통합 정보시스템의 도입과 구축에 있어 가장 중요한 성공요소중의 하나가 성능 최적화이다. 본 연구에서는 정보시스템의 성능향상을 위해 비용도 저렴하고 단시간에 효과를 나타낼 수 있는 관계형 데이터베이스의 SQL 튜닝 기법을 제안하고, 이를 중소규모의 회사에 실제 운용되고 있는 데이터베이스 시스템에 적용하여 그 효율성을 분석하였다.
금융기관 및 통신사 등 대량의 데이터를 다루는 회사에서 테스트환경은 구축 비용문제로 인한 스토리지 용량의 한계 및 중요정보 컬럼의 변환 등으로 운영환경과 항상 동일한 것은 아니다. 따라서, 이러한 테스트환경과 운영환경이 동일하지 않아 발생하는 SQL 성능저하는 예상치 못한 거래장애로까지 연결되어 기업의 금전적 손실 및 고객민원, 신뢰도 하락을 발생시키는 중요 원인이 되고 있다. 그동안 SQL과 관련한 성능연구는 DBMS Optimizer와 관련한 튜닝연구 중심으로 이루어져, 이러한 문제에 대해서는 다루어지지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 테스트환경과 운영환경의 차이로 발생하는 SQL의 성능저하에 따른 온라인 거래장애 방지를 위해 개선된 SQL 성능 기반의 IT 응용프로그램 변경관리 프로세스를 제시하여 그 효과성을 검증한다.
최근 등장한 대규모 데이터로 사전학습된 자연어 생성 모델들은 대화 능력 및 코드 생성 태스크등에서 인상적인 성능을 보여주고 있어, 본 논문에서는 대형 언어 모델 (LLM)의 한국어 질문을 SQL 쿼리 (Text-to-SQL) 변환하는 성능을 평가하고자 한다. 먼저, 영어 Text-to-SQL 벤치마크 데이터셋을 활용하여 영어 질의문을 한국어 질의문으로 번역하여 한국어 Text-to-SQL 데이터셋으로 만들었다. 대형 생성형 모델 (GPT-3 davinci, GPT-3 turbo) 의 few-shot 세팅에서 성능 평가를 진행하며, fine-tuning 없이도 대형 언어 모델들의 경쟁력있는 한국어 Text-to-SQL 변환 성능을 확인한다. 또한, 에러 분석을 수행하여 한국어 문장을 데이터베이스 쿼리문으로 변환하는 과정에서 발생하는 다양한 문제와 프롬프트 기법을 활용한 가능한 해결책을 제시한다.
본 논문에서는 현재 운영되는 수강신청 시스템에서의 데이터베이스 성능을 향상시키기 위하여 SQL문 분석을 하였다. 수강신청 업무와 관련된 트랜잭션들에서 사용 중인 SQL문장들을 실행계획을 통하여 현행 데이터베이스 성능을 측정하였으며, SQL 분석을 통하여 보완한 SQL문장들이 성능이 향상된 결과를 확인하였다. 전반적으로 실행계획 분석을 통하여 수강신청 데이터베이스 시스템의 성능을 향상시켰으며, 수강신청 SQL 의 일부 개선방법을 시험결과로 보였다. 개선된 방법은 데이터베이스 튜닝 작업을 통하여 수강신청과 관련된 테이블들과 인덱스 테이블들을 재조정하고, SQL의 기능을 활용함으로서 성능이 향상된 수강신청 데이터베이스 시스템으로 진화한 최적화된 시스템을 구현할 수 있게 되었다. 제안된 방법으로 재조정된 수강신청 시스템은 이전에 운영하던 수강신청시스템에 비하여 성능적 측면에서 우수한 결과를 나타내었으며, 통합 성능 시험 결과 1.8배 ~ 18배의 응답시간 단축을 가져왔다.
