최근 실시간 서비스의 요구 사항을 갖는 위치 기반 서비스(Location Based Service : LBS)와 텔레매틱스(Telematics) 서비스를 효율적으로 제공하기 위해서 공간 메인 메모리 DBMS에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 공간 메인 메모리 DBMS에서는 시스템 장애가 발생하였을 경우 메인 메모리상의 모든 공간 데이타를 잃어버릴 수 있으므로 데이타베이스의 안정성을 위한 회복 시스템은 매우 중요하다. 회복 시스템에서 로그와 체크포인트 수행 과정 중 발생하는 디스크 입출력은 전체 시스템 성능을 저하하는 중요한 요인이 되고 있다. 그러므로, 공간 메인 메모리 DBMS에서 디스크 입출력을 줄일 수 있는 효율적인 회복 시스템에 대한 연구가 절실히 필요하다. 본 논문에서는 공간 메인 메모리 DBMS를 위한 효율적인 회복 시스템에 대해서 연구하였다. 먼저 로그 기법으로는 디스크 입출력을 줄이고 트랜잭션의 동시성 향상을 위해 사전 완료 기법을 사용하였고, 전체 시스템 성능을 향상시키기 위해 기존의 퍼지-핑퐁 체크포인트 기법에서 발생하는 동일 페이지에 대한 중복 디스크 입출력 문제를 해결한 퍼지-쉐도우 체크포인트 기법을 제안하여 회복 시스템 구현 시 사용하였다. 그리고 마지막으로 본 논문에서 개발한 회복 시스템의 성능 평가를 수행하여 효율성을 입증하였다.
최근 실시간 서비스의 요구 사항을 갖는 위치 기반 서비스(Location Based Service : LBS)와 텔레매틱스(Telematics) 서비스를 효율적으로 제공하기 위해서 공간 메인 메모리 DBMS에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 공간 메인 메모리 DBMS에서는 시스템 장애가 발생하였을 경우 메인 메모리상의 모든 공간 데이타를 잃어버릴 수 있으므로 데이타베이스의 안정성을 위한 회복 시스템은 매우 중요하다. 회복 시스템에서 로그와 체크포인트 수행 과정 중 발생하는 디스크 입출력은 전체 시스템 성능을 저하하는 중요한 요인이 되고 있다. 그러므로, 공간 메인 메모리 DBMS에서 디스크 입출력을 줄일 수 있는 효율적인 회복 시스템에 대한 연구가 절실히 필요하다. 본 논문에서는 공간 메인 메모리 DBMS를 위한 효율적인 회복 시스템에 대해서 연구하였다. 먼저 로그 기법으로는 디스크 입출력을 줄이고 트랜잭션의 동시성 향상을 위해 사전 완료 기법을 사용하였고, 전체 시스템 성능을 향상시키기 위해 기존의 퍼지-핑퐁 체크포인트 기법에서 발생하는 동일 페이지에 대한 중복 디스크 입출력 문제를 해결한 퍼지-쉐도우 체크포인트 기법을 제안하여 회복 시스템 구현 시 사용하였다. 그리고 마지막으로 본 논문에서 개발한 회복 시스템의 성능 평가를 수행하여 효율성을 입증하였다.
Recently, to efficiently support the real-time requirements of LBS and Telematics services, interest in the spatial main memory DBMS is rising. In the spatial main memory DBMS, because all spatial data can be lost when the system failure happens, the recovery system is very important for the stabili...
Recently, to efficiently support the real-time requirements of LBS and Telematics services, interest in the spatial main memory DBMS is rising. In the spatial main memory DBMS, because all spatial data can be lost when the system failure happens, the recovery system is very important for the stability of the database. Especially, disk I/O in executing the log and the checkpoint becomes the bottleneck of letting down the total system performance. Therefore, it is urgently necessary to research about the recovery system to reduce disk I/O in the spatial main memory DBMS. In this paper, we study an efficient recovery system for the spatial main memory DBMS. First, the pre-commit log method is used for the decrement of disk I/O and the improvement of transaction concurrency. In addition, we propose the fuzzy-shadow checkpoint method for the recovery system of the spatial main memory DBMS. This method can solve the problem of duplicated disk I/O on the same page of the existing fuzzy-pingpong checkpoint method for the improvement of the whole system performance. Finally, we also report the experimental results confirming the benefit of the proposed recovery system.
Recently, to efficiently support the real-time requirements of LBS and Telematics services, interest in the spatial main memory DBMS is rising. In the spatial main memory DBMS, because all spatial data can be lost when the system failure happens, the recovery system is very important for the stability of the database. Especially, disk I/O in executing the log and the checkpoint becomes the bottleneck of letting down the total system performance. Therefore, it is urgently necessary to research about the recovery system to reduce disk I/O in the spatial main memory DBMS. In this paper, we study an efficient recovery system for the spatial main memory DBMS. First, the pre-commit log method is used for the decrement of disk I/O and the improvement of transaction concurrency. In addition, we propose the fuzzy-shadow checkpoint method for the recovery system of the spatial main memory DBMS. This method can solve the problem of duplicated disk I/O on the same page of the existing fuzzy-pingpong checkpoint method for the improvement of the whole system performance. Finally, we also report the experimental results confirming the benefit of the proposed recovery system.
