미세 단위 로킹을 지원하는 데이타베이스 공유 시스템에서 빠른 회복 기법

조행래(Haengrae Cho) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지(B) Vol.26 No.2

데이타베이스 공유 시스템(Database Sharing System: DDS)은 고성능의 트랜잭션 처리를 위해 제안된 구조이다. DSS에서 고속의 통신망으로 연결된 노드들은 별도의 메모리와 운영체제, 그리고 DBMS를 가지며, 데이타베이스를 저장하고 있는 디스크는 모든 노드에 의해 공유된다. 빈번한 디스크 액세스 피하기 위해 각 노드는 자신의 메모리 버퍼에 최근에 액세스한 페이지들을 캐싱한다. 본 논문에서는 레코드와 같은 미세 단위의 로킹을 지원하는 DSS에서 데이타베이스를 정확한 상태로 복구할 수 있는 회복 기법인 DRCP(Database Recovery using Cached Pages)를 제안한다. DRCP는 정상적으로 동작하고 있는 다른 노드에 캐싱된 페이지의 내용을 참조하여 회복 작업을 수행함으로써 디스크 액세스 수와 회복 과정에서 필요한 로그 스캔의 범위를 줄일 수 있고, 그 결과 데이타베이스를 빨리 복구할 수 있다는 장점을 갖는다. A database sharing system (DSS) refers to a system for high performance transaction processing. In the DSS, the processing nodes are coupled via a high speed network and share a common database at the disk level. Each node has a local memory, a separate copy of operating system, and a DBMS. To reduce the number of disk accesses, the node caches database pages in its local memory buffer. In this paper, we propose a new database recovery scheme, named DRCP (Database Recovery using Cached Pages), for a DSS with fine-granularity (e.g., record-level) locking. DRCP can reduce the number of disk accesses and the number of log records that need to be scanned during recovery by using page versions cached in other active nodes; hence, the recovery time of DRCP can be decreased significantlv.

자치성을 보장하는 이질형 분산 데이타베이스 시스템 DIME의 설계 및 구현

조행래(Haengrae Cho),김유성(Yoo Sung Kim),문송천(Songchun Moon) 한국정보과학회 1995 정보과학회논문지 Vol.22 No.3

본 연구에서는 지역 데이타베이스의 자치성을 보장하는 이질형 분산 데이타베이스 시스템인 DIME의 설계와 구현에 대해 설명한다. DIME은 다음과 같은 장점을 갖는다. 첫째로, DIME은 지역 데이타베이스 시스템들에서 사용되는 동시성 제어 기법이 상이할 경우에도 전역 판독 연산과 전역 갱신 연산을 허용한다. 둘째로, DIME은 분산 트랜잭션 처리와 원거리 데이타 베이스 액세스에 대한 국제 표준 프로토콜을 구현하였다. 마지막으로, DIME은 분산 은폐성을 지원하며 사용자는 데이타 분산에 대한 자세한 내용을 모르는 상태에서도 사이트간 죠인 질의를 포함하는 다양한 형태의 질의를 생성할 수 있다. In this paper, we design and implement a prototypical heterogeneous distributed database system, named DIME (Distributed Information Management). DIME has the following salient properties. First, DIME allows both global retrieval operations and global update operations where different concurrency control schemes are used in different local database systems (LDBSs). Second, DIME implements international standard protocols on the distributed transaction processing and the remote database access. Last, DIME provides distribution transparency, and thus users can generate not only single site queries (including remote site queries) but also inter-site queries without considering data distribution in LDBSs.

PHLOX: 데이타를 공유하는 워크스테이션 클러스터 환경 기반 고성능 트랜잭션 처리 시스템

조행래(Haengrae Cho),문애경(Aekyung Moon),정재규(Jaegyu Chung),박재용(Jaeyong Park),김태우(Taewoo Kim),이우범(Woobum Lee) 한국정보과학회 1999 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.5 No.1

