KR100228548B1 - 지리정보 시스템용 시간지원 데이타베이스 관리 장치 - Google Patents

지리정보 시스템용 시간지원 데이타베이스 관리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치에 관한 것으로, 현실세계에 존재하는 객체와 함께 그 자료의 유효시간, 사용자정의 시간에 세가지 유형의 시간값을 동시에 지원하므로써, 객체에 대한 이력을 효율적으로 관리해 주는 효과를 수반하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치에 관한 것이다.

Description

지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치
본 발명은 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치에 관한 것으로, 현재의 정보에 대한 저장 및 관리는 물론 시간의 흐름에 따르는 과거의 정보까지를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 데이터베이스는 현재의 정보만을 데이터베이스로 저장하여 관리하므로서, 과거 또는 이력 데이터를 활용하기 위해서는 많은 문제점을 내포하고 있었으며 특히 지리정보 시스템(Geographic Information System : 이하 GIS라 칭한다)에서 각종 지리정보 및 관련 부가정보에 대한 분포변화, 지리상태의 변동상황, 통계 등을 위한 토대자료활용에 많은 제약점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 불편했던 점을 감안하여, 기존 데이터베이스에서 처리가 어려운 시간개념이 포함된 데이터들을 효율적으로 관리하므로서 데이터의 처리비용과 처리시간을 단축하도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과거정보의 효율적 관리는 의학분야의 이력 데이터관리, 이력 데이터로서 연산이 필요한 연금관리, 과거조례, 판결등이 필요한 법조계 데이터관리, 버전관리와 CAD/CAM, 통계 데이터 등과 함께 시간에 따라 데이터 표현이 필요한 그래픽 분야 또는 지리정보 시스템등 시간지원 데이터베이스 관리시스템에 필수적인 요소가 된다.
따라서 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 기존의 데이터베이스에서는 지원되지 않았던 시간지원 기능을 데이터베이스에 부가하여 시간 및 과거 데이터를 활용한 각종 GIS 부가 서비스를 구현하여, GIS용 시간지원 데이터베이스 관리 장치 구현하는 것이다.
제1도는 본 발명이 적용되는 중형급 하드웨어의 개략적인 구성 블록도.
제2도는 본 발명에 의한 GIS용 시간지원 데이터베이스 관리 장치의 개략적인 구성블럭도.
제3도는 제2도의 시간지원 질의 처리부의 상세 구성 블럭도.
제4도는 제2도의 시간지원 트랜잭션 관리부의 상세 구성 블럭도.
제5도는 제2도의 시간지원 저장 및 색인 관리부의 상세 구성블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 사용자 접속부 110 : 대화식 접속기
120 : 그래픽 접속기 200 : 시간지원 질의 처리부
210 : 시간지원 구문 분석기 220 : 시간지원 의미 분석기
230 : 시간지원 코드 생성기 240 : 시간지원 해석기
a : 시스템 카달로그 b : 실행트리
c : 기본 릴레이션 300 : 시간지원 데이터 관리부
310 : 시간지원 트랜잭션 관리자 311 : 시간지원 동시성 제어기
312 : 회복 관리기 320 : 시간지원 저장 및 색인 관리자
321 : 데이터 베이스 관리자 322 : 속성자료 및 색인 관리자
323 : 시간 자원 버전 324 : 시간 인덱스 관리자
325 : 버퍼 관리자 326 : 디스크 관리자
327 : 물리적 데이터 관리자 400 : IPC 인터페이스부
410 : 클라이언트 IPC 인터페이스 420 : 서버 IPC 인터페이스
500 : 시간지원 데이터 베이스
상기 목적을 달성하기 위해, 사용자로 하여금 자료의 추가 및 검색 기능을 기존의 명령형 질의방식과 대화식 질의방식, 그리고 그래픽 메뉴 선택방식 중 선택 할 수 있도록 지원하는 사용자 접속부와 ;