데이터베이스의 사용이 증가하고 다루어야 하는 데이터의 양이 방대해지면서 데이터베이스 시스템을 효율적으로 사용하기 위한 성능 관리 기술이 중요해지고 있다. 특히 데이터 웨어하우스는 대용량의 데이터를 대상으로 복잡한 분석을 수행하거나 전략적 의사 결정을 위해 사용하기 때문에 신속한 질의 응답을 위한 성능 관리가 무엇보다 중요하다. 데이터 웨어하우스는 일반 운영계 시스템과는 다른 목적과 특성을 가지기 때문에 그에 적합한 성능 모니터링 방법 및 튜닝 기술이 필요하다. 본 연구에서는 OLTP(On-Line Transaction Processing)용 오라클 데이터베이스를 위한 국산 성능 관리 도구인 DBMax를 데이터 웨어하우스 환경에 적합하도록 기능을 확장한다. 우선 데이터 웨어하우스 응용 분야를 지원하기 위한 오라클 9i의 요약 관리(summary management) 기능과 ETL(Data Extraction, Transformation and Loading) 기능을 중심으로 데이터 웨어하우스 시스템의 성능 관리시 고려해야 할 요구 사항을 분석하고 이를 지원하는 DBMax의 확장 아키텍처를 설계 및 구현한다. 구체적으로 요약 관리와 ETL 작업을 지원하기 위한 오라클 9i의 다양한 스키마 객체에 대한 정보와 성능 관련 지표를 제시하여 데이터 웨어하우스 환경에서 수행되는 질의에 대한 SQL 튜닝 기능을 강화한다. 또한 사후 분석을 위한 BBMax의 로그 파일에서 의미 있는 SQL 문을 추출하여 잠재적으로 유용한 실체화된 뷰를 추천하는 요약 권고 기능을 추가한다.
XML은 데이터 표현과 교환을 위한 표준으로 급격히 자리잡아가고 있으며, XML문서는 다양한 응용분야에 도입되고 있다. 1990년대 후반부터, XML 전용 DBMS(Database Management Systems)들이 개발되어왔고, 최근 들어서는 상용 관계형 DBMS 벤더들도 XML 기능을 자사 제품들(예들 들어 오라클, IBM DB2, 그리고 MS SQL Server)에서 지원하기 시작했다. 본 논문에서는 XML 저장과 인덱싱 기법의 하나인 XPath Accelerator을 특정 관계형 DBMS상에 구현하고 이를 최적으로 튜닝하는 방안을 설명한다. 본 논문의 기여사항은 1) XPath Accelerator의 자세한 구현 방안과 2) 상용 관계형 DBMS의 최신 질의 처리 기법들을 활용한 튜닝 방법이다.
데이터베이스 튜닝은 일반적으로 데이터베이스 어플리케이션을 "좀 더 빠르게" 실행하게 하는 일련의 활동을 뜻한다[1]. 데이터베이스 관리자가 튜닝에 필요한 주먹구구식 룰(Rule of thumb)들을 모두 파악 하고 상황에 맞추어 적용하는 것은 비싼 비용과 오랜 시간을 요구한다. 그렇게 때문에 서로 다른 어플 리케이션들이 맞물려 있는 복잡한 서비스는 필수적으로 자동화된 데이터베이스 성능 관리와 튜닝을 필 요로 한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 지식 도매인(Knowledge Domain)을 기초로 한 자동화 된 데이터베이스 튜닝 원칙(Tuning Principle)을 제시하는 시스템을 제안한다. 각각의 데이터베이스 튜닝 이론들은 지식 도매인의 지식으로 활용되며, 성능에 영향을 미치는 요소들을 개체(Object)와 콘셉트 (Concept)로 구성하고 추론 시스템을 통해 튜닝 원칙을 추론하여 쉽고 빠르게 현재 상황에 맞는 튜닝 방법론을 적용시킬 수 있다. 자동화된 데이터베이스 튜닝에 대해 여러 분야에 걸쳐 학문적인 연구가 이루어지고 있다. 