은행이나 증권 시장, 혹은 통신 분야와 같은 온라인 트랜잭션 처리(OLTP) 응용 분야들이 계속 증가하고 있으며, 그 규모와 복잡성은 매년 40%에서 50% 이상 증가하고 있는 것으로 평가되고 있다. 이러한 복잡한 OLTP 응용 분야들은 한 대의 개인용 컴퓨터나 워크스테이션으로는 처리가 불가능하며, 슈퍼 컴퓨터나 MPP와 같은 고성능의 컴퓨터를 이용하는 경우에는 방대한 예산이 소요될 것이다. 본 논문에서는 데이타를 공유하는 워크스테이션 클러스터에서 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있는 고성능 트랜잭션 처리 시스템인 PHLOX를 개발한다. PHLOX는 네트워크 화일 시스템을 이용하여 데이타를 공유함으로써 확장성이 뛰어나며, 각 워크스테이션의 메모리 버퍼간에 직접 데이타 전송을 지원함으로써 디스크 액세스 빈도 수를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. There has been an increasing growth of online transaction processing (OLTP) applications, such as banking, stock trading, communication applications, and so on. Specifically, the scale and the complexity of the OLTP applications are evaluated to be increased as 40% to 50% for each year. Note that a personal computer or a workstation cannot support the complex OLTP applications, and it must be very expensive to use high performance computer systems, such as supercomputer and MPP. In this paper, we develop a high performance transaction processing system, named PHLOX, which can support the parallel transaction processing in a workstation cluster with data sharing. PHLOX is scalable in the sense that it can share data with a network file system. Furthermore, PHLOX supports direct data transfer between memory buffers of each workstation; hence. it can reduce the number of disk accesses.

디스크를 공유하는 다중 DBMS에서 미세 단위 로킹을 위한 캐쉬 일관성 기법

조행래(Haengrae Cho) 한국정보과학회 1996 정보과학회논문지(B) Vol.23 No.7

디스크를 공유하는 다중 DBMS(Multi-DBMSs With Shared Disks 약칭 SD) 환경은 고성능의 트랜잭션 처리를 위해 제안된 구조이다. SD 환경에서 DBMS들은 고속의 통신망으로 연결되며, 데이타베이스를 저장하고 있는 디스크는 모든 DBMS에 의해 공유된다. 빈번한 디스크 액세스를 피하기 위해 각각의 DBMS는 자신의 메모리 버퍼에 최근에 액세스한 페이지들을 캐싱한다. 그러나 동일한 페이지가 여러 DBMS에 의해 동시에 캐싱될 수 있으므로, DBMS가 최신의 내용을 항상 액세스하기 위해서는 캐싱된 데이타의 일관성이 유지되어야 한다. 본 논문에서는 SD 환경에서 미세 단위 로킹을 지원하기 위해 필요한 효율적인 캐쉬 일관성 기법들을 제안한다. 제안된 기법들은 캐쉬 일관성을 위해 소요되는 메세지 전송량을 줄이거나 디스크 액세스 수를 줄임으로써 성능을 향상시킨다. Multi DBMSs with shared disks (SD) environment refers to a structure for high performance transactions processing. In SD environment, all the DBMSs are locally coupled via a high speed network and share a common database at the disk level. To reduce the number of disk I/Os, each DBMS caches database pages in its main memory buffer However, since a particular page may be simultaneously cached in different DBMSs, cache consistency should be maintained to ensure that DBMSs can always access the most recent version of database pages. In this paper, we propose efficient cache coherency schemes for fine granularity locking in SD environment The proposed schemes improve performance by alleviating the required message traffic for the cache consistency or by reducing the number of disk accesses.

데이타베이스 공유 시스템에서 버전 캐싱을 이용한 단일 노드 고장 회복 기법

조행래(Haengrae Cho),정용석(Yongseok Jeong),이상호(Sangho Lee) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.31 No.4

데이타베이스 공유 시스템(DSS)은 고성능 트랜잭션 처리를 위하여 여러 개의 처리 노드를 연결한 구조로서, 각 노드는 데이타베이스를 저장한 디스크를 공유한다. DSS를 구성하는 노드들이 고장날 경우 데이타베이스를 정확한 상태로 복구하기 위한 회복 과정이 필요한데 DSS에서 회복 작업은 하나의 노드로 구성된 일반적인 데이타베이스 시스템보다 많은 시간이 소요된다. 그 이유는 데이타베이스를 회복하기 위해 여러 노드에 나누어 저장된 로그들을 병합하여야 하며, 병합된 로그들을 이용하여 REDO 작업을 수행하여야 하기 때문이다. 본 논문에서는 Oracle 9i Real Application Cluster (ORAC)에서 제안된 캐쉬 연합 알고리즘의 성능을 개선한 2VC(Two Version Caching) 알고리즘을 제안한다. 2VC는 단일 노드 고장에 대한 회복 작업에서 로그 병합 과정을 생략할 수 있으므로 빠른 데이타베이스 회복을 지원할 수 있다는 장점을 갖는다. 뿐만 아니라, ORAC에서 발생하는 불필요한 디스크 기록 오버헤드를 줄임으로써 정상적인 트랜잭션 처리의 성능을 향상시킬 수 있다. A database sharing system (DSS) couples a number of computing nodes for high performance transaction processing, and each node in DSS shares database at the disk level. In case of node failures in DSS, database recovery algorithms are required to recover the database in a consistent state. A database recovery process in DSS takes rather longer time compared with single database systems, since it should include merging of discrete log records in several nodes and perform REDO tasks using the merged log records. In this paper, we propose a two version caching (2VC) algorithm that improves the cache fusion algorithm introduced in Oracle 9i Real Application Cluster (ORAC). The 2VC algorithm can achieve faster database recovery by eliminating the use of merged log records in case of single node failure. Furthermore, it can improve the performance of normal transaction processing by reducing the amount of unnecessary disk force overhead that occurs in ORAC.

