플래시 메모리 데이터베이스를 위한 플래시 인지 트랜잭션 관리 기법

변시우 ( Byun Si Woo ) 한국인터넷정보학회 2005 인터넷정보학회논문지 Vol.6 No.1

플래시 메모리는 이동형 컴퓨팅 환경에서 휴대용 정보기기를 지원하는 우수한 미디어이다. 플래시 메모리는 비휘발성, 낮은 전력소모, 빠른 데이터 접근 속도 등의 특징으로 휴대용 정보기기용 데이터베이스의 핵심 저장 모듈이 되었다. 하지만, 일반 RAM 메모리에 비하여 상대적으로 느린 연산 특성을 고려하여 기존의 트랜잭션 처리 기법을 개선할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 논문은 플래시 인지 트랜잭션 관리(Flash-Aware Transaction Management: FATM) 기법을 제안한다. FATM은 SRAM과 W-cache 를 활용하여 트랜잭션 처리 성능을 높인다. 또한, 성능 검증을 위하여 시뮬레이션 모델을 제안하였으며, 실험 결과 분석을 통하여 FATM이 기존의 트랜잭션 처리 기법보다 우수함을 확인하였다. Flash memories are one of best media to support portable computers in mobile computing environment. The features of non-volatility, low power consumption, and fast access time for read operations are sufficient grounds to support flash memory as major database storage components of portable computers. However, we need to improve traditional transaction management scheme due to the relatively slow characteristics of flash operation as compared to RAM memory. In order to achieve this goal, we devise a new scheme called flash-aware transaction management (FATM). FATM improves transaction performance by exploiting SRAM and W-Cache. We also propose a simulation model to show the performance of FATM. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that FATM scheme outperforms the traditional scheme.

대용량 컬럼 저장소를 위한 교차 압축 이중화 기법

변시우(Byun, Si-Woo) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.5

컬럼-기반 데이터베이스 저장소는 우수한 입출력 성능으로 대용량 데이터 분석 시스템을 위한 매우 진보적 인 모델이다. 전통적인 데이터 저장소는 빠른 쓰기 연산을 위하여 한 레코드의 속성들을 하드 디스크에 연속적으로 배치되어 있는 가로-지향 저장 모델을 활용하였다. 하지만 검색이 대부분인 데이터웨어하우스 시스템을 위해서는 월 등한 판독 성능 때문에 컬럼-지향 저장소가 더 적합한 모델이 되고 있다. 또한 최근에는 MLC 플래시 메모리를 사용 한 SSD가 고속 데이터 분석 시스템을 위한 적합한 저장 매체로 인식되고 있다. 본 논문에서는 고속 컬럼-지향 데이터 저장소 모델을 도입하고, 고속 컬럼-지향 데이터웨어하우스 시스템을 위한 교 차 압축 이중화를 활용하는 새로운 저장소 관리 기법을 제안한다. 본 저장소 관리 기법은 두 개의 MLC SSD에 기반 하며, 압축과 비압축된 세그먼트의 교차 이중화를 통하여 높은 CPU 및 입출력 부하에서도 우수한 저장 성능과 안정 성을 얻는다. 성능 평가 결과를 통하여 본 저장소 관리 기법이 기존 기법보다 컬럼 세그먼트 갱신 처리치 및 그 응답 시간 측면에서 더 우수함을 확인하였다. The column-oriented database storage is a very advanced model for large-volume data analysis systems because of its superior I/O performance. Traditional data storages exploit row-oriented storage where the attributes of a record are placed contiguously in hard disk for fast write operations. However, for search-mostly datawarehouse systems, column-oriented storage has become a more proper model because of its superior read performance. Recently, solid state drive using MLC flash memory is largely recognized as the preferred storage media for high-speed data analysis systems. In this paper, we introduce fast column-oriented data storage model and then propose a new storage management scheme using a cross compressed replication for the high-speed column-oriented datawarehouse system. Our storage management scheme which is based on two MLC SSD achieves superior performance and reliability by the cross replication of the uncompressed segment and the compressed segment under high workloads of CPU and I/O. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that our storage management scheme outperforms the traditional scheme in the respect of update throughput and response time of the column segments.