시간지원 질의 구문에 대하여 구문분석 및 의미분석, 그리고 수행을 위한 코드들을 생성하고 이를 수행하는 시간지원 질의 처리부와 ;
GIS용 T큐얼(Temporal Query Language : TQuel)을 확장한 시간지원 질의 구문에 대하여 구문분석 및 의미분석, 그리고 수행을 위한 코드들을 생성하고 이를 수행하는 시간지원 질의처리부(200)와;
다수의 사용자가 억세스 할 때 효율적인 관리를 통하여 사용자의 응답시간을 단축시키고, 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 기능과 함께 시스템 실패시 복구 하는 기능을 갖는 시간지원 트랜잭션 관리자와, 시간지원 데이터 베이스에 저장되는 데이터에 대한 효율적인 관리와 거대한 시간지원 데이터베이스를 보다 효과적으로 관리하기 위한 기능을 제공하는 시간지원 저장 및 색인 관리자를 포함하는 시간지원 데이터 관리부 ; 및
상기 각 부간의 프로세스간 통신을 위하여 클라이언-서버 구조를 갖는 프로세서 간 통신 인터페이스부을 포함하여 구성하여;
현재의 정보는 물론 과거 정보까지 연관되어 관리하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명이 적용되는 중형급 컴퓨터의 하드웨어 구성도로서, 컴퓨터의 전체동작을 제어하고 관리하는 중앙처리장치(1)와 :
상기 중앙처리장치(1)에서 수행할 프로그램을 저장하고 작업수행 중에 이용되는 각종 데이터를 저장하는 주기억장치(1)에서 수행할 프로그램을 저장하며, 작업 수행 중에 이용되는 각종 데이터를 저장하는 주기억장치(2)와 :
입/출력 버스에 연결된 보조기억장치(3)와, 입/출력 장치(4)에 대한 입/출력을 제어하며, 내부연결 버스에 접속되는 입/출력 제어기(5)를 포함하여 구성된다.
이때 상기 보조기억장치(3)는 대량의 데이터를 저장하는 역할을 하며, 입/출력장치(4)는 일반적인 키보드, 디스플레이 장치, 프린터 등을 포함한다.
상기와 같이 구성된 중형급 컴퓨터에서 보조기억장치(3)에는 본 발명이 적용되는 GIS용 시간지원 데이터 베이스가 저장되어 있으며, 이는 중앙처리장치(1)의 제어에 따라 필요한 데몬 프로그램을 주기억장치(2)에 올려 수행한다.
제2도는 본 발명이 적용되는 GIS용 시간지원 데이터 베이스 관리 장치의 전반적인 흐름을 나타내는 도면으로, 사용자로 하여금 자료의 추가 및 검색 기능을 기존의 명령형 질의방식과 대화식 질의방식, 그리고 그래픽 메뉴 선택방식중 선택할 수 있도록 지원하는 사용자 접속부(100)와 :
다수의 사용자가 억세스 할 때 효율적인 관리를 통하여 사용자의 응답시간을 단축시키고, 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 기능과 함께 시스템 실패시 복구하는 기능을 갖는 시간지원 트랜잭션 관리자(310)와, 시간지원 데이터 베이스(500)에 저장되는 데이타에 대한 효율적인 관리와 거대한 시간지원 데이터베이스를 보다 효과적으로 관리하기 위한 기능을 제공하는 시간지원 저장 및 색인 관리자 (32)를 포함하는 시간지원 데이터 관리부(300) : 및
상기 각 부(100 ∼ 300)간의 프로세스간 통신을 위하여 클라이언트-서버 구조를 갖는 프로세서 간 통신(InterProcessor Communication : 이하 IPC라 칭한다) 인터페이스부(400)을 포함하여 구성된다.
이때 상기 사용자 접속부(100)에는 상기에서 언급한 기존의 명령형 질의 방식과 대화식 질의 방식, 그리고 그래픽 메뉴 선택방식을 제공하는 대화식 접속기(110)와, 그래픽 접속기(120)가 포함된다.
그리고 상기 IPC 인터페이스부(400)에서 클라이언트(410)는 사용자 접속부와(100) 시간지원 질의처리부(200)를 포함하며 서버(420)는 시간지원 데이터 관리부(300)를 포함한다.
따라서 시간지원 데이터 관리 장치는 하나의 서버와 다수의 클라이언트(사용자)를 동시에 지원한다.
사용자는 자신의 질의를 처리하기 위해 시간지원 데이터 베이스 장치의 클라이언트를 가동시키고, 이미 가동된 시간지원 데이터 베이스 장치의 서버 프로세스와의 통신은 유닉스 운영체제에서 제공하는 IPC 기법을 이용한다.
