데이터베이스 복제(Replication)는 데이터의 저장과 백업하는 방법과 관련이 있는 데이터를 호스트 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 복사하는 것이다. 데이터베이스 복제의 종류로는 마스터/슬레이브(Master/Slave), 멀티마스터(Multi-Master)형태가 존재한다. 멀티마스터 데이터베이스는 상당한 비용증가와 복잡도 때문에 어떤 상황에서는 실용적이지 않다. 그러한 이유로 마스터/슬레이브 데이터베이스를 많이 사용한다. 마스터/슬레이브 데이터베이스에서 마스터 데이터베이스는 데이터베이스의 변경을 담당하고 그 결과는 슬레이브로 복제된다. 슬레이브 데이터베이스에서는 읽기 전용 질의만 처리하는 것을 목적으로 한다. 데이터베이스 트랜잭션 처리는 대표적인 횡단 관심사이다. 연구는 마스터/슬레이브 데이터베이스의 트랜잭션을 AOP 를 사용하여 횡단 관심사로 분리하고, 마스터/슬레이브 데이터베이스를 라우팅하는 알고리즘을 제안한다.
분산 데이터베이스 시스템에서 완료규약의 수행은 다수의 메시지의 교환과 로그 레코드를 하게 되는 데 이것은 통신비용과 I/O 비용을 증가시키고 시스템의 성능에 영향을 미친다. 현대의 네트워크와 시스템은 속도는 매우 빠르고, 신뢰할 수 있기 때문에 분산 트랜잭션은 대부분 연산을 성공적으로 수행하고 승인한 후에 완료될 가능성이 많다. 본 논문에서는 향상된 PC규약을 제안한다. PC 규약에서 완료규약 수행 전에 참여자 사이트에서 처리한 연산의 종류를 미리 알 수 있게 하여 규약 테이블에 등록한다. 따라서 읽기 전용 트랜잭션에 대한 메시지 비용을 줄일 수 있고 Initiation 레크드에 읽기 전용 트랜잭션의 정보를 삭제함으로 일기 전용 트랜잭션에 대한 Initiation 레코드 비용을 줄인다. 또한 갱신 트랜잭션에 대한 Initiation 레코드 비용을 줄였다.
이번 칼럼 시리즈의 첫 연재에서 상위 레벨에서 성능을 확인하고 레벨 설계와 환경과의 상호 작용이 어떤 영향을 미치는지 확인했다. 대부분의 이론으로 어느 정도는 설명되기 때문에 이 칼럼을 읽기 전에 지난 칼럼에 소개된 개념을 먼저 읽는 것이 좋다. '어떻게' 최적화 하는가를 결정하기 전에 언제 무엇을 최적화해야 하는지를 알아야 하기 때문이다. 우리는 지난해 메쉬가 변형의 경계나 삽입 경계로 사용될 수 있다는 것을 알았다. 본 고에서는 일반적인 하드웨어 파이프가 제공하는 보다 완전한 가능성 영역에 대해 살펴본다.
모바일 폰에서는 데이터 저장을 위해 낸드 플래시 메모리가 널리 사용하고 있다. 그리고 제한된 리소스 환경임에도 데이터의 효율적인 관리를 위해 임베디드 데이터베이스 시스템을 탑재하는 모델이 점차 늘고 있다. 플래시 메모리의 쓰기 연산은 읽기 연산에 비해 고비용의 연산이며 쓰기 연산이 많을수록 빈 블록을 더 빠르게 소모시켜 고비용의 지우기 연산을 유도하므로 성능 저하를 유발하는 특징이 있다. 본 논문에서는 리소스가 제한적인 모바일 폰에 적용되는 데이터베이스에서의 쓰기 연산 최소화를 위한 지연 갱신 기법을 제안한다. 이 기법은 기존의 그림자 페이지 기법을 모바일 환경에 맞도록 변형하여 플래시 메모리의 쓰기 및 지우기 연산을 감소시켜 데이터베이스의 성능을 향상 시킨다.
센서노드(sensor node)에서의 데이터 기록을 위해 NAND 플래시 메모리 기반의 임베디드 데이터베이스 시스템이 널리 사용되고 이다. 플래시 메모리의 쓰기 및 삭제연산은 읽기 연산에 비해 시간이 많이 소모되고 기억 소자를 마모시킨다. 따라서 이러한 연산들을 줄이는 것은 데이터베이스 시스템의 성능 향상과 메모리의 수명 증대 측면에서 중요하다. 본 논문에서는 이를 위해 지연쓰기 기법을 제안한다. 이 기법은 데이터페이스 페이지의 갱신 영역을 별도의 지연쓰기 레코드로 저장하여 데이터베이스 페이지 쓰기를 줄임으로써 플래시 메모리에 대한 쓰기연산과 삭제 연산을 감소시킨다. 따라서 제안하는 기법은 데이터 기록의 비중이 높은 센서노드 데이터베이스 시스템의 성능을 높이고 플래시 메모리의 수명을 늘리게 된다.