공유 디스크 클러스터에서 버퍼 교체 알고리즘의 성능 평가

조행래(Haengrae Cho) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.35 No.6

공유 디스크(Shared Disk: SD) 클러스터는 온라인 트랜잭션 처리를 위해 다수 개의 처리 노드들을 연동하는 방식으로, 모든 노드는 디스크 계층에서 데이타베이스를 공유한다. 빈번한 디스크 액세스를 피하기 위하여 각 노드는 자신의 메모리 버퍼에 최근에 액세스한 페이지들을 캐싱한다. 이때 동일한 페이지가 여러 노드의 메모리 버퍼에 동시에 캐싱될 수 있으므로 각 노드가 최신의 내용을 액세스하기 위해서는 캐싱된 페이지의 일관성이 유지되어야 한다. SD 클러스터에서 기존에 제안된 대부분의 캐쉬 일관성 기법들은 버퍼 교체 알고리즘으로 LRU를 가정하였다. 이와는 달리 본 논문에서는 SD 클러스터의 특징을 고려한 네 가지의 버퍼 교체 알고리즘들을 제안하고 성능을 평가한다. 클러스터 구성과 데이타베이스 부하를 다양하게 변경하면서 실험을 수행하였고, 제안한 알고리즘은 LRU에 비해 최대 5배까지 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. A shared disk (SD) cluster couples multiple nodes for high performance transaction processing, and all the coupled nodes share a common database at the disk level. To reduce the number of disk accesses, each node caches database pages in its memory buffer. Since a particular page may be cached simultaneously in different nodes, cache consistency should be maintained to ensure that nodes can always access the most recent version of database pages. Most cache consistency schemes proposed in the SD cluster adopted LRU as a buffer replacement algorithm. In this paper, we first present four buffer replacement algorithms that consider the characteristics of the SD cluster. Then we compare the performance of the buffer replacement algorithms. We perform the experiments on a variety of cluster configurations and database workloads. The experiment results show that the proposed algorithms achieve performance improvement up to 5 times of LRU algorithm.

방송 디스크 환경에서 읽기 전용 트랜잭션을 위한 타임스탬프 기반 동시성 제어

임성준,조행래,Lim Sungjun,Cho Haengrae 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.5B

Broadcast disks are suited for disseminating information to a large number of clients in mobile computing environments. In broadcast disks, the server continuously and repeatedly broadcasts all data items in the database to clients without specific requests. The clients monitor the broadcast channel and retrieve data items as they arrive on the broadcast channel. The broadcast channel then becomes a disk from which clients can retrieve data items. This paper proposes a Timestamp based Concurrency Control (TCC) scheme to preserve the consistency of read-only client transactions, when the values of broadcast data items are updated at the server. Previous schemes tried to reduce transaction aborts by consuming considerable amount of downlink communication from the server to clients for transferring control information. On the other hand, the TCC uses a timestamp field of each data item to describe execution order of server transactions. Clients can allow more transaction executions by checking consistency of their read-only transactions with timestamps of data items. As a result, the TCC can reduce the abort ratio of client transactions with minimal control information to be broadcast from the server. 방송 디스크는 다수의 이동 클라이언트에게 정보를 전파하는 통신구조이다. 방송 디스크에서 서버는 데이터베이스에 저장된 모든 데이터를 연속적으로 방송하며, 클라이언트는 방송 채널을 감시하여 자신이 원하는 데이터를 수신한다. 이런 관점에서 방송 채널은 클라이언트가 데이터를 액세스할 수 있는 디스크의 역할을 담당한다. 본 논문에서는 서버에서 방송 데이터가 갱신될 경우, 클라이언트에서 실행되는 읽기 전용 트랜잭션의 정확성을 보장하기 위한 타임스탬프 기반 동시성 제어(Timestamp Based Concurrency Control: TCC) 기법을 제안한다. 기존에 제안된 동시성 제어 기법들은 트랜잭션의 철회율을 줄이기 위하여 추가적인 제어 정보들을 방송함으로써 방송 대역폭의 상당 부분을 소비한다는 단점을 갖는다. 이와는 달리, TCC는 방송 데이터의 타임스탬프 필드에 그 데이터를 갱신한 서버 트랜잭션들의 순서를 반영시키고, 이를 수신한 클라이언트에서는 타임스탬프를 이용하여 자신의 읽기 전용 트랜잭션의 정확성을 검사함으로써 보다 많은 트랜잭션 실행을 허용한다. 그 결과, TCC는 서버로부터 방송되는 제어 정보의 양을 최소화하면서 읽기 전용 트랜잭션의 철회율을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