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문제 정의
본 논문에서는 회복 시스템의 성능 평가를위해서 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트 기법을 사용한 회복 시스템과 비교 실험을수행하였다. 실험결과를 통해 기존의 시스템보다 본 논문에서 제시한 회복 시스템이 전체시스템 트랜잭션 처리와 체크포인트 수행에서높은 성능 향상을 보였다.
본 장에서는 공간 메인 메모리 DBMS에서의 회복을 위한 기존의 로그 기법과 체크포인트기법들에 대해 살펴본다.
이에 본 논문에서는 공간 메인 메모리 DBMS 에서 효율적인 회복 시스템을 위해 로그와 체크포인트 기법에 대한 연구를 수행하였다. 우선 기존의 로그 기법들을 분석하여 디스크 입출력 감소와 트랜잭션 동시성 형상을 위한 사전 완료 기법을 설계 및 구현하였다.
이에 본 논문에서는 공간 메인 메모리 DBMS를 위한 효율적인 회복 시스템을 설계 및 구현하였다. 회복 시스템은 사전 완료 기법의 로그 기법을 사용하여, 여러 트랜잭션들의 로그를 한번에 로그 화일에 기록함으로서 디스크 입출력 감소가 가능하다.
제안 방법
우선 기존의 로그 기법들을 분석하여 디스크 입출력 감소와 트랜잭션 동시성 형상을 위한 사전 완료 기법을 설계 및 구현하였다. 그리고 기존 대다수의 메인 메모리 DBMS에서 사용하고 있는 핑퐁 갱신(Ping-Pong Update) 기반 퍼지 체크포인트 (Fuzzy Checkpoint) 기법이 가지는 중복된 데이타에 대한 체크포인트 수행과 공간 낭비의 문제점을 개선한 퍼지-쉐도우 (Fuzzy-Shadow) 체크포인트 기법을 제안하고 공간 메인 메모리 DBMS에서 구현하였다.
우선 디스크에 있던 데이타베이스 화일의 기존 페이지들을 이용하여 메인 메모리에 데이타베이스를 적재시킨다. 그리고 앵커 화일에 기록된 로그를 이용하여 UNDO를 수행하고 로그 화일에 기록된 로그를 이용하여 REDO를 수행한다. 이를 단계별로 자세히 기술하면 그림 6과 같다.
0을 사용하였다. 그리고, 본 회복 시스템의 성능 평가를 위해서 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트 기법을 사용한 회복 시스템과 비교 실험하였다.
또한, 회복 시스템은 데이타베이스 일관성을 유지하기 위해 대다수의 메언 메모리 DBMS에서 이용하고 있는 핑퐁 갱신을 기반으로 하는 퍼지 체크포인트 기법에서 발생하는 동일한 페이지에 대한 중복된 체크포인트 수행과 공간 낭비의 문제점을 개선하였다. 즉, 체크포인트 수행 시 공간 메인 메모리 데이타베이스의 더티 페이지를 데이타베이스 화일의 새로운 빈 페이지에 기록하고, 체크포인트 수행 중 시스템 오류 시 기존 페이지를 이용하여 회복하는 퍼지 -쉐도우 체크포인트 기법을 제안하고 적용하였다.
본 논문에서 설계하고 구현한 공간 메인 메모리 DBMS를 위한 회복 시스템은 메인 메모리상의 로그, 데이타베이스 화일, 로그 화일에서 최근 체크포인트 이후 반영되지 않은 완료된 트랜잭션들의 REDO 로그, 그리고 앵커 호 F 일에서 최근 체크포인트 완료 시 수행 중이던 트랜잭션들의 UNDO 로그를 이용하여 회복을 수행한다.
본 논문에서는 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지체크포인트 기법을 개선하여 체크포인트 수행 시 공간 메인 메모리 데이타베이스의 더티 페이지를 데이타베이스 화일의 새로운 빈 페이지에 기록하고, 체크포인트 수행 중 시스템 오류 시 기존 페이지를 이용하여 회복함으로써 데이타베이스 일관성을 유지시켜 주는 퍼지-쉐도우 체크포인트 기법을 제안한다.
본 논문에서는 오류의 종류를 크게 트랜잭션 오류와 시스템 오류로 구분한다. 트랜잭션 오류 시 회복은 해당 트랜잭션에 대해 다음과 같이 수행된다.
우선 기존의 로그 기법들을 분석하여 디스크 입출력 감소와 트랜잭션 동시성 형상을 위한 사전 완료 기법을 설계 및 구현하였다. 그리고 기존 대다수의 메인 메모리 DBMS에서 사용하고 있는 핑퐁 갱신(Ping-Pong Update) 기반 퍼지 체크포인트 (Fuzzy Checkpoint) 기법이 가지는 중복된 데이타에 대한 체크포인트 수행과 공간 낭비의 문제점을 개선한 퍼지-쉐도우 (Fuzzy-Shadow) 체크포인트 기법을 제안하고 공간 메인 메모리 DBMS에서 구현하였다.
