[ Russian ] [ English ]

Новые виды устройств хранения данных и архитектуры СУБД

С.Д. Кузнецов,
Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН,
109004, Россия, г. Москва, ул. А. Солженицына, дом 25
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
119991 ГСП-1 Москва, Ленинские горы,
МГУ имени М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, факультет ВМК
Московский физико-технический институт,
141700, Московская облаcть, г. Долгопрудный, Институтский пер., 9
Высшая школа экономики,
101000, Москва, ул. Мясницкая, д. 20
kuzloc at ispras dot ru

Технология SQL-ориентированных СУБД неразрывно связана с технологией HDD. Особенности HDD влияют на структуры данных и алгоритмы выполнения операций, методы управления буферным пулом СУБД, управление транзакциями, оптимизацию запросов и т.д. Альтернативой дисковым СУБД являются in-memory СУБД, хранящие базы данных целиком в основной памяти. Несмотря на наличие у in-memory СУБД ряда преимуществ перед дисковыми СУБД, в настоящее время конкуренция между практически отсутствует. Это, прежде всего, связано с естественными ограничениями на размеры баз данных, свойственными in-memory СУБД. В настоящее время появились новые виды аппаратуры хранения данными: SSD – блочные твердотельные накопители и SCM – энергонезависимая основная память. Характеристики SSD делали целесообразной разработку СУБД в расчете на их исключительное использование, однако до сих пор такая СУБД не создана, а SSD используются просто вместо HDD в СУБД, не учитывающих их особенности. Наличие SCM позволяет радикально упростить архитектуры СУБД и значительно повысить их производительность. Для этого нужно пересмотреть многие идеи, используемые в дисковых СУБД.

Литература:

