이동 통신 기술의 급격한 발전으로, 이동 컴퓨팅 환경에서 데이터 서비스에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. 이동 컴퓨팅 환경에서의 여러 단점을 극복하고자 캐쉬가 등장하게 되었다. 이동 호스트 내에 캐쉬가 존재하면, 통신 대역폭의 절약 및 질의에 대한 빠른 응답을 가져올 수 있지만, 이동 호스트가 서버 데이터와의 캐쉬 일관성(consistency)을 유지시켜야 한다는 문제가 생기게 된다. 본 논문에서는 기존의 기법들이 가지는 문제점들을 보완하기 위해 데이터의 주기성을 고려한 캐쉬 일관성 유지 기법을 제안한다. 제안한 기법은 데이터를 주기적, 비주기적 데이터로 분류하고 주기적 데이터에 만료시간을 삽입한다. 또한 무효화 메시지를 저장해서 단절 후에 선별적으로 캐쉬 데이터가 나누어질 수 있도록 해서, 캐쉬 내의 데이터가 접속 단절 후에 일방적으로 버려지는 것을 막을 수 있게 된다. 이렇게 함으로서 서버와 이동 호스트간의 통신에 사용하는 전체 대역폭의 낭비와 서버접속에 필요한 이동 호스트의 전력의 낭비를 줄일 수 있다. 마지막으로 기존의 기법과의 실험을 통해서 제안한 기법의 효율성을 알아보고자 한다.
클라이언트-서버 환경에서 클라이언트는 캐쉬에 데이터를 저장함으로씨 서버와 접촉하지 않고도 응용을 수행할 수 있다. 클라이언트에서 수행되는 응용의 정확성을 보장하기 위해서는 캐쉬의 일관성 유지가 필요하고, 이를 위해 탐지 기반의 방법과 회피 기반의 방법이 사용되어져 왔다. 이 논문에서는 서버에 비하여 자원이 빈약한 클라이언트의 부담을 덜어줄 수 있는 탐지 기반의 새로운 캐쉬 일관성 유지 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 타임스탬프를 이용하여 트랜잭션의 동시성을 제어하며, 캐쉬를 갱신할 때 갱신된 데이터의 삭제와 덮어쓰기를 동적으로 수행함으로써 캐쉬를 효율적으로 관리한다. 또한 1-사본 직렬성을 이용하여 제안하는 방법의 정확성을 증명하였다.
기존의 디렉토리 프로토콜은 독점 상태 데이터의 읽기 과정에서 홈 노드 갱신을 수행한다. 한편 이주 데이터는 한 프로세서에 의해 읽힌 뒤 곧이어 수정되므로 그와 같은 홈 노드 갱신이 전혀 쓸모없게 된다. 본 논문에서는 기존의 디렉토리 캐쉬 일관성 기법을 수정하여 이주 데이터에 대해 발생하는 불필요한 홈 노드 갱신을 줄이는 개선된 기법을 제안한다. 제안된 기법은 시주 데이터의 빈도가 높은 병렬 프로그램에서 캐쉬 일관성 트래픽을 크게 감소시켰고 이는 자연히 네트웍 지연 시간의 단축을 가져왔다.
이동 통신 기술의 발전으로, 이동컴퓨팅 환경에서의 데이타 서비스에 대한 수요가 증가하고 있다. 이동 호스트 내에 캐쉬가 존재할 경우, 대역폭의 절약 및 빠른 응답시간을 제공할 수 있지만, 캐쉬 일관성을 유지해야하는 부담이 생긴다. 한 셀 내에 존재하는 수 많은 이동 호스트들의 캐쉬 일관성 유지를 위해서 서버(MSS)가 캐쉬 무효화 보고를 일정시간마다 주기적으로 방송하는 방법은 효과적일 수 있다. 기존에 제시된 무효화 보고에서는 갱신된 데이타의 식별자가 사용되지만, 좀 더 적은 양의 대역폭을 소모하는 효율적인 무효화 보고가 되기 위해서는 데이타들을 그룹핑할 수 있는 방안이 연구되어야 한다. 본 논문에서는 서버의 데이타베이스를 데이타의 식별자 값을 기준으로 여러 구역으로 나누었을 때, 데이타의 갱신이 데이타베이스 내 인근 구역에서 많이 발생할 경우, 이진 트리를 기반으로 하여 효율적인 무효화 보고를 생성하는 방법을 제안하고 그 성능을 평가한다.
