험의 본 목적을 위해 인덱스 생성은 테이블의 가장 기본적인 Char 타입에 대하여 하였으며, 다른 파라미터들도 기본적인 값으로 설정하였다. [그림 3]은 동시 사용자수가 16으로 증가할 때, 각 인덱스 기법을 적용한 트랜잭션의 초당 트랜잭션 실행 개수를 나타내고 있다.
이 성능평가에서는 검색과 변경 두 가지 종류의 트랜잭션과 4가지 영속성 수준에 대해 총 8 개의 성능을 측정하였으며, 동시 사용자 수에 대한 변화율를 측정하였다. 영속성 수준 5는 4 와 유사한 성능을 보이므로 실험에서 제외하였다.
이러한 수요를 만족하기 위해 기존 디스크 기반 데이터베이스 시스템들은 풍부한 메모리 공간을 활용하여 모든 데이터를 메모리에 적재하여 사용할 수 있는 대체 방안을 제시하였다. 그러나 이러한 방법은 순수한 주기억 상주 데이터베이스 관리시스템(MMDBMS)과 그 기능 및 성능 면에서 다르다.
인덱스의 동시 접근성능을 중점적으로 평가하기 위해 동시 사용자 수를 증가하였을 때, 다양항 종류의 트랜잭션에 대한 성능을 B+-트리와 T-트리 인덱스 구조에 대하여 측정하였다. 실험의 본 목적을 위해 인덱스 생성은 테이블의 가장 기본적인 Char 타입에 대하여 하였으며, 다른 파라미터들도 기본적인 값으로 설정하였다.
즉, 하나의 트랜잭션에 대한 시간 제약사항을 만족하기보다는 트랜잭션의 처리율을 높여 전체적인 성능 향상을 위한 방법으로 설계되었다. 따라서 이러한 디스크 기반의 데이터베이스 시스템은 실시간 응용 분야에 적합하지 못하다.

대상 데이터

실험에 사용된 트랜잭션은 모두 4종류, 검색, 삽입, 변경 그리고 삭제 트랜잭션이며, 대상 테이블은 "聞m施"real", "varchaf 등의 여러 가지 속성들로 구성되는 총 20개의 속성을 갖는 단일 테이블이다. 동시 사용자 수는 실험에 따라 단일 사용자에서 50명의 사용자로 변화를 주었으며, 레코드의 개수는 실험에 따라 총 10,000개에서 500,000개의 레코드로 구성하였다. 검색 트랜잭션의 경우 모든 속성을 검색하도록 수행되었으며, 삽입 및 변경 트랜잭션들도 모든 속성들에 대해 삽입 및 변경 작업을 수행하도록 구성하였다.

성능/효과

메모리맵드 파일은 로그 버퍼로 사용하는 경우 디스크의 입출력이 느리거나 운영체제의 부하가 많은 경우 시스템 전체의 성능 저하를 유발할 수 있게 된다. 따라서 트랜잭션의 영속성 수준에 따라 메모리 버퍼와 메모리 맵드 파일 두 종류의 로그 버퍼를 선택적으로 사용할 수 있게 하여, 성능 대비 안정성을 유도할 수 있다. 트랜잭션의 영속성은 모두 5가지 수준으로 제공되며 각 수준에 따른 로그 버퍼 및 기능은 <표 1> 과 같다.
시스템 전체 성능에 많은 영향을 미치는 인덱스 구조와 트랜잭션 처리 방법, 이중화 구조에 대하여 다양한 기술을 적용하였을 때의 변화를 측정하여 각 요소기술이 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 표준 벤치마크 테스트 도구들을 활용하여 전체 시스템의 성능을 측정하여 타 시스템과의 비교를 유도하였고 결과적으로 비교우위에 있음을 알 수 있었다. 본 시스템은 대용량 데이터 저장을 위해 디스크 기반 시스템과의 혼합을 향후 과제로 두고 있다.
본 시스템에서는 앞서 설명하였듯이 5가지 수준의 서로 다른 영속성을 제공하므로써, 이러한 로그 버퍼의 기능을 제어하여 성능을 향상시킬 수 있다. 제공되는 트랜잭션 영속성 수준이 시스템 성능에 미치는 성능 영향을 [그림 4]에 보이고 있다.
대한 성능평가를 보인다. 특히 여러 종류의 시스템 부하에 따른 TPS(Transaction per Second) 값을 집중적으로 평가하여 시간 제약적인 응용 분야에 적합한 시스템임을 보인다. 본 절에서 수행한 모든 실험은 750MHz CPU 4개와 4G 바이트 메모리를 보유한 ”HP RP5470w 플랫폼과 "HP.

후속연구

또한 표준 벤치마크 테스트 도구들을 활용하여 전체 시스템의 성능을 측정하여 타 시스템과의 비교를 유도하였고 결과적으로 비교우위에 있음을 알 수 있었다. 본 시스템은 대용량 데이터 저장을 위해 디스크 기반 시스템과의 혼합을 향후 과제로 두고 있다.

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