이동 컴퓨팅 환경은 분산 컴퓨팅 환경과는 달리 네트웍의 낮은 신뢰성과 제한된 대역폭을 가지고, 이동 호스트 또한 제한된 저장장치와 배터리만을 사용할 수 있으며 트랜잭션(transaction)은 장시간에 결쳐 수행되는 특성을 가진다. 이동 컴퓨팅 환경에서는 전통적인 트랜잭션의 동시성 제어 기법 대신, 트랜잭션의 시맨틱스(semantics)를 이용하여 동시성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 중첩된 트랜잭션의 구조를 단순화시킨 단계분할(step- decomposition) 기법을 사용하여, 서브트랜잭션(sub-transaction)의 시맨틱 타입(semantic type) 별로 인터리빙(interleaving)을 제어함으로써 트랜잭션의 동시성을 향상시키는 기법을 제안하고자 한다.
이 논문에서는 다차원 색인구조의 동시성을 최대화하는 동시성제어 알고리즘과 이를 위한 회복기법을 제안한다. 다차원 색인구조에서 동시성을 저하는 가장 큰 요인은 MBR 변경연산과 분할 연산이다. 제안하는 알고리즘은 먼저 MBR 변경연산으로 인한 동시성 저하를 최소화하기 위해서 PLC(Partial Lock Coupling) 기법을 제안한다. 이 기법은 기존 방법에 비해 잠금결합을 사용하는 회수를 크게 줄여 동시성을 높인다. 또한, MBR 변경의 수행 중에도 탐색자들이 해당 노드를 접근할 수 있도록 하는 MBR 변경 방법을 제안한다. 분할로 인한 동시성 저하를 해결하기 위해서 노드 분할로 인한 탐색자의 지연 시간을 최소화 할 수 있는 새로운 분할방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘을 BADA-4 DBMS의 저장시스템인 MiDAS-3에서 구현하여 성능평가를 수행한다. 다양한 실험을 통해 제안하는 방법이 기존 방법보다 우수함을 보인다. 마지막으로, 이 논문에서는 제안하는 동시성제어 방법에 적절한 회복기법을 제안한다. 회복기법은 동시성을 최대한 보장할 수 있도록 설계되었으며 빠른 회복시간을 보장한다.
브로드캐스트 기법은 서버에서 사용자로의 하향 대역폭을 최대한 활용하고 사용자의 수와 무관하게 데이터를 배포할 수 있기 때문에 이동 컴퓨팅 환경에서의 주요한 방식으로 쓰이고 있다. 브로드캐스트 기법에서도 기존 컴퓨팅 환경처럼 여러 트랜잭션이 같은 데이터 항목을 동시에 사용하는 경우가 발생할 수 있다. 하지만 브로드캐스트 환경에서는 모바일 클라이언트의 제한된 자원과 제한된 상향 대역폭 등의 이유로 기존의 동시성 제어 기법을 그대로 사용할 수 없다. 이러한 이유로 무선 브로드캐스트 환경을 위한 동시성 제어 기법들이 많이 연구되어 왔다. 이 논문에서는 트랜잭션들의 접근 패턴이 편향될 경우 발생하게 되는 반복적인 재실행을 문제점으로 인식하고, 동시성 제어 기법에 기반을 둔 기법을 제안한다. 동일한 데이터 항목에 대한 갱신을 수행하는 트랜잭션이 많을수록 트랜잭션이 재실행될 확률은 높아지고 성능은 저하되는데, 이는 검증을 요청하는 트랜잭션들 중 가장 먼저 서버에 도착한 트랜잭션만이 경쟁에서 살아남고 나머지는 재실행되며 경쟁을 다시하기 때문이다. 제안하는 기법에서는 브로드캐스트 사이클이 끝날 때까지 완료 여부의 결정을 유보하면서 검증을 요청한 트랜잭션들의 조합을 구성해 후보 해 리스트를 유지한다. 마지막으로 갱신되는 데이터 항목의 수와 데이터 항목의 갱신 선호도를 기준으로 최적의 해를 선택해 트랜잭션들을 완료하고 데이터베이스에 값을 반영함으로써 트랜잭션의 철회율을 최소화하고 트랜잭션의 완료율을 높일 수 있다.