체크포인트 수행 중에 오류가 발생한 경우 다음과 같이 회복을 수행한다. 우선 디스크에 있던 데이타베이스 화일의 기존 페이지들을 이용하여 메인 메모리에 데이타베이스를 적재시킨다. 그리고 앵커 화일에 기록된 로그를 이용하여 UNDO를 수행하고 로그 화일에 기록된 로그를 이용하여 REDO를 수행한다.
문제점을 개선하였다. 즉, 체크포인트 수행 시 공간 메인 메모리 데이타베이스의 더티 페이지를 데이타베이스 화일의 새로운 빈 페이지에 기록하고, 체크포인트 수행 중 시스템 오류 시 기존 페이지를 이용하여 회복하는 퍼지 -쉐도우 체크포인트 기법을 제안하고 적용하였다.
대상 데이터
비교한 그래프이다. 이때, 공간 객체는 실수형(Double) 포인트(X, Y)의 객체를 임의로 생성하였고, 입력된 튜플의 수는 5,000, 000개이며, 전체 튜플 입력 중 매 10, 000번째 공간 데이타의 입력 발생 시 마다 체크포인트를 발생시켰다.
비교한 그래프이다. 이때, 공간 객체는 실수형(Double) 포인트(X, Y)의 객체를 임의로 생성하였고, 입력된 튜플의 수는 500, 000개, 1,000, 000 개, 2,000, 000개, 3, 000, 000, 5,000, 000개 이었다. 그림 12의 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트 기법을 사용한 회복 시스템보다 평균 2%의 성능 감소를 보임을 알 수 있다.
그래프이다. 이때, 공간 객체는 실수형(Double) 포인트(X, Y)의 객체를 임의로 생성하였고, 입력된 튜플의 수는 500, 000개, 1,000, 00071 2,000, 000 개, 3, 000, 000개, 5,000, 000개이었다. 그림 10 의 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트기법을 사용한 회복 시스템보다 평균 25%의 성능 향상을 보임을 알 수 있다.
이론/모형
그리고 회복 시스템에서는 디스크 입출력감소와 트랜잭션 동시성 향상을 위해 사전 완료 기법을 사용하였다. 사전 완료 기법은 트랜잭션 연산 수행 과정, 부분 완료 과정, 그리고 완료 과정 순으로 수행된다.
성능/효과
이때, 공간 객체는 실수형(Double) 포인트(X, Y)의 객체를 임의로 생성하였고, 입력된 튜플의 수는 500, 000개, 1,000, 00071 2,000, 000 개, 3, 000, 000개, 5,000, 000개이었다. 그림 10 의 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트기법을 사용한 회복 시스템보다 평균 25%의 성능 향상을 보임을 알 수 있다.
그림 11의 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지체크포인트 기법을 사용한 회복 시스템보다 평균 88%의 성능 향상을 보임을 알 수 있다.
이때, 공간 객체는 실수형(Double) 포인트(X, Y)의 객체를 임의로 생성하였고, 입력된 튜플의 수는 500, 000개, 1,000, 000 개, 2,000, 000개, 3, 000, 000, 5,000, 000개 이었다. 그림 12의 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포인트 기법을 사용한 회복 시스템보다 평균 2%의 성능 감소를 보임을 알 수 있다.
실험결과를 통해 기존의 시스템보다 본 논문에서 제시한 회복 시스템이 전체시스템 트랜잭션 처리와 체크포인트 수행에서높은 성능 향상을 보였다. 향후에는 시스템 오류 발생 후 회복 처리의 성능 향상을 위해 보다 효율적인 데이타베이스 화일 구조에 대한연구가 필요하겠다.
앞의 세 가지 실험결과를 통해 본 논문에서 구현한 퍼지-쉐도우 체크포인트 기법의 회복 시스템이 기존의 핑퐁 갱신 기반 퍼지 체크포언트 기법의 회복 시스템보다 트랜잭션 처리와 체크포인트 수행에서는 우수한 성능을 가짐을 알 수 있으며, 회복 수행 시에는 약간의 성능 감소가 있음을 알 수 있다. 하지만 회복 수행은 시스템 오류가 발생하였을 경우에만 수행되기 때문에 시스템이 정상적으로 동작중인 상황에서는 트랜잭션 처리 성능과 체크포인트 수행 성능이 회복 시스템에서 더욱 중요하다.
후속연구
실험결과를 통해 기존의 시스템보다 본 논문에서 제시한 회복 시스템이 전체시스템 트랜잭션 처리와 체크포인트 수행에서높은 성능 향상을 보였다. 향후에는 시스템 오류 발생 후 회복 처리의 성능 향상을 위해 보다 효율적인 데이타베이스 화일 구조에 대한연구가 필요하겠다.
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