B⁺-Tree에서의 잠금 없는 검색 연산을 위한 연결 리스트 기반의 동시성 제어 기법

어상훈 ( Sang-hun Eoo ),김명근 ( Myoung-keun Kim ),배해영 ( Hae-young Bae ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.1

최근 인터넷 및 이동 통신기기의 사용이 급증하면서 각종 데이터에 대한 사용자들의 검색 요청은 빠른 응답 시간을 요구하는 경우가 늘어나게 되었다. 이를 충족시키기 위하여 주기억 상주 데이터베이스 관리 시스템들이 등장하게 되었고 또한 대량의 데이터들에 대한 색인 구조와 색인에 대한 접근 충돌을 제어하면서도 빠른 응답 시간을 보장하는 색인 동시성 제어 기법들에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 현재 대부분의 주기억 상주 데이터베이스 관리 시스템들은 색인에 대한 동시성 제어 기법으로 잠금 기반의 동시성 제어 기법들을 많이 사용하고 있다. 그러나 잠금 기반의 동시성 제어 기법들은 검색 연산을 포함한 모든 연산에 대하여 접근하려고 하는 노드에 잠금을 거는 것을 요구하기 때문에 잠금이 걸려있는 노드를 접근 하려는 연산은 잠금이 풀리기를 기다려야만 한다. 따라서 잠금 기반의 색인 동시성 제어 기법들은 동시성에 제약이 생겨 검색 요청에 대한 응답시간을 지연시킨다. 본 논문에서는 B⁺-Tree에서의 잠금 없는 검색 연산을 위하여 엔트리간 연결 리스트 기반의 동시성 제어 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 주기억 상주 데이터베이스 관리 시스템 환경에서 검색 연산이 아무런 잠금없이 수행되는 것을 보장한다. 특히 본 논문에서 제안하는 기법은 삽입, 삭제 연산이 수행 중인 노드에서의 잠금없는 검색 연산의 수행이 가능하기 때문에 잠금 기반의 동시성 제어 기법들 보다 빠르고 예측 가능한 응답시간을 보장한다.

A Framework for an Advanced Learning Mechanism in Context-aware Systems using Improved Back-Propagation Algorithm

짜웨이,어상훈,김경배,조숙경,배해영,Zha, Wei,Eo, Sang-Hun,Kim, Gyoung-Bae,Cho, Sook-Kyoung,Bae, Hae-Young Korea Information Processing Society 2007 정보처리학회논문지D Vol.14 No.1

본 논문에서는 상황인지 시스템의 작업 부하를 줄이고 추론 성능을 향상시키기 위하여 개선된 역전파 알고리즘을 사용하는 진보된 학습 메커니즘을 위한 새로운 프레임워크를 제안한다. 학습 메커니즘은 상황인지 시스템의 전체 성능을 좌우하는 매우 중요한 부분이지만 현재까지 사용자들의 상황 정보를 대상으로 학습 메커니즘의 개선을 통한 상황인지 시스템의 성능을 향상하려는 연구는 많이 진행되지 않았다. 역전파 알고리즘은 상황 인식 시스템의 학습 메커니즘을 위한 가장 적합한 알고리즘 중에 하나로서 제안된 프레임워크는 기존의 역전파 알고리즘을 개선하고, 시스템 캐싱을 이용하여 작업 부하를 효율적으로 관리함으로써 추론 성능을 향상시켜 상황인지 시스템의 전체 성능을 향상시킨다. 성능평가를 통하여 제안된 프레임워크가 상황인지 시스템의 전체 성능을 향상시키는 것을 보인다. In seeking to improve the workload efficiency and inference capability of context-aware systems, we propose a new framework for an advanced teaming mechanism that uses improved bath propagation (BP) algorithm. Even though a learning mechanism is one of the most important parts in a context-aware system, the existing algorithms focused on facilitating systems by elaborating the learning mechanism with user's context information are rare. BP is the most adaptable algorithm for learning mechanism of context-aware systems. By using the improved BP algorithm, the framework we proposed drastically improves the inference capability so that the overall performance is far better than other systems. Also, using the special system cache, the framework manages the workload efficiently. Experiments show that there is an obvious improvement in overall performanre of the context-awareness systems using the proposed framework.