다중 프로세서 구조로 실시간 분산 처리를 하는 전전자 교환기 시스템은 그 특성상 2개 이상의 프로세서에 동일한 값을 유지하는 중복 데이터의 사용이 필수적이다. 시스템의 자원 정보, 번호 번역 정보, 과금 정보 등이 중복 데이터로 사용된다. 이러한 중복 데이터에 대한 변경은 불일치 상태를 회피하기 위해 그 처리에 많은 비용과 제한이 따른다. 과도한 시그널 전송 및 로그 저장, 재전송 알고리즘은 데이터베이스 시스템의 성능을 저하시키고 때때로 순간적인 마비 상태까지도 유발할 수 있다. 본 논문에서는 기존 일관성 방안의 문제점을 분석하고 단일-버스 다중-프로세서 시스템에서 각각의 캐쉬들간의 일관성 유지를 위한 write-through 캐쉬 일관성 프로토콜을 사용하여 저 비용이며 효율적인 중복 데이터 일관성 유지 방안을 제시한다.
고속 LAN과 같은 통신 장비의 발달로 클라이언트/서버 시스템 환경이 일반화됨에 따라 데이터베이스 시스템도 클라이언트/서버 환경을 지원하는 데이터 서버로서의 역할이 요구되었다. 또한, 다양하고 복잡한 형태의 제어 시스템들이 필요한 각 응용 분야에서 클라이언트/서버 시스템이 이용되고 있다. 이러한 상황에서 클라이언트들은 통신 비용 절감과 서버의 부하를 줄이기 위해 클라이언트의 버퍼에 데이터의 사본을 캐쉬(cache) 함으로써 클라이언트 시스템의 확장성 및 독립성을 추구한다. 하지만, 캐쉬한 데이터의 사본에 의해 갱신 연산이 수행되기 때문에 캐쉬 데이터의 일관성 유지를 위한 효율적인 방법들이 필요하다. 본 논문에서 제안한 기법은 클라이언트/서버 간의 데이터 전송이 페이지 단위로 행해지는 페이지-서버 환경에서 적용되는 회피-기반(avoidance-based) 기법으로써, 클라이언트가 데이터를 갱신할 때 갱신 의도를 비동기적으로 선언하는 캐위 일관성 유지 기법을 제안하였다. 그리고 제안한 기법과 최근에 제안된 기법들을 비교 분석하였다.
이동 컴퓨팅 환경에서 이동 사용자는 무선 통신망의 협소한 대역폭을 효율적으로 사용하기 위하여 자주 사용하는 데이타를 자신의 캐쉬에 저장하여 사용한다. 이동 트랜잭션의 정확성을 보장하기 위하여 캐쉬 데이터는 서버에 있는 데이타와 일관성이 유지되어야 한다. 이 논문은 비동기적 방송을 하는 이동 컴퓨팅 환경에서 이동호스트의 이동으로 인하여 이동호스트가 캐쉬한 데이터가 서버에 있는 데이타와 일관성이 위배될 때, 효율적으로 캐쉬 일관성을 유지하도록 하는 새로운 정책을 제안한다. 이 정책은 갱신율이나 갱신 패턴이 변하여도 무효화되는 데이터의 개수에 영향을 받지 않으며, 전송하는 무효화 메시지의 량은 항상 일정하고 상대적으로 작다. 따라서, 무선망의 협소한 대역폭을 향상시키고 통신 비용을 감소시킨다.