무선 센서 네트워크에서 동적 클러스터 유지 관리 방법을 이용한 에너지 효율적인 주기적 데이터 수집

윤상훈,조행래,Yun, SangHun,Cho, Haengrae 대한임베디드공학회 2010 대한임베디드공학회논문지 Vol.5 No.4

Wireless sensor networks (WSNs) are used to collect various data in environment monitoring applications. A spatial clustering may reduce energy consumption of data collection by partitioning the WSN into a set of spatial clusters with similar sensing data. For each cluster, only a few sensor nodes (samplers) report their sensing data to a base station (BS). The BS may predict the missed data of non-samplers using the spatial correlations between sensor nodes. ASAP is a representative data collection algorithm using the spatial clustering. It periodically reconstructs the entire network into new clusters to accommodate to the change of spatial correlations, which results in high message overhead. In this paper, we propose a new data collection algorithm, name EPDC (Energy-efficient Periodic Data Collection). Unlike ASAP, EPDC identifies a specific cluster consisting of many dissimilar sensor nodes. Then it reconstructs only the cluster into subclusters each of which includes strongly correlated sensor nodes. EPDC also tries to reduce the message overhead by incorporating a judicious probabilistic model transfer method. We evaluate the performance of EPDC and ASAP using a simulation model. The experiment results show that the performance improvement of EPDC is up to 84% compared to ASAP.

방송 디스크 환경에서 읽기 전용 트랜잭션을 위한 타임스탬프기반 동시성 제어

임성준(Sungjun Lim),조행래(Haengrae Cho) 한국통신학회 2003 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2003 No.7

무선 센서 네트워크에서 순간 질의 처리 방법

윤상훈(Sanghun Yun),조행래(Haengrae Cho) 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.11B

최근 무선 통신과 전자 기기의 발전으로 초소형이고 고성능이며 저렴한 센서 노드 개발이 가능해졌다. 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks: WSN)는 환경 감지 및 데이터 처리를 할 수 있으며 무선 통신이 가능한 많은 센서 노드들로 구성된다. 본 논문은 WSN에서 사용자의 질의들을 처리하기 위한 복합 질의 처리(Hybrid Query Processing: HQP) 알고리즘을 제안한다. 연속 질의만을 고려한 기존 연구와는 달리, HQP는 연속 질의(continuous query)와 순간 질의(ad-hoc query)를 모두 지원한다. 구체적으로, HQP는 앞서 실행된 연속 질의의 실행 결과로 각 센서 노드에 캐싱된 데이터를 이용하여 순간 질의의 실행에 사용되는 에너지 소비를 줄일 수 있도록 한다. 뿐만 아니라 질의 결과의 정확도와 소비된 에너지 수준 사이에서 적절한 trade-off를 제공한다. 다양한 WSN 환경에서 모의실험을 수행하여 HQP의 성능을 분석한다. Recent advances in wireless communications and electronics have enabled the development of low-cost, low-power, multi-functional sensors. A typical wireless sensor network (WSN) consists of a large number of sensor nodes that can measure and process data while communicating through wireless channels. In this paper, we propose a hybrid query processing (HQP) algorithm for user queries submitted to the WSN. Unlike previous algorithms that consider continuous queries only, HQP supports both continuous queries and ad-hoc queries. Specially, HQP tries to reduce energy consumption of ad-hoc queries by using query results cached at each sensor node which are created during the execution of the previous continuous query. HQP can also exploit a trade-off between energy consumption and data accuracy. We evaluate the performance of HQP under a variety of WSN configurations.