이 논문에서는 다차원 색인 구조에서 질의를 지연시키는 주된 요인인 노드 분할연산과 MBR(Minimun Bounding Regions)변경 연산에 대해 효율적으로 대처하는 동시성 제어 기법을 제안한다. 분할 시 탐색이 지연되는 시간을 최소화 하기 위해 대부분의 과정에서 질의와 호환되는 공유 래치를 획득한 후 수행하고 분할이 발생된 노드에 엔트리들이 복사되는 동안만 배타 래치를 획득하는 방법을 사용한다. MBR 변경 연산의 동시성을 높이기 위해 부분적인 잠금 결합을 사용한다. 즉, MBR 변경 연산중 주로 발생되는 MBR이 증가되는 삽입연산은 잠금 결합을 수행하지 않고, 감소되는 삭제 연산만 잠금 결합을 수행한다. 또한 성능 평가를 통하여 제안된 동시성 제어 기법이 GiST의 동시성 제어 알고리즘에 비해 처리율 관점에서 성능이 우수함을 보인다.
실시간 능동 데이터베이스 시스템은 외부의 환경의 변화에 반응하여 트랜잭션들을 주어진 시간 내에 처리할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 실시간 능동 트랜잭션들을 위한 동시성 제어 기법인 다중버전 실시간 능동 동시성 제어 기법을 제안한다. 능동 규칙에 의해서 트랜잭션들 사이에는 triggering 관계가 성립하며 공유되는 데이터에 대한 충돌을 해결하기 위해 사용되는 중요한 개념이다. 제안하는 동시성 제어 기법은 데이터 충돌에 포함된 트랜잭션들 사이의 triggering 관계와 우선순위, 선행관계 등을 참조하여 데이터 충돌을 해결한다. 우선순위가 높은 트랜잭션은 낮은 우선순위의 트랜잭션 보다 유리한 서비스를 받는다. 그러나, 낮은 우선순위의 트랜잭션이라도 종료시점에 근접했다면 철회됨으로서 낭비될 시스템 자원을 보존하기 위해서 유리한 서비스를 받을 수 있다. 또한, 트랜잭션들 사이의 triggering 관계를 기반으로 intra triggering 충돌과 inter triggering 충돌로 분류해 각각 다른 방식으로 데이터 충돌을 해결한다. 본 논문에서는 모의실험을 통해서 제안한 동시성 제어기법의 성능을 비교 평가하였다.
무선통신 기술의 급속한 발전으로 무선 인터넷 서비스가 점차 확대되고 있고 그 중 모바일 실시간 처리가 큰 비중을 차지하고 있다. 모바일 트랜잭션 처리는 낮은 대역폭과 핸드오버, 응답시간 지연 등으로 그것의 활성화를 저해하는 여러 가지 문제점을 지니고 있음에도 불구하고 모바일 컴퓨팅 분야에 다양하게 응용되고 있다. 그래서 모바일 컴퓨팅 환경에서 제한된 대역폭을 효율적으로 사용하고, 병목현상을 개선한 새로운 동시성 제어 기법이 요구된다. 본 논문에서는 모바일 컴퓨팅 환경에서의 동시성 제어 문제를 효과적으로 해결하고 동시에 여러 트랜잭션을 처리하여 병렬성을 증진시키는 낙관적 동시성 기법을 제안하였다. 기존기법과 달리, 제안하는 기법은 같은 세그먼트 내에 다른 데이터를 접근하는 트랜잭션에게 세그먼트를 허용함으로써 불필요한 대기시간을 최소화 할 수 있도록 하여 시스템 처리율을 향상시켰다. 그리고 제안된 동시성 제어 기법의 알고리즘을 제안하였다.