위치기반 서비스를 위한 다중레벨 DBMS에 질의 분류 컴포넌트의 설계 및 구현

장석규,어상훈,김명근,배해영,Jang Seok-Kyu,Eo Sang Hun,Kim Myung-Heun,Bae Hae-Young 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지D Vol.12 No.5

현재 위치기반 서비스를 제공하기 위하여 다양한 시스템들이 사용되고 있다. 그러나 기존의 시스템들은 상당히 많은 사용자들에게 빠른 서비스를 제공하기에는 적합하지가 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 빠른 데이터 처리와 대용량의 데이터 관리를 동시에 지원하는 다중레벨 DBMS를 사용하여야 한다. 스냅샷을 갖는 다중레벨 DBMS는 디스크에 모든 데이터를 가지고 있으며, 빠른 처리를 요구하는 데이터는 스냅샷의 형태로 메인메모리 데이터베이스에서 관리한다. 이 시스템의 성능을 최적화하여 위치기반 서비스를 제공하기 위해서는 스냅샷에 존재하는 데이터를 효율적으로 사용할 수 있도록 질의를 분류하는 컴포넌트가 필요하다. 본 논문에서는 위치기반 서비스를 위한 다중레벨 DBMS에서 질의 분류 컴포넌트를 설계하고 구현한다. 제안된 컴포넌트는 입력된 질의를 메모리 질의, 디스크 질의, 하이브리드 질의로 분류하여 스냅샷 사용율을 높이고, 스냅샷의 일부분을 사용할 수 있도록 질의의 비공간과 공간 필터 조건을 분할하는 메커니즘을 사용하였다. 따라서, 제안된 컴포넌트는 효율적인 질의 분류를 통하여 스냅샷을 최대한 이용함으로써 시스템의 성능을 향상시킨다. Various systems are used to provide the location based services. But, the existing systems have some problems which have difficulties in dealing with faster services for above million people. In order to solve it, a multi-level DBMS which supports both fast data processing and large data management support should be used. The multi-level DBMS with snapshots has all the data existing in disk database and the data which are required to be processed for fast processing are managed in main memory database as snapshots. To optimize performance of this system for location based services, the query classification component which classifies the queries for efficient snapshot usage is needed. In this paper, the query classification component in multi-level DBMS for location based services is designed and implemented. The proposed component classifies queries into three types: (1) memory query, (2) disk query, (3) hybrid query, and increases the rate of snapshot usage. In addition, it applies division mechanisms which divide aspatial and spatial filter condition for partial snapshot usage. Hence, the proposed component enhances system performance by maximizing the usage of snapshot as a result of the efficient query classification.

USN환경에서 효율적인 공간영역질의를 위한 적응형 영역 집계 인덱스 기법

이연,어상훈,조숙경,이순조,배해영,Li, Yan,Eo, Sang-Hun,Cho, Sook-Kyoung,Lee, Soon-Jo,Bae, Hae-Yeong 한국공간정보학회 2007 한국공간정보시스템학회 논문지 Vol.9 No.2

본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서의 공간 영역 질의를 효과적으로 처리하는 공간 영역 집계 인덱스 기법을 제안한다. 새로운 정보화 패러다임인 네트워킹과 컨버전스 기반의 유비쿼터스 환경의 중요성이 부각되면서 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서의 에너지 효율적인 실시간 공간질의에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 센서 네트워크에서 공간영역질의는 사용자가 지정한 일정한 시간 동안의 특정 지리적 영역의 온도, 습도 등 스칼라 데이터를 감지한다. 공간 질의를 효과적으로 수행하기 위하여 Rectangle 기반의 SPIX기법 등 공간 인덱스 기법들이 많이 진행되었지만 기존 연구에서는 공간 영역질의의 질의 결과 값 전달 경로를 질의 전달 경로의 역방향으로 지정하였다. 센서 네크워크의 공간 영역 질의에서 질의 영역 내의 센서들은 대부분이 인접되어 있지만 질의 전달 경로가 틀리면 질의 영역 내에서 집계되지 못하고 전달되므로 불필요한 에너지를 낭비하게 된다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 공간 영역 질의를 수행 할 때 질의 영역 내에서 센서 노드들 간의 통신거리를 고려하여 질의 결과 값 전달 경로를 재선정하고, 적응적으로 집계 영역 내에서 집계연산을 하여 질의 결과 값을 전달하는 인덱스 기법을 제안한다. 성능평가를 통하여 제안 기법이 기존 기법보다 우월함을 보여주었다. In this paper, an adaptive range aggregation spatial index method is proposed for spatial range query in ubiquitous sensor networks. As the ubiquitous sensor networks are the new information-oriented paradigm, many energy efficient spatial range query methods in ubiquitous sensor networks environment are studied vigorously. In sensor networks, users can monitor environment scalar data such as temperature and humidity during user defined time and spatial ranges. In order to execute spatial range query efficiently, rectangle based index methods are proposed, such as SPIX. But they define the return path as the opposite of its query transmit path. However, the sensor nodes in queried ranges are closed to each other, they can't aggregate the sensed value in a queried range because their query transmission paths are different. As a result, the previous methods waste energy unnecessarily to aggregate sensing data out of the queried range. In this paper, an adaptive aggregation index method is proposed that can aggregate values in a user defined range adaptively by using its neighbor information. It is shown that sensor power is saved efficiently by using the proposed method over the performance evaluation.