분할된 압축 인덱스를 이용한 컬럼-지향 플래시 스토리지의 검색 성능 개선

변시우(Byun, Si-Woo) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.1

대부분의 기존 데이터베이스들은 빠른 저장 성능을 얻기 위하여 한 레코드의 속성들을 하드 디스크에 연속 적으로 배치하는 레코드-지향 저장 모델을 사용하였다. 하지만 검색이 대부분인 데이터웨어하우스 시스템에는 월등한 읽기 성능 때문에 컬럼-지향 저장 방식이 적합한 모델이 되고 있다. 또한, 현재 플래시 메모리가 고속 데이터베이스 시스템을 위한 선호 저장 매체로 인정되고 있다. 본 논문에서는 고속 컬럼-지향 데이터베이스 모델을 도입하고, 고속 컬럼-지향 데이터웨어하우스 시스템을 위한 컬럼- 인지 인덱스 관리 기법을 제안한다. 본 인덱스 관리 기법은 개선된 B트리에 기반하며, 중간 노드와 리프노드에서 내 장 플래시 인덱스와 빈공간 압축을 통하여 높은 검색 성능을 얻는다. 성능 평가 결과를 기반으로 본 인덱스 관리 기 법이 기존 기법보다 검색 처리 및 응답 시간 측면에서 더 우수함을 확인하였다. Most traditional databases exploit record-oriented storage model where the attributes of a record are placed contiguously in hard disk to achieve high performance writes. However, for search-mostly datawarehouse systems, column-oriented storage has become a proper model because of its superior read performance. Today, flash memory is largely recognized as the preferred storage media for high-speed database systems. In this paper, we introduce fast column-oriented database model and then propose a new column-aware index management scheme for the high-speed column-oriented datawarehouse system. Our index management scheme which is based on enhanced B⁺-Tree achieves high search performance by embedded flash index and unused space compression in internal and leaf nodes. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that our index management scheme outperforms the traditional scheme in the respect of the search throughput and response time.

하이브리드 저장 시스템을 위한 내장형 노드 캐시 관리

변시우(Byun Si Woo),허문행(Hur Moon Haeng),노창배(Roh Chang Bae) 대한전기학회 2007 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2007 No.4

대용량 데이터 복구를 위한 쉐도우 페이지 관리

변시우(Si-Woo Byun),방규선(Kyu-Sun Bang) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

최근 누적되는 대용량 데이터의 고속화로서 칼럼-기반 스토리지 기술이 우수한 입출력 성능을 보이고 있다. 특히, 검색이 대부분인 데이터웨어하우스 시스템을 위해서는 월등한 판독 성능 때문에 칼럼-지향 저장소가 더 적합한 모델이 되고 있다. 본 연구에서는 칼럼-기반 데이터베이스 환경을 위한 데이터베이스 회복기법을 분석하고, 쉐도우 페이징 기법이 대안이 될 수 있음을 기초 실험을 통하여 그 가능성을 제시한다.

하이브리드 하드디스크 시스템을 위한 플래시 노드 캐싱 기법

변시우(Byun, Si-Woo) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.6

하드 디스크는 25년 이상 절대적인 데이터 저장장치이었다. 하지만, 최근에는 하드디스크에 플래시 메모리를 융합한 하이브리드 시스템이 차세대 주요 저장 시스템으로 각광받고 있다. 하이브리드 디스크는 향상된 데이터 입출력과, 전력 감소와 부팅 시간 단축 등의 장점으로 주요 데이터베이스로 충분한 능력을 보이고 있다. 그러나 기존의 디스크 기반의 B-Tree 계열의 인덱스 관리 방법은 하이브라드 디스크에 적합하지 않으므로, 개선되어야 한다. 본 논문에서는 플래시 메모리에 비하여 낮은 처리 성능을 가지는 하드 디스크의 단점을 보완한 플래시 노드 캐싱 기반의 인덱스 관리 기법을 제안한다. 본 기법은 하드 디스크 접근 부하를 줄이기 위하여, 유휴중인 리프 노드의 여유공간을 이용하여 데이터를 캐성하여, 입출력 성능을 개선한다. 성능평가 결과로서 본 기법이 기존의 기법보다 개선되었음을 입증하였다. The conventional hard disk has been the dominant database storage system for over 25 years. Recently, hybrid systems whichincorporate the advantages of flash memory into the conventional hard disks are considered to be the next dominant storage systems. Their features are satisfying the requirements like enhanced data I/O, energy consumption and reduced boot time, and they are sufficient to hybrid storage systems as major database storages. However, we need to improve traditional index management schemes based on B- Tree due to the relatively slow characteristics of hard disk operations, as compared to flashmemory. In order to achieve this goal, we propose a new index management scheme called FNC-Tree. FNC-Tree-based index management enhanced search and updateperformance by caching data objects in unused free area of flash leaf nodes to reduce slow hard disk I/Os in index access processes. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that our scheme outperforms the traditional index management schemes.