제3도는 상기 제2도의 시간지원 질의처리부(200)를 상세히 도시한 상세 블록도로, 시간지원 질의어(예 : 외부 접속기를 통해 입력되는 시스템 카달로그(a))를 읽어 들이고 시간상수, 변수명, 명령어 등의 키워드와 같은 토큰으로 나누어 파스트리를 구성하는 시간지원 구문분석기(210)와 :
시간지원 질의어의 의미를 결정할 뿐 아니라 의미가 올바르다면 파서트리를 코드 생성기에 보내주는 기능을 수행하는 시간지원 의미분석기(220)와 :
시간지원 실행트리(b)를 생성하며 실행트리(b)의 구성요소는 관계대수 표현에서 정의된 교차 곱, 죠인, 선택, 추출등과 같은 연산들을 포함하는 시간지원 코드 생성기(230)와 :
시간지원 질의어에 대한 시간지원 릴레이션의 튜플(tuple)들을 처리하며, 상기 시간지원 코드 생성기(14)에 의해 생성된 실행트리(b)를 기본 릴레이션(c)이 변경될 때마다 구동시키는 시간지원 해석기(240)를 포함하여 구성된다.
제4도는 상기 제2도의 시간지원 트랜잭션 관리자(310)를 상세히 나타낸 상세 블록도로, 트랜잭션 관리자에서는 사용자 질의를 처리하는 시간질의처리기(200)와, 시간지원 데이터베이스를 저장하는 하부 저장시스템간의 인터페이스 역할을 담당하게 되며, 사용자질의를 위한 연속적인 연산을 클라이언트로부터 제기받아 연산의 동시성 제어 및 회복관리를 위한 준비를 하고 이를 시간지원 데이터베이스에 반영토록 트랙잭션을 관리하며, 트랜잭션 관리를 위한 시간지원 동시성 제어기(312)와, 회복 관리기(313)를 포함한다.
여기서 상기 동시성 제어기(311)는 동시성 제어의 비용을 최소로 유지하면서 동시에 허용하는 트랜잭션의 동시성 정도를 최대로 유지하는 특성을 가진다.
본 시스템에서 설계된 동시성 제어 기법은 트랜잭션간의 충돌 검사를 위한 동시성 제어단위를 논리적 단위(Logical Granularity)와 물리적 단위(Physical Granularity)의 2레벨로 구분하여 실행한다.
논리적 단위의 충돌검사에서 충돌로 판정된 질의 술어부분에 포함되는 데이터 항목에 대해서 정확한 물리적 단위의 충돌검사를 실시한다. 논리적 동시성 제어 단위란 사용자 트랜잭션이 시간지원 데이터베이스 관리시스템에 필요한 정보지정을 위해 사용하는 유효시간 정보, 거래시간 정보 등의 질의 술어를 의미한다.
물리적 동시성 제어단위란 사용자가 억세스해야 하는 자료항목의 물리적 주소인 레코드 식별자를 의미한다.
상기 회복관리기(312)는 어떤 트랜잭션이 어떤 자료항목을 어떻게 변경했는가에 대한 정보를 갖고 있는 로그 레코드에 변경 연산 자체에 대한 코드만을 저장하고 회복과정에서 로그 레코드의 변경 연산 정보와 데이터베이스의 과거 이력자료를 관리하는 거래시간 색인구조를 이용한다.
따라서 본 발명의 시간지원 데이터베이스 관리 장치는 논리적 로깅기법을 사용하여 각 로그 레코드에 거래시간 정보를 기록하여 거래시간 릴레이션의 내용을 데이터베이스 회복에 이용한다.
제5도는 상기 제2도의 시간지원 저장 및 색인관리자(320)를 상세히 나타낸 상세 블록도로, 시간지원 데이터베이스는 계속적으로 자료를 추가하고 삭제는 이루어지지 않으므로 관리해야 할 데이터의 양이 지속적으로 늘어나게 되며, 따라서 하부 저장시스템은 많은 양의 데이터를 효율적으로 저장할 수 있는 저장장치의 계층구조를 가지고 있어야 한다.
또는 대량의 정보로부터 데이터의 주키(Primary Key)나 유효시간(Valid Time)또는 거래시간(Transaction Time)을 기준으로 필요한 자료를 빠르게 검색할 수 있는 검색기법이 필요하다.
시간지원 저장 및 색인관리를 위하여 주요 하부저장시스템으로 데이터 베이스 관리자(321), 속성자료 및 색인관리자(322), 시간지원 버전 관리자(323), 시간 인덱스관리자(324), 버퍼 관리자(325), 디스크 관리자(326), 물리적 데이터 관리자(327)등으로 구성되며, 상기 디스크 관리자(326)와, 물리적 데이터 관리자(327)들을 통해 입/출력되는 데이터는 시간지원 데이터 베이스(500)의 각 저장매체(1차, 2차 저장매체)에 저장된다.