모바일 클라이언트(Mobile Client, MC) - 서버 환경에서 캐쉬된 공간 데이타는 용량과 가용성이 크고 긴단절을 가지는 특징이 있다. 이러한 긴 단절을 거친 MC의 일관성 제어시 캐쉬된 데이타 전체가 무효화되어 재전송 하는 것은 비효율적이므로 서버는 변경된 객체 정보를 로그로 기록하여, 캐쉬된 영역에 속하는 최근 변경 정보만을 전송하는 것이 필요하다. 또한 일반적으로 로그의 순차 검색과 불필요한 로그의 누적으로 인해 일관성 제어시 통신 비용이 증가하게 되므로, 서버의 로그 검색 시간과 전송량을 최소화 하기위한 기법이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 로그를 이용안 공간 로그 인덱스(Spatial Log Index, SLI) 기법과 공간 로그 관리(Spatial Log Management, SLM) 기법을 제시하고 있다.
이동 컴퓨팅 환경에서 이동 사용자는 무선 통신망의 협소한 대역폭을 효율적으로 사용하기 위하여 자주 데이타를 자신의 캐쉬에 저장하여 사용한다. 그러나, 이동호스트의 이동과 서버와의 통신 단절로 인하여 서버에 있는 데이타와 일관성이 위배되어 캐쉬된 데이타의 유용성이 상실될 수 있다. 기존 연구에서는 이동호스트의 캐쉬 일관성을 유지하기 위한 정책에 중점을 두었으며, 모든 이동 기지국에서 무효화 메시지를 방송하는 시점이 동일하다고 가정하였다. 본 논문에서는 이동호스트의 이동으로 인하여 발생될 수 있는 캐쉬 일관성 위배의 문제를 해결하는 캐쉬 일관성을 제안한다. 제안하는 정책은 각 이동 기지국이 무효화 메시지에 방송하는 메시지의 방송하는 시점을 다르게 함으로서 기존 정책에서 방송 시점을 일치시키기 위한 오버헤드를 줄일 수 있고, 이동 기지국이 이동호스트에게로 전송하는 메시지의 양을 줄일 수 있기 때문에 통신비용이 절감되고 무선 통신의 협소한 대역폭이 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
웹 캐슁은 캐쉬 액새스턱 통해 웹 서버와 네트워크의 부하를 감소시켜 웹 응용을 가속화하는 중요한 기술이다. 전통적인 데이타 캐슁과 마찬가지로, 웹 캐슁은 캐쉬 일관성 유지라는 문제를 안고 있다. 그러나, 기존의 캐슁과는 달리 웹 캐슁에서는 웹 서버 데이타 갱신을 지연하여 반영하는 약 일관성이 허용된다. 이러한 조건은 TTL(time-to-live, 캐쉬 서버가 캐쉬된 데이타 아이템이 유효하다고 기대하는 시간)이 일관성 유지를 위해 사용되는 것을 허용한다. 이것은 효과적인 TTL 추정방법의 개발이 필요하도록 하였다. 그러나, 현재가지 소개된 두 가지 추정 방법(고정 TTL방법과 휴리스틱 방법)은 직관적 해석이 어렵고, 이론적인 추정근거가 빈약하다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 확률적 분석에 기 반하여 정형적이고, 직관적인 의미를 갖는 위험도 기반 TTL 설정 방법을 제안한다. 이 방법에서는 위험도를 TTL 이내에 원본 데이타가 갱신될 확률로 정의하고, 갱신분포를 포아송 과정으로 가정한 후, 주어진 위험도를 TTL 식을 유도한다. 위험도 기반 TTL 설정 방법은 기존방법과 비교하여 위험도란 개념을 통하여 보다 직관적이고, 확률적 유도를 통하여 TTL 설정방법은 기존방법과 비교하여 위험도란 개념을 통하여 보다 직관적이고, 확률은 유도를 통하여 TTL 설정에 대한 이론적인 근거를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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