컬럼-기반 데이터베이스를 위한 그림자 복구

변시우(Byun, Si-Woo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.4

컬럼-기반 데이터베이스 저장소는 우수한 입출력 성능으로 대용량 데이터 트랜잭션을 위한 매우 진보적인 모델이다. 전통적인 데이터 저장소는 빠른 쓰기 연산을 위하여 한 레코드의 속성들을 하드 디스크에 연속적으로 배치되어 있는 가로-지 향 저장 모델을 활용하였다. 하지만 검색이 대부분인 데이터웨어하우스 시스템을 위해서는 월등한 판독 성능 때문에 컬럼-지 향 저장소가 더 적합한 모델이 되고 있다. 또한 최근에는 플래시 메모리를 사용한 SSD가 고속 데이터 분석 시스템을 위한 적합한 저장 매체로 인식되고 있다. 본 연구에서는 플래시 미디어 파일 시스템을 기반으로 하는 컬럼-기반 데이터베이스 환경을 위한 새로운 트랜잭션 회복기법 (CoSR)을 제안한다. 제안 기법은 기존의 쉐도우 페이징 기법을 개선하여 플래시 파일 시스템에서 새로운 블록에 데이터를 저장할 경우 무효화되어 폐기되는 이전 데이터 블록을 재활용하였다. 이를 위하여 제안된 컬럼-기반 쉐도우 복구 기법에 재 활용 쉐도우 리스트 구조를 활용하였다. 제안 기법은 기존 쉐도우 페이징기법의 최대 단점인 쉐도우 페이지 관련 추가 저장 공간의 부담을 최소화하고, 기존 복구 기법에서 컬럼 데이터 압축에 기인한 입출력 성능저하를 최소화 할 수 있다. 실험 분석 결과를 통하여 CoSR기법이 기존 기법보다 17% 더 우수함을 확인하였다. The column-oriented database storage is a very advanced model for large-volume data transactions because of its superior I/O performance. Traditional data storages exploit row-oriented storage where the attributes of a record are placed contiguously in hard disk for fast write operations. However, for search-mostly data warehouse systems, column-oriented storage has become a more proper model because of its superior read performance. Recently, solid state drive using flash memory is largely recognized as the preferred storage media for high-speed data analysis systems. In this research, we propose a new transaction recovery scheme for a column-oriented database environment which is based on a flash media file system. We improved traditional shadow paging schemes by reusing old data pages which are supposed to be invalidated in the course of writing a new data page in the flash file system environment. In order to reuse these data pages, we exploit reused shadow list structure in our column-oriented shadow recovery(CoSR) scheme. CoSR scheme minimizes the additional storage overhead for keeping shadow pages and minimizes the I/O performance degradation caused by column data compression of traditional recovery schemes. Based on the results of the performance evaluation, we conclude that CoSR outperforms the traditional schemes by 17%.