플래시 메모리는 동작 특성상 메모리 영역에 대한 덮어쓰기(overwrite)가 불가능하고 메모리 쓰기를 위해서는 삭제(erase) 연산을 반드시 먼저 수행해야 한다. 삭제 연산은 읽기 연산에 비해 많은 시간이 소요되므로 될수록 줄이는 것이 플래시 메모리의 수행 성능 향상에 유리하다. 본 논문에서는 플래시 메모리에 대한 삭제 횟수를 줄이기 위해 데이터베이스 페이지에 대한 쓰기 연산을 지연하는 지연쓰기 기법을 제안한다. 이 기법은 페이지에 대한 갱신이 일어날 때 페이지캐시 내의 해당 페이지에 대해서는 갱신을 수행하되 그것을 유발한 레코드 연산(레코드 삽입, 갱신, 삭제)은 별도의 지연쓰기 큐에 기록한다. 그리고 레코드 연산이 지연쓰기 큐에 저장되어 있는 동안에는 해당 페이지에 대한 갱신은 보류한다. 만약 해당 페이지를 다시 읽어야할 필요가 있을 때에는 지연 쓰기 큐에 저장된 갱신 정보와 병합하여 갱신된 페이지를 페이지 캐시에 적재한다. 이는 갱신되는 페이지의 개수와 단일 페이지에 대한 갱신 횟수를 감소시키는 효과를 가져온다. 따라서 플래시 메모리의 삭제 및 쓰기 연산을 감소시켜 데이터베이스 시스템의 수행성능을 향상시키게 된다.
논문에서는 플래시 스토리지 기반의 고성능 트랜잭션 처리시스템을 구현할 때 유용한 스냅샷을 사용한 로깅 및 데이터베이스 복구 기법을 제안한다. 제안된 기법은 플래시 메모리의 I/O 특성인 페이지 갱신/읽기 비용 간의 비대칭성에 기반한다. 즉, I/O 비용이 큰 페이지 갱신을 대신하여 스냅샷 로그라는 페이지 단위의 물리적 redo를 위한 로그를 기록하고 이를 실시간으로 적용할 수 있게 하였다. 이를 통해 로깅의 목적인 빠른 시스템 복구란 목적 외에도 더티 페이지를 재기록 없이 버퍼풀에서 삭제할 수 있게 하였다. 이런 방식은 페이지 갱신 비용과 읽기 비용 간에 차이가 없는 기존 HDD(Hard Disk Drive)에서는 성능 개선을 기대할 수 없다. 하지만 플래시 메모리인 SSD에 적용할 때는 페이지 갱신 횟수의 감소에 따른 성능 향상과 빠른 시스템 복구를 기대할 수 있다. 제안된 기법은 스냅샷 로그와 기존의 로그가 서로 섞여 기록된 상황에서 기존 REDO 알고리즘의 간단한 변경만으로 적용될 수 있기 때문에, 향후 구현될 SSD 기반 데이터베이스 시스템의 성능 개선에 사용될 수 있을 것이다.
지식 정보화 시대의 도래에 따라 독서 교육은 인터넷과 멀티미디어를 활용한 방향으로 나아가고 있으며 그에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 웹을 활용한 독서지도 프로그램이 많이 연구되고, 제안되고 있지만 장르 별로 세분화되어 있지 못하다. 동화나 위인전 분야는 웹을 활용한 여러 가지 활동들이 제공되고 있다. 그러나 동시분야는 웹 상에서 감상 활동에 알맞은 활동들이 제시되지 못하고 있고, 동시 감상 학습은 주로 교사와 텍스트 중심으로 이루어져 왔다. 따라서 본 연구에서는 학습자 중심의 수업활동을 통해 학습자 스스로 상상, 연상 등으로 동시를 감상할 수 있도록 웹 기반 동시 감상 지원 시스템을 설계하였다. 첫째, 초등학교 전 학년 동시를 데이터베이스화하였다. 둘째, 동시 감상과 학습활동을 읽기 전과 읽은 후 활동으로 제시하고, 활동이 끝나면 동시 낭독을 녹음할 수 있도록 하였다. 셋째, 읽기 전과 읽은 후 활동 등 동시감상 결과가 수행평가 자료로 활용될 수 있도록 하였다. 넷째, 아동들이 동시 짓기 활동에서 쉽게 시상이 떠오르게 다양한 자료를 제시하였다.
고속 저장 장치로 사용되는 플래시 메모리 기반의 SSD와 전통적인 HDD에 대한 기초 연구와 개선점에 대하여 논하였다. 고속 SSD는 낮은 전력소모, 빠른 데이터 읽기속도 등의 특징으로 데스크톱 및 서버용 데이터베이스의 핵심 저장 요소가 되었다. 하지만, 빠른 읽기 연산에 비하여 상대적으로 느리거나 프리징이 있는 SSD의 쓰기 연산 특성을 고려하여 HDD와 RAID에 기반을 둔 기존의 전통적인 스토리지 관리 기법을 개선할 필요가 있다. 이를 위하여, 본 논문은 전통적인 RAID-1 미러링에 기반을 둔 복합적 미러링 기법을 제안한다. 제안 기법은 SSD에서 발생 가능한 프리징 현상을 피하기 위한 쓰기-부하 밸런싱과 쓰기 지연 연산을 통하여 RAID-1 처리 성능을 개선한다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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