그 예로써 Microsoft의 AutoAdmin Project[2], Oracle의 SQL 튜닝 아키텍처[3], COLT[4], DBA Companion[5], SQUASH[6] 등을 들 수 있다. 이러한 최적화 기법들을 각각의 기능적인 방법론에 따라 다시 분류하면 크게 Design Tuning, Logical Structure Tuning, Sentence Tuning, SQL Tuning, Server Tuning, System/Network Tuning으로 나누어 볼 수 있다. 이 중 SQL Tuning 등은 수치적으로 결정되어 이미 존재하는 정보를 이용하기 때문에 구조화된 모델로 표현하기 쉽고 사용자의 다양한 요구에 의해 변화하는 조건들을 수용하기 쉽기 때문에 이에 중점을 두고 성능 문제를 해결하는 데 초점을 맞추었다. 데이터베이스 시스템의 일련의 처리 과정에 따라 DBMS를 구성하는 개체들과 속성, 그리고 연관 관계들이 모델링된다. 데이터베이스 시스템은 Application / Query / DBMS Level의 3개 레벨에 따라 구조화되며, 본 논문에서는 개체, 속성, 연관 관계 및 데이터베이스 튜닝에 사용되는 Rule of thumb들을 분석하여 튜닝 원칙을 포함한 지식의 형태로 변환하였다. 튜닝 원칙은 데이터베이스 시스템에서 발생하는 문제를 해결할 수 있게 하는 일종의 황금률로써 지식 도매인의 바탕이 되는 사실(Fact)과 룰(Rule) 로써 표현된다. Fact는 모델링된 시스템을 지식 도매인의 하나의 지식 개체로 표현하는 방식이고, Rule 은 Fact에 기반을 두어 튜닝 원칙을 지식의 형태로 표현한 것이다. Rule은 다시 시스템 모델링을 통해 사전에 정의되는 Rule와 튜닝 원칙을 추론하기 위해 사용되는 Rule의 두 가지 타업으로 나뉘며, 대부분의 Rule은 입력되는 값에 따라 다른 솔루션을 취하게 하는 분기의 역할을 수행한다. 사용자는 제한적으로 자동 생성된 Fact와 Rule을 통해 튜닝 원칙을 추론하여 데이터베이스 시스템에 적용할 수 있으며, 요구나 필요에 따라 GUI를 통해 상황에 맞는 Fact와 Rule을 수동으로 추가할 수도 었다. 지식 도매인에서 튜닝 원칙을 추론하기 위해 JAVA 기반의 추론 엔진인 JESS가 사용된다. JESS는 스크립트 언어를 사용하는 전문가 시스템[7]으로 선언적 룰(Declarative Rule)을 이용하여 지식을 표현 하고 추론을 수행하는 추론 엔진의 한 종류이다. JESS의 지식 표현 방식은 튜닝 원칙을 쉽게 표현하고 수용할 수 있는 구조를 가지고 있으며 작은 크기와 빠른 추론 성능을 가지기 때문에 실시간으로 처리 되는 어플리케이션 튜닝에 적합하다. 지식 기반 모률의 가장 큰 역할은 주어진 데이터베이스 시스템의 모델을 통하여 필요한 새로운 지식을 생성하고 저장하는 것이다. 이를 위하여 Fact와 Rule은 지식 표현 의 기본 단위인 트리플(Triple)의 형태로 표현된다, 트리플은 Subject, Property, Object의 3가지 요소로 구성되며, 대부분의 Fact와 Rule들은 트리플의 기본 형태 또는 트리플의 조합으로 이루어진 C Condition과 Action의 두 부분의 결합으로 구성된다. 이와 같이 데이터베이스 시스템 모델의 개체들과 속성, 그리고 연관 관계들을 표현함으로써 지식들이 추론 엔진의 Fact와 Rule로 기능할 수 있다. 본 시스템에서는 이를 구현 및 실험하기 위하여 웹 기반 서버-클라이언트 시스템을 가정하였다. 