플래시메모리-SSD의 인덱스 연산 성능 향상을 위한 압축된 핫-콜드 클러스터링 기법

변시우(Byun, Si-Woo) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.1

SSD는 데스크탑 및 이동형 컴퓨터의 저장 장치를 지원하는 우수한 미디어이다. SSD는 비휘발성, 낮은 전력 소모, 빠른 데이터 접근 속도 등의 특징으로 데스크탑 및 서버용 데이터베이스의 핵심 저장 요소가 되었다. 하지만, 일반 RAM 메모리에 비하여 상대적으로 느린 연산 특성을 고려하여 기존의 전통적인 인덱스 관리 기법을 개선할 필 요가 있다. 이를 위하여, 본 논문은 CHC-Tree 라고 하는 압축된 핫-콜드 클러스터링에 기반하는 새로운 인덱스 관리 기법을 제안한다. CHC-Tree는 인덱스 노드를 핫-콜드 세그먼트로 분류하며, 인덱스 노드의 키와 포인터를 압축한다. 콜드 세그먼트의 비활용노드의 오프셋 압축으로 느린 쓰기연산의 부담을 줄인다. 또한, 실험 결과를 통하여 기존의 B-Tree 기반의 인덱스 관리 기법보다 인덱스 검색 연산에서 26%, 인덱스 수정 연산에서 23% 이상 우수함을 확인하였다. SSDs are one of the best media to support portable and desktop computers' storage devices. Their features include non-volatility, low power consumption, and fast access time for read operations, which are sufficient to present flash memories as major database storage components for desktop and server computers. However, we need to improve traditional index management schemes based on B-Tree due to the relatively slow characteristics of flash memory operations, as compared to RAM memory. In order to achieve this goal, we propose a new index management scheme based on a compressed hot-cold clustering called CHC-Tree. CHC-Tree-based index management improves index operation performance by dividing index nodes into hot or cold segments and compressing pointers and keys in the index nodes and clustering the hot or cold segments. The offset compression techniques using unused free area in cold index node lead to reduce the number of slow erase operations in index node insert/delete processes. Simulation results show that our scheme significantly reduces the write and erase operation overheads, improving the index search performance of B-Tree by up to 26 percent, and the index update performance by up to 23 percent.

고속 SSD와 대용량 HDD를 위한 하이브리드 저장 시스템에 대한 연구

변시우(Byun, Si-Woo),허문행(Hur, Moon-Haeng) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

최근 산업체나 연구소에서 사용되는 중대형 데이터 서버에서 발생하는 가장 큰 오버헤드(bottleneck)중의 하나가 바로 저장 시스템이라 할 수 있다. 대표적인 저장 시스템으로서 전통적인 하드디스크 드라이브(HDD)와 더불어 최근 상용화된 Solid State Drive(SSD)가 주목 받기 시작하였다. 본 연구의 목표는이러한 대용량 HDD 및 고속 SSD에 대하여, 저장 장치로서의 약점을 상호 보완하면서, 장점을 강화하여, 최종적으로 입출력 성능을 극대화할 수 있는 새로운 융합형 데이터 저장 시스템(Hybrid-RAID) 개발이다. Hybrid 저장 시스템 개발을 위한 최근의 기술 연구 및 기반 기술의 설계 및 구현에 대하여 논하며, hybrid-clustering 기술을 제안한다.

디지털 미디어 방송(DMB)을 위한 효율적인 콘텐츠 서비스에 대한 연구

변시우 ( Si Woo Byun ),허문행 ( Moon Haeng Huh ) 한국인터넷비즈니스학회 2005 인터넷비지니스연구 Vol.6 No.1

이동형 멀티미디어 방송, 즉, Digital Multimedia Broadcasting(DMB)는 기존에 서비스하던 라디오 방송의 특징인 듣는 방송의 개념을 확대하여, 보고 듣는 방송으로 라디오 방송 개념의 영역을 확장·재정립함으로써, 음악방송 외에도 교통 및 지리정보와 뉴스 등 다양한 멀티미디어 정보를 문자, 그래픽, 동영상 등 다양한 형태로 전송·수신이 가능한 서비스이다. 뛰어난 이동수신 특성을 바탕으로 음악 문자 동영상 등의 다양한 콘텐츠를 소형TV, PDA 등 휴대용 및 고정용 단말을 통해 전달이 가능한 서비스이다. DMB는 다른 방송 채널과는 달리 양방향성과 실시간성을 가지고 있다. 따라서 인터넷 비즈니스 기업은 이러한 DMB 채널을 통하여 많은 다양한 상품 관련 정보를 사용자에게 보낼 수 있다. 본 논문에서는 최근 상용화 되고 있는 DMB 환경의 개요와 시장 동향을 살펴보고, 관련된 사용자 수요 특성을 분석한 후, 마지막으로 DMB 콘텐츠 관련 서비스의 향후 활성화 방안들을 제시하였다. DMB(Digital Multimedia Broadcasting) provides high quality digital audio, video, and data broadcasting services to fixed, mobile, and portable receivers. The DMB became one of the most important broadcasting channels for developing Internet business. DMB has many advantages comparing other broadcasting channels in the two-way communication and real time responsiveness. Therefore, internet business company can send tremendous information about product easily via DMB channels. In this paper, we present the trends and design issues of DMB and propose business strategy for contents service in DMB market. We provide a brief overview of the DMB system and the characteristics of DMB contents. Finally, we propose several action plans and service strategy to activate DMB contents business.