發(fā)布時間：2018-06-14 14:33

  本文選題：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) + 相變存儲器　； 參考：《中國科學技術(shù)大學》2017年碩士論文

【摘要】：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的日志與并發(fā)操作技術(shù)一直是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究熱點。近年來,隨著相變存儲器(Phase Change Memory,PCM)等新型非易失性存儲器(Non-Volatile Memory,NVM)的出現(xiàn),使得我們需要重新考慮數(shù)據(jù)庫日志和并發(fā)操作問題。如何利用這些新的硬件平臺,盡可能減少日志帶來的開銷并優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)操作性能,已經(jīng)成了基于PCM的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中迫切需要解決的問題。本論文圍繞基于PCM的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所帶來的新需求和新問題,著重研究PCM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的日志與事務并發(fā)操作優(yōu)化問題。具體而言,論文研究了兩方面的問題:(1)在混合主存系統(tǒng)下,如何利用新型存儲器特性,為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的日志技術(shù)提供性能更優(yōu)的解決方法?(2)如何結(jié)合PCM這一新型存儲的特性,設計新的數(shù)據(jù)更新方法解決并發(fā)操作帶來的輕量級鎖沖突問題,從而提高并發(fā)操作的性能?圍繞上述問題,本文開展了深入研究。論文的主要工作和貢獻可歸納為以下幾點:(1)提出了一種基于PCM的日志更新與事務恢復方法結(jié)合PCM的特性以及數(shù)據(jù)更新和日志更新操作的特點,論文提出了新的日志更新與事務恢復方法。我們通過合理的數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計,將更新數(shù)據(jù)和部分元數(shù)據(jù)信息存儲在PCM中,消除事務操作帶來的寫日志開銷和磁盤I/O,提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。(2)提出了一種基于PCM的B+樹索引并發(fā)更新優(yōu)化方法論文研究了基于PCM的數(shù)據(jù)庫更新操作優(yōu)化問題,并針對基于B+樹的數(shù)據(jù)并發(fā)更新操作提出了優(yōu)化方法。對于數(shù)據(jù)頁的更新操作,我們將所有更新記錄都寫到PCM上,并通過映射表和數(shù)據(jù)鏈的形式進行管理。對于索引更新操作,我們將對葉節(jié)點的更新操作存儲在PCM上,利用標記記錄的方式來實現(xiàn)節(jié)點的快速分裂和合并,消除索引更新過程中的輕量級鎖沖突,從而提高索引的并發(fā)訪問性能。(3)利用PCM模擬器進行了實驗和性能評價為了驗證所提方法的性能,我們利用DRAM設計了一個PCM模擬器,并通過trace數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的事務吞吐率和平均響應時間進行了測試。結(jié)果表明,論文提出的基于PCM的日志更新策略和數(shù)據(jù)更新方法可以有效提升數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。
[Abstract]:The technology of log and concurrent operation in database system has been the research hotspot of database system all the time. In recent years, with the emergence of new non-volatile memory (Non-volatile memory NVMs), such as Phase change memory (PCM), we need to reconsider the problems of database logging and concurrent operation. How to make use of these new hardware platforms to minimize the overhead caused by log and optimize the concurrent operation performance of database system has become an urgent problem in the database system based on PCM. In this paper, we focus on the optimization of log and transaction concurrent operations in PCM database system, focusing on the new requirements and problems brought about by PCM based database system. Specifically, this paper studies two problems: 1) how to make use of the new memory characteristics in the hybrid main memory system. How to design a new data update method to solve the problem of lightweight lock conflict caused by concurrent operation, combining with PCM, which is a new storage feature, to provide a better performance solution for log technology in traditional database systems. To improve the performance of concurrent operations? Around above question, this article has carried on the thorough research. The main work and contributions of this paper can be summarized as follows: 1) A PCM-based log update and transaction recovery method combined with the characteristics of PCM and the characteristics of data update and log update operation are proposed. This paper proposes a new log update and transaction recovery method. We store the updated data and some metadata information in PCM through reasonable data organization and data structure design. To eliminate the write log overhead and disk I / O caused by transaction operation and improve the performance of database system, a PCM-based method for concurrent updating of B-tree index is proposed. In this paper, the optimization problem of database update operation based on PCM is studied. An optimization method for data concurrent update operation based on B tree is proposed. For the update operation of the data page, we write all the update records to the PCM and manage them in the form of mapping table and data link. For the index update operation, we store the update operation of the leaf node on PCM, realize the fast splitting and merging of the node by the way of mark record, and eliminate the lightweight lock conflict in the process of index updating. In order to improve the concurrent access performance of the index, we designed a PCM simulator using DRAM to test and evaluate the performance of the proposed method. The transaction throughput and average response time of the system are tested by trace data. The results show that the PCM-based log update strategy and data update method can effectively improve the performance of database system.
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP311.13

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本文編號：2017717