여기서 상기 각 관리자들의 역할을 상세히 설명하면 하기와 같다.
속성자료 및 색인 관리자(322)는 'WISS(Wisconsin Storage System)'와 같은 레코드 관리자의 슬롯구조를 사용하는데 각 페이지마다 슬롯을 관리하기 위한 정보를 가지며, 각 슬롯을 가리키는 포인터의 배열, 페이지 내의 자유공간을 가리키는 포인터, 전 페이지 식별자, 다음 페이지 식별자 등의 정보를 가지게 되며 데이터에 대한 빠른 검색을 지원한다.
시간지원 버전관리자(323)는 버전(이력자료) 관리를 위한 저장을 두가지 방법으로 구형하였으며, 첫째 방법은 최근의 자료와 주요 이력정보는 주기억장치에 기억시켜 처리하고, 자주 억세스하지 않는 이력자료는 자기 디스크에 저장하는 방법이며, 두 번째 방법은 이력자료를 자기 디스크와 광디스크에 분산시켜 사용하는 방법이다.
시간 인덱스관리자(324)는 사용자 질의로부터 입력된 시간질의의 구성에 따라 다양한 연산을 지원하므로서 유효시간 및 거래시간 질의를 지원할 수 있도록 설계한다.
버퍼관리자(325)는 페이지 참조계수를 적용, 최근 최소 사용정책을 사용하여 버퍼를 관리하도록 설계되어 버퍼들의 리스트를 유지하는 해쉬 테이블과, 사용되고 있지 않는 자유버퍼들의 리스트를 관리하는 프리 리스트로 구성된다.
디스크 관리자(326)는 볼륨그룹관리자(Volume Group Manager), 입/출력관리자(I/O Manager), 디스크할당관리자(Allocation Manager)로 구성된다.
물리적 관리자(327)는 물리적 입/출력에 필요한 핵심데이타를 관리한다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 시간지원 데이터 베이스 관리 장치를 동작시켜 사용자가 원하는 질문에 대해 각 부를 거쳐 시간지원 데이터 베이스(500)에 저장되어 있는 정보를 출력하므로써, 사용자에게 보다 나은 서비스를 제공하며, 상기와 같은 처리절차에 의해 수행되는 본 발명의 특징을 기술하면 아래와 같다.
첫재, 전통적인 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)은 과거 이력정보에 대한 접근을 제공하지 않으며, 부분적으로 데이터베이스 로그화일이나 감시추적화일로부터 추출하여야 하지만, 본 발명을 적용하게 되면 거대한 시간지원 이력 데이터에 대한 특별한 억세스메카니즘 제공을 통해 과거 이력에 대한 효율적인 조회 및 접근이 가능하다.
둘째, 효율적인 트랜잭션 관리를 통한 다수의 사용자가 억세스하는 경우 효율적인 관리를 통한 사용자의 응답시간 단축, 시스템의 성능향상과 시스템의 에러발생의 복구기능을 가진다.
셋째, 시간지원 데이터베이스를 통해 효과적인 색인 및 저장구조의 관리기능이 제공된다.