  1. С.Д. Кузнецов. Перспективы и проблемы использования энергонезависимой памяти. Proceedings of the 5th International Conference on Actual Problems of System and Software Engineering, CEUR Workshop Proceedings, vol. 1989, 2017 г., cтр. 7-21
  2. R. Bayer, E. McCreight. Organization and Maintenance of Large Ordered Indexes, Acta Informatica, vol. 1, issue 3, pp. 173–189, 1972
  3. Joseph M. Hellerstein and Michael Stonebraker. Anatomy of a Database System. In Readings in Database Systems, 4th Edition. MIT Press, 2005, pp. 42-95
  4. С.Д. Кузнецов. Базы данных. Академия, Серия: Университетский учебник, 2012 г., 496 стр.
  5. P. Griffiths Selinger, M.M. Astrahan, D.D. Chamberlin, R.A. Lorie, T.G. Price. Access Path Selection in a Relational Database Management System. In Proceedings of the 1979 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, pp. 23-34
  6. David J. DeWitt, Paula B. Hawthorn. A Performance Evaluation of Data Base Machine Architectures (Invited Paper). In Proceedings of the 7th International. Conference on Very Large Data Bases, 1981, pp. 199-214
  7. David DeWitt, Jim Gray. Parallel database systems: the future of high performance database systems. Communications of the ACM, vol. 35, Issue 6, June 1992, pp. 85-98
  8. David J. DeWitt, Randy H. Katz, Frank Olken. Leonard D Shapiro, Michael R. Stonebraker, David A. Wood. Implementation techniques for main memory database systems. In Proceedings of the 1984 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, pp. 1-8
  9. Д.А. Шапоренков. Эффективные методы индексирования данных и выполнения запросов в системах управления базами данных в основной памяти. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических. Санкт-Петербургский государственный университет. 2006
  10. Tirthankar Lahiri, Marie-Anne Neimat and Steve Folkman. Oracle TimesTen: An In-Memory Database for Enterprise Applications. Bulletin of the Technical Committee on Data Engineering, vol. 36, no. 2, June 2013, pp. 6-13
  11. Jan Lindstrцm, Vilho Raatikka, Jarmo Ruuth, Petri Soini, and Katriina Vakkila, IBM solidDB: In-Memory Database Optimized for Extreme Speed and Availability. Bulletin of the Technical Committee on Data Engineering, vol. 36, no. 2, June 2013, pp. 14-20
  12. Michael Stonebraker and Ariel Weisberg. The VoltDB Main Memory DBMS. Bulletin of the Technical Committee on Data Engineering, vol. 36, no. 2, June 2013, pp. 21-27
  13. С.Д, Кузнецов. Транзакционные параллельные СУБД: новая волна. Труды ИСП РАН, т. 20, 2011, стр. 189-251
  14. Novotny R., Kadlec J. and Kuchta R. NAND Flash Memory Organization and Operations. Journal of Information Technology & Software Engineering, vol. 5, issue 1, 2015. 8 p.
  15. Сайт проекта FlashyDB, http://dblab.reutlingen-university.de/FDB.html. Data Management Lab, Reutlingen University, Germany. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  16. Ilia Petrov, Robert Gottstein, Sergej Hardock. DBMS on modern storage hardware. In Proceedings of the 31st International Conference on Data Engineering (ICDE), 2015, pp. 1545-1548
  17. С.Д. Кузнецов, А.А. Прохоров. Алгоритмы управления буферным пулом СУБД при работе с флэш-накопителями. Труды ИСП РАН, т. 23, 2012, стр. 173-194. DOI: 10.15514/ISPRAS-2012-23-11
  18. S. Raoux, G. W. Burr, M. J. Breitwisch, C. T. Rettner, Y.-C. Chen, R. M. Shelby, M. Salinga, D. Krebs, S.-H. Chen, H.-L. Lung, and C. H. Lam. Phase-change random access memory: A scalable technology. Journal of Research and Development, vol. 52, No 4/5, 2008, pp. 465-479
  19. D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart and R.S. Williams. The missing memristor found. Nature, 453, 1 May 2008, pp. 80-83
  20. Ping Chi, Shuangchen Li, Yuanqing Cheng, Yu Lu, Seung H. Kang, Yuan Xie. Architecture Design with STT-RAM: Opportunities and Challenges. In Proc. of the 21st Asia and South Pacific Design Automation Conference, 2016, pp. 109 - 114
  21. MRAM: Создание производства магниторезистивной оперативной памяти в России, http://www.rusnano.com/projects/portfolio/crocus-technology. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  22. Yiling Lin, IJessie Shen, DIGITIMES [Tuesday 26 September 2017]. Samsung ready to mass produce MRAM chips using 28nm FD-SOI process. https://digitimes.com/news/a20170925PD206.html. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  23. Joy Arulraj, Andrew Pavlo. How to Build a Non-Volatile Memory Database Management System. In Proceedings of the 2017 ACM International Conference on Management of Data, pp. 1753-1758, 2017
  24. Intel 64 and IA-32 Architectures. Software Developer’s Manual. Documentation Changes. July 2017. https://software.intel.com/sites/default/files/managed/3e/79/252046-sdm-change-document.pdf. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  25. Альфред Ахо, Джон Хопкрофт, Джеффри Ульман, Структуры данных и алгоритмы. Вильямс, 2016, 400 стр.
  26. С.Д. Кузнецов. Методы сортировки и поиска. http://citforum.ru/programming/theory/sorting/sorting2.shtml. 2003 г. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  27. Michael Stonebraker. The Design of the POSTGRES Storage System. In Proceedings of 13th International Conference on Very Large Data Bases, 1987, pp. 289-300
  28. Сайт проекта Peloton: The Self-Driving Database Management System, http://pelotondb.io/. Database Group, Carnegie Mellon University. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  29. Andrew Pavlo, Gustavo Angulo, Joy Arulraj, Haibin Lin, Jiexi Lin, Lin Ma, Prashanth Menon, Todd C. Mowry, Matthew Perron, Ian Quah, Siddharth Santurkar, Anthony Tomasic, Skye Toor, Dana Van Aken, Ziqi Wang, Yingjun Wu, Ran Xian, Tieying Zhang. Self-Driving Database Management Systems. In Proceedings of the 8th Biennial Conference on Innovative Data Systems Research (CIDR ‘17), Online Proceedings, 6 p.
  30. С.Д. Кузнецов. К свободе от проблемы больших данных. Открытые системы, N 2, 2012, стр. 22-24
  31. Ted Neward, The Vietnam of Computer Science. Ted Neward's Blog, Jun 26, 2006. Дата обращения 10 октября 2017 г.
  32. С.Д. Кузнецов. Объектные модели ODMG и SQL десять лет спустя: нет противоречий. Труды ИСП РАН, том 27, выпуск 1, 2015 г., cтр. 173-192. DOI: 10.15514/ISPRAS-2015-27(1)-9
  33. The Object Data Standard: ODMG 3.0. Edited by R.G.G. Cattel, Douglas K. Barry. Morgan Kauffmann Publishers, 2000, 280 p.
  34. Alfons Kemper, Donald Kossmann. Adaptable Pointer Swizzling Strategies in Object Bases: Design, Realization, and Quantitative Analysis. The VLDB Journal, vol. 4, issue 3, July 1995, pp 519–566
  35. Ilya Taranov, Ivan Shcheklein, Alexander Kalinin, Leonid Novak, Sergei Kuznetsov, Roman Pastukhov, Alexander Boldakov, Denis Turdakov, Konstantin Antipin, Andrey Fomichev, Peter Pleshachkov, Pavel Velikhov, Nikolai Zavaritski, Maxim Grinev, Maria Grineva, Dmitry Lizorkin. Sedna: Native XML Database Management System (Internals Overview). In Proceedings of the 2010 International Conference on Management of Data, pp. 1037-1046.
Supported by Synthesis Group