Power-Aware Query Processing Using Optimized Distributed R-tree in Sensor Networks

수라즈반데,어상훈,김호석,배해영,Pandey Suraj,Eo Sang-Hun,Kim Ho-Seok,Bae Hae-Young Korea Information Processing Society 2006 정보처리학회논문지D Vol.13 No.1

본 논문에서는 센서 네트워크 환경에서 최적화된 분산 R-tree를 사용하여 공간 범위 질의 처리시 센서들의 에너지 소모를 최소화하는 방법을 제안한다. 제안된 기법은 센서 네트워크를 이용하는 공간 범위 질의 처리시 센서들의 공간상의 위치에 대한 색인을 이용하는 새로운 방법이다. 최근들어 센서 네트워크 환경에서의 공간 범위 질의는 특정 지역에 대한 센서 노드들의 집계 값을 계산하는 방법으로 더욱 중요시되어지고 있다. 기존 연구들은 공간 범위 질의 처리의 중요성을 많이 언급을 하였지만 현재까지 이에 대한 효율적인 방법에 대해서는 제안하지 못하고 있는 실정이다. 제안된 기법에서 센서 네트워크 상의 각각의 센서 노드들은 자신과 자신의 자식 노드들의 위치를 포함하는 MBR을 갖는다. 공간 범위 질의는 제안하는 분산 R-tree를 기반으로 센서들의 공간상의 위치와 질의 범위가 서로 겹치는 지역에 대하여 평가된다. 이러한 접근방법은 공간 범위 질의에 대한 평가를 수행함에 있어 참여하지 않는 불필요한 노드들과의 통신을 방지하여 센서 노드들의 에너지 소모를 최소화한다. In this paper, a power-aware query processing using optimized distributed R-tree in a sensor network is proposed. The proposed technique is a new approach for processing range queries that uses spatial indexing. Range queries are most often encountered under sensor networks for computing aggregation values. The previous work just addressed the importance but didn't provide any efficient technique for processing range queries. A query processing scheme is thus designed for efficiently processing them. Each node in the sensor network has the MBR of the region where its children nodes and the node itself are located. The range query is evaluated over the region which intersects the geographic location of sensors. It ensures the maximum power savings by avoiding the communication of nodes not participating over the evaluation of the query.

연속질의의 처리를 위한 이용률 기반의 적응적 메모리 관리 기법

백성하,이동욱,어상훈,정원일,배해영,Baek, Sung-Ha,Lee, Dong-Wook,Eo, Sang-Hun,Chung, Weon-Il,Bae, Hae-Young 한국공간정보학회 2009 한국공간정보시스템학회 논문지 Vol.11 No.2

실시간으로 입력되는 스트림을 저장하기 위한 메모리의 크기는 동적으로 변한다. 이 데이터 스트림을 처리하는 연속질의는 저장공간의 크기를 동적으로 관리해야 한다. 이를 위해, 저장되는 현재 데이터양에 따라 즉시 페이지 단위로 메모리를 할당 및 해제하는 기본적인 메모리 관리자가 연구되었다. 그러나 이 방법은 데이터 스트림을 저장하기 위해 메모리의 할당 및 해제를 매우 빈번하게 수행하게 된다. 또한 질의가 메모리가 부족할 때 즉시 페이지를 할당하기 때문에, 특정 지연되는 질의가 대량의 페이지를 점유하는 문제를 발생시킬 수 있다. 메모리관리자에서 발생하는 이와 같은 문제에 초점을 맞추어, 본 연구는 할당 및 해제 빈도수를 감소시키고, 질의 별로 최대한 균등하게 페이지를 분배하는 메모리 관리 기법을 제안한다. 본 기법은 질의의 페이지 이용률을 이용하여 할당 및 해제 빈도수를 크게 감소시키고, 질의의 지연 상태에 따른 메모리의 할당을 통하여 특정 질의의 메모리 독점을 방지할 수 있다. The volume of memory to store real-time data stream is varied dynamically. Continuous queries processing the data stream must manage the storage volume dynamically. In previous research, according to current volume of data a general memory manager which allocates and releases memory by a page unit is researched.However, the method frequently executes page allocation and release to store data stream. Moreover, particularly delayed queries can monopolize many of pages because the method directly allocates pages when a query has not enough memory. Focusing on the problems in memory management systems, this research proposes a memory management method which reduces the frequency of allocation and release and uniformly distributes pages for queries. The method can reduce the frequency of allocation and release through allocation based on utilization ratio of pages in each query and prevent memory monopoly through memory allocation which considers query delay.