이동 컴퓨팅 환경에서는 서버와 이동 클라이언트 사이의 비대칭적인 통신 대역폭의 특성 때문에 데이터 방송 기법이 효과적인 데이터 전달 방식으로 널리 사용되고 있다. 방송 기법을 사용하는 이동 데이터베이스 시스템에서는 무선 네트워크 환경과 이동 컴퓨팅 환경을 고려한 새로운 동시성 제어 기술이 요구된다. 본 논문에서는 낙관적 동시성 제어 기법을 기반으로 이동 컴퓨팅 환경에 적합한 OCC/DTA(Optimistic Concurrency Control with Dynamic Time-stamp Adjustment)기법을 제안한다. 제안하는 기법은 이동 클라이언트에서의 부분적 검증 작업을 통하여 비대칭적인 무선 네트워크 환경의 통신 부하를 줄일 수 있으며, 이동 트랜잭션들의 직렬화 순서를 동적으로 재조정함으로써 이동 트랜잭션의 처리율을 향상 시킬 수 있다. 제안한 기법이 데이터 일관성을 만족할 수 있음을 이론적으로 증명하고, 모의실험을 통하여 동시성 제어 기법의 성능을 분석한다.
양방향 동기화 기법은 모바일 단말기를 활용하는 GIS 시스템에서 사용자들에게 최신의 시공간 데이터를 신속하게 전파하기 위한 변경전파 기법이다. 그러나 여러 클라이언트들로부터 시공간 데이터가 변경될 수 있기 때문에 시공간 데이터의 일관성 유지에 문제가 있다. 이 논문에서는 모바일 클라이언트에서 변경한 시공간 데이터의 변경충돌검사를 위한 타임스탬프를 정의하고, 동시에 동기화를 요청한 클라이언트들의 트랜잭션을 처리하기 위해 다중 큐를 이용한 동시성 제어 기법을 제안한다.
이 논문에서는 질의의 지연을 최소화하는 효율적인 동시성제어 알고리즘을 제안한다. 다차원 색인구조에서 탐색연산을 지연시키고 전체적인 동시성을 떨어뜨리는 주 요인은 노드 분할과 MBR 변경연산이다. 제안하는 알고리즘에서는 분할 연산에 의한 질의의 지연을 최소화하기 위해 분할 노드에서의 배타 잠금 시간을 최소화한다. 분할 전체 기간동안 노드에 배타 래치를 획득하는 것이 아니고 분할 과정중 노드의 물리적인 분할 단계에서만 배타 래치를 획득한다. 또한, MBR 변경 시 발생하는 질의의 지연을 줄이기 위해 부분 잠금 결합(PLC: Partial Lock-Coupling)을 사용한다. PLC 기법은 MBR 증가 연산에 비해 상대적으로 발생 빈도가 적은 MBR 감소 연산에서만 잠금 결합을 수행하여 동시성을 향상시킨다. 성능평가를 위해 제안하는 알고리즘과 링크 기법을 기반으로 하는 기존의 동시성 제어 기법을 바다-III DBMS의 자료저장 시스템인 MIDAS-III상에서 구현한다 다양한 환경에서의 성능평가를 통해 제안하는 알고리즘이 기존의 동시성 제어기법보다 처리율 및 응답시간에서 뛰어난 성능을 나타냄을 보인다.
본 논문에서는 검색 위주의 공간 데이터베이스 시스템을 위한 R-tree 기반의 동시성 제어 기법을 제안한다. 기존의 제안된 기법들은 검색연산이 갱신연산과 동시에 수행되는 것을 막기 위해 노드에 공유 락이나 래치를 획득함으로써 갱신연산으로 인한 검색연산의 블록킹을 막을 수 없다는 문제를 가지고 있으며, 또한 R-tree같은 다차원 색인의 경우 갱신연산의 락 획득은 여러 노드에 걸쳐 일어날 수 있으며, 노드 분할과 같은 경우 오랜 시간동안 락을 획득하고 있을 수도 있기 때문에 검색연산은 장시간 블록킹이 되어야 하는 문제를 갖는다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 노드의 엔트리들을 링크드 리스트로 연결하는 방법을 사용하여 노드에 엔트리를 삽입하고 있는 중에도 락이나 래치를 획득하지 않고 검색연산을 할 수 있는 링크드 리스트 기반의 동시성 제어 기법과, 노드 분할이 진행 중에 있는 노드에도 검색연산이 락이나 래치를 획득하지 않고 노드를 탐색할 수 있는 버전 기반의 동시성 제어 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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