서버는 Process Controller, Parser, Rule Database, JESS Reasoning Engine으로 구성 되 어 있으며, 클라이 언트는 Rule Manager Interface와 Result Viewer로 구성되어 었다. 실험을 통해 얻어지는 튜닝 원칙 적용 전후의 실행 시간 측정 등 데이터베이스 시스템 성능 척도를 비교함으로써 시스템의 효용을 판단하였으며, 실험 결과 적용 전에 비하여 튜닝 원칙을 적용한 경우 최대 1초 미만의 전처리에 따른 부하 시간 추가와 최소 약 1.5배에서 최대 약 3배까지의 처리 시간 개선을 확인하였다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 튜닝 원칙을 자동으로 생성하고 지식 형태로 변형시킴으로써 새로운 튜닝 원칙을 파생하여 제공하고, 성능에 영향을 미치는 요소와 함께 직접 Fact과 Rule을 추가함으로써 커스터마이정된 튜닝을 수행할 수 있게 하는 장점을 가진다. 추후 쿼리 자체의 튜닝 및 인텍스 최적화 등의 프로세스 자동화와 Rule을 효율적으로 정의하고 추가하는 방법 그리고 시스템 모델링을 효과적으로 구성하는 방법에 대한 연구를 통해 본 연구를 더욱 개선시킬 수 있을 것이다.
인터넷 E-Business를 위한 ASP를 이용한 웹사이트 구축이 급속도로 증가하는 추세로 대화형 서비스를 제공하기 위해 데이터베이스인 MS SQL Server의 적용이 많아졌다. 따라서 본 연구에서는 웹사이트 구축시 데이터베이스의 성능개선을 위한 임시테이블의 램 활용기법에 대한 효율적인 모델을 제안하고 성능을 평가하였다. 이와 같은 결과로 웹서버의 성능개선에 임시테이블의 램 활용에 대한 기법이 유익하게 활용될 것이다.
대부분의 Web Service는 성능 개선을 위해 사용자 접속 로그를 생성하여 관리한다. 생성된 접속 로그를 통해 트래픽이 많이 발생하는 시간대와 어떤 Resource가 많이 사용되는지 확인할 수 있으며 로그 분석을 통해 Web Service의 성능 측정 및 개선하는데 이용된다. 하지만, 많은 공공부문 Web Service와 같이 일정 기간 동안에 접속량이 증가할 때, 처리 할 사용자 접속 로그 수 증가로 인해 Web Service의 성능이 저하된다. 이를 해결하기 위해, 시스템의 성능을 개선하거나 튜닝을 필요로 하지만 많은 비용이 발생하게 되며 일정한 시간이 지나면, 사용자의 접속이 줄어들게 되어 더 많은 비용이 발생한다. 본 논문에서는 사용자 접속 로그 처리의 성능을 개선을 통한 Web Service의 성능개선을 제안한다. 또한, 최근 대용량 데이터를 처리하기 위하여 많이 사용되고 있는 Redis를 활용하여 NoSQL을 일부 적용한 방법을 제안한다.
부하를 분산하여 시스템 자원의 효율성을 제고하여 시스템의 안정성을 향상하고자 하는 연구는 부하분산 에이전트 이용, 네트워크 트래픽의 동적 감시를 통한 부한 분산, 클러스트 환경을 이용한 부하분산, Queue를 통한 트랜잭션을 제어에 의한 부하 분산 등이 있다. 또한 어플리케이션 부문은 프로그램 로직 단순화 및 SQL 최적화 등을 실시하여 부하를 경감하는 연구가 진행 되고 있다. 그러나 어플리케이션 부문의 튜닝을 실시하기 위한 대상 프로그램의 선정 및 튜닝 실시 후 사후 관리 방법에 대한 연구는 활발히 이루어지지 않았다. 따라서 본 논문은 시스템 부하 개선을 위한 튜닝 대상 프로그램 선정 모델을 제시하고, 이를 실 업무에 적용하여 본 연구 모델의 실용성을 검증 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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