스냅샷 데이터를 갖는 다중 레벨 저장 시스템에서의 효율적인 리프레시 기법

주붕 ( Peng-zhou ),어상훈 ( Sang-hun Eo ),김명근 ( Myoung-keum Kim ),조숙경 ( Sook-kyoung Cho ),배해영 ( Hae-young Bae ) 한국정보처리학회 2005 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.12 No.1

In multi-level storage system with snapshot data, some snapshots which are from selection portions of the base tables are kept in main memory. So how to efficiently refresh snapshots in response to changes on their base tables for preserving consistency which requires snapshots reflect the current state of the base tables referenced by the snapshot query is a very import research issue. In this paper, a method for efficiently refreshing snapshots is proposed. In this method, it uses a data structure to store metadata which contains some necessary information of every snapshot and an updating log that records the history of changes on its base tables. Synchronization process scans the metadata and refreshing process is executed using appropriate logs after it finds anyone of the snapshot need to be refreshed.

스냅샷 데이터를 갖는 다중레벨 공간 DBMS 설계 및 구현

천종현(Jong-Hyeon Cheon),어상훈(Sang-Hun Eo),김호석(Ho-Seok Kim),배해영(Hae-Young Bae) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.2

최근 들어 무선 인터넷 및 모바일 기술이 급속한 발달을 이루면서 이동 객체의 위치에 기반 한 많은 서비스들이 개발되고 있다. 이 서비스에 사용되는 많은 어플리케이션들은 비교적 용량이 큰 공간 정보를 사용하며 최근에는 기존 디스크 기반 데이터베이스 관리 시스템이 제공할 수 있는 처리 속도보다 더욱 빠른 트랜잭션 처리를 요구하고 있다. 따라서 공간 데이터와 같은 대용량 데이터의 효율적인 처리와 폭주 하는 여러 사용자들에게 빠른 응답시간을 제공하여 주는 공간 DBMS가 요구되고 있다. 기존 디스크 기반의 공간 DBMS는 공간데이터와 같은 대용량의 데이터 관리가 가능하지만, 빠른 응답속도를 요구하는 여러 어플리케이션을 지원하기에는 무리가 있다. 반면에 메인 메모리 기반의 공간 DBMS는 불필요한 디스크 I/O를 없앰으로써 더욱 빠른 트랜잭션 처리를 지원하지만,메인 메모리의 저장 한계로 대용량 처리에는 한계가 있다.이러한 이유로 디스크 공간 DBMS의 장점과 메인 메모리 공간 DBMS의 장점으로 이루어진 다중레벨 공간 DBMS를 제안한다. 다중레벨 공간 DBMS는 디스크 기반의 공간 DBMS인 GMS시스템에 메인 메모리 데이터베이스와 그와 관련된 여러 컴포넌트들을 추가하여 개발 하였다. 제안된 시스템은 디스크 데이터베이스 기반의 대용량 데이터의 효율적인 관리와 메모리 데이터베이스 기반의 빠른 트랜잭션 처리를 보장한다.

스냅샷을 가지는 다중 레벨 공간 DBMS에서의 효율적인 스냅샷 교체 기법

오은석(Eun-Seoug Oh),어상훈(Sang-Hun Eo),김호석(Ho-Seok Kim),배해영(Hae-Young Bae) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.2

오늘날 우리가 사용할 수 있는 정보의 양은 실로 막대하면서도 지속적으로 늘어가고 있는 추세이며, 동시에 데이터들의 신속한 처리에 대한 관심이 늘고 있다. 특히 GIS에서 사용되는 대용량 데이터나 빠른 처리 속도가 요구되는 인증 시스템 데이터와 같은 다양한 종류의 데이터 특성을 고려하여 효율적인 관리를하는 데이터베이스 관리 시스템을 필요로 하고 있다. 스냅샷 데이터를 갖는 다중 레벨 공간 DBMS는 대용량, 또는 빠른 트랜잭션 처리 속도가 필요한 데이터들을 효율적으로 관리하는 데이터베이스 관리 시스템으로서, 대용량 데이터는 디스크 데이터베이스에서 그리고 빠른 트랜잭션 처리를 요구하는 데이터들은 스냅샷의 형태로 메모리 데이터베이스에서 관리한다. 메모리 데이터베이스에 저장되는 스냅샷은 상대적으로 더욱 중요한 스냅샷들이 집중적으로 생성되거나 스냅샷이 가진 특성이 변화될 경우, 메모리 데이터베이스 내에서의 저장 가치를 잃을 수가 있다. 따라서 메모리 데이터베이스에 불필요한 스냅샷들이 축적되는 문제를 해결하고 메모리의 이용성과 성능을 보존하기 위해서 효율적으로 스냅샷들을 교체하는 기법이 필요하다. 본 논문에서는 다중 레벨 공간 DBMS에서 질의 패턴을 이용한 효율적인 스냅샷 교체 기법을 제안한다. 제안된 기법은 메모리 데이터베이스 내에서 스냅샷에 대한 교체요청이 있을 경우, 메모리 데이터베이스 및 메모리 관리 시스템의 상황을 분석하여 주어진 상황에 대응하는 스냅샷 교체 기법을 수행한다.

블록 단위 트랜잭션을 이용한 대용량 데이터의 실시간 저장관리기

백성하,김경배,배해영,정원일,오영환,이동욱,어상훈 한국공간정보시스템학회 2008 한국공간정보시스템학회 논문지 Vol.10 No.2

Automatic semiconductor manufacture system generating transacti on from 50,000 to 500,000 per a second needs storag e management system processing very large data at once. A lot of storage managemen t systems are researched for st oring very large data.Existing storage management syste m is typical DBMS on a disk. I t is difficult that the DBMS on a disk processes the 500,000 number of insert transacti on per a second. So, the DBMS on main memory appeared to use memory. But it is difficult that very large data stores into the DBMS on a memory becaus e of limited amount of memory. In this paper we propose storage management syste m using insert transaction of a block unit that can process insert transaction over 50,000 and store data on low storage cost. A transaction of a block unit can decrease cost for a log and ind e x p e r e a c h t u p l e a s transforming a transaction of a t uple unit to a block unit. Bes ides, the proposed s ystem come cost to decompres al block of data because the informati on of each field be loss. To solve the problems, the proposed s ystem generates the index of each compressed block to prevent reducing speed for sear ching. The proposed system can s tore very large data generated in semiconductor sys tem and reduce storage cost. 초당 최소 5만 건에서 50만 건이 넘는 삽입트랜잭션이 발생하는 반도체 자동 생산 공정 시스템은 대량의 데이터를 실시간으로 저장하는 저장관리시스템을 필요로 한다. 대용량의 데이터를 빠르고 안 정적으로 저장하기 위해서 많은 저장관리시스템이 연구되었다. 기존의 저장관리시스템은 대표적으로 전형적인 디스크 기반 DBMS가 있다. 그러나 디스크 기반 DBMS는 초당 50만 건의 삽입트랜잭션 처리는 매우 어렵다. 그래서 디스크 기반 DBMS의 성능을 향 상시키기 위해 데이터를 디스크가 아닌 메인메모리를사용하는 메인메모리 DBMS가 등장하였다. 그러 나 메인메모리 DBMS는 메인메모리 용량의 한계로 인해 대용량 데이터를 저장하는 것은 어렵다. 본 논문에서는 초당 5만 건 이상의 삽입트랜잭션을 지원하고 대용량 데이터를 저비용으로 저장하기 위해 블록단위의 삽입 트랜잭션을 사용한 저장관리시스템을 제안한다. 블록단위의 삽입 트랜잭션은 개별 튜플 단위의 로그기록 비용과 인덱스 생성비용을 블록단위로 변경시켜 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 또한 제안시스템은 데이터를 압축 저장하여 저장 비용을 감소시킬 수 있다. 그러나 압축기법은 데이터의 필드정보가 유실되어 모든 데이터의 압축을 해제하는 비용이 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해 제안시스템은 압축 시 압축되는 블록의 인덱스를 생성하여 데이터 검색 속도를 향상시켰다. 본 제안시스템은 반도체 공정에서 빠르게 발생하는 대용량 데이터를 고속으로 저장할 수 있고, 디스크 저 장비용을 감소시킬 수 있다.