넷째, GIS관련 지형분포 변화, 지리정보관련 부가정보의 변동상황, 시간 및 데이터를 활용한 각종 부가 서비스 도출 및 수요예측을 위한 GIS용 시간지원 알고리즘 개발에 상당히 효과적으로 활용되며, 기타 의학분야의 이력 데이터 관리, 법조계의 데이터 관리, 및 각종 버전관리에 활용할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 GIS용 시간지원 데이터 베이스 관리 시스템 처리장치에서 현실세계에 존재하는 객체와 함께 그 자료의 유효시간, 사용자정의 시간의 세가지 유형의 시간값을 동시에 지원하므로써, 객체에 대한 이력을 효율적으로 관리해 주는 효과를 수반한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러
한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 사용자로 하여금 자료의 추가 및 검색 기능을 기존의 명령형 질의방식과 대화식 질의방식, 그리고 그래픽 메뉴 선택방식 중 선택할 수 있도록 지원하는 사용자 접속부와 ; 시간지원 질의 구문에 대하여 구문분석 및 의미분서, 그리고 수행을 위한 코드들을 생성하고 이를 수행하는 시간지원 질의 처리부와; 다수의 사용자가 억세스 할 때 효율적인 관리를 통하여 사용자의 응답시간을 단축시키고, 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 기능과 함께 시스템 실패시 복구하는 기능을 갖는 시간지원 트랜잭션 관리자와, 시간지원 데이터 베이스에 저장되는 데이터에 대한 효율적인 관리와 거대한 시간지원 데이터베이스를 보다 효과적으로 관리하기 위한 기능을 제공하는 시간지원 저장 및 색인 관리자를 포함하는 시간지원 데이터 관리부; 및 상기 각 부간의 프로세스간 통신을 위하여 클라이언트-서버 구조를 갖는 프로세서 간 통신 인터페이스부를 포함하여 구성하여; 현재의 정보는 물론 과거 정보까지 연관되어 관리하도록 하는 것을 특징으로하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 접속부는, 대화식 질의방식을 위한 대화식 접속기와; 그래픽 메뉴 방식을 위한 그래픽 접속기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시간지원 질의 처리부는, 시간지원 질의어를 읽어들이고 시간상수, 변수명, 명령어 등의 키워드와 같은 토큰으로 나누어 파스트리를 구성하는 시간지원 구문 분석기와; 시간지원 질의어의 의미를 결정할 뿐 아니라 의미가 올바르다면 파서트리를 코드 생성기에 보내주는 기능을 수행하는 시간지원 의미분석기와; 시간지원 실행트리를 생성하는 시간지원 코드 생성기와; 시간지원 질의어에 대한 시간지원 릴레이션의 튜플들을 처리하며, 상기 시간 지원 코드 생성기에 의해 생성된 실행트리를 기본 릴레이션이 변경될 때마다 구동 시키는 시간지원 해석기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치 .
  4. 제3항에 있어서, 상기 시간지원 코드생성기에서 생성된 실행트리의 구성요소는 관계대수 표현에서 정의된 교차 곱, 죠인, 선택, 추출들과 같은 연산들을 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시간지원 데이터 관리부에 포함된 시간지원 트랜잭션 관리자는, 동시성 제어의 비용을 최소로 유지하면서 동시에 허용하는 트랜잭션의 동시성 정도를 최대로 유지하는 시간지원 동시성 제어기와; 어떤 트랜잭션이 어떤 자료항목을 어떻게 변경했는가에 대한 정보를 갖고 있는 로그 레코드에 변경 연산 자체에 대한 코드만을 저장하고 회복과정에서 로그 레코드의 변경 연상 정보와 데이터 베이스의 과거 이력자료를 관리하는 거래시간 색인구조를 이용하여 회복 관리기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시간지원 데이터 관리부에 포함된 시간지원 저장 및 색인 관리자는, 데이터 베이스 관리자와; 각 페이지마다 슬롯을 가리키는 포인터의 배열, 페이지 내의 자유공간을 가리키는 포인터 전 페이지 식별자, 다음 페이지 식별자 등의 정보를 가지며, 데이터에 대한 빠른 검색을 지원하는 속상자료 및 색인 관리자와; 버전 관리를 위해, 최근의 자료와 주요 이력정보는 주기억장치에 기억시켜 처리하고, 자주 억세스하지 않는 이력자료는 자기 디스크에 저장하는 방식과, 이력자료를 자기 디스크와 광디스크에 분산시켜 저장하는 방식을 사용하는 시간지원 버전 관리자와; 사용자 질의로부터 입력된 시간질의의 구성에 따라 다양한 연산을 지원하므로서 유효시간 및 거래시간 질의를 지원하도록 하는 시간 인덱스 관리자와; 페이지 참조계수를 적용, 최근 최소 사용정책을 사용하여 버퍼를 관리하도록 하며, 버퍼들의 리스트를 유지하는 해쉬 테이블과, 사용되고 있지 않는 자유버퍼들의 리스트를 관리하는 프리 리스트들로 구성되는 버퍼 관리자와; 볼륨그룹 관리자, 입/출력 관리자, 디스크 할당 관리자로 구성되는 디스크 관리자; 및 물리적 입/출력에 필요한 핵심데이타를 관리하는 물리적 관리자를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 IPC 인터페이스부는 상기 사용자 접속부와, 시간지원 질의처리부와 각각 접속되는 클라이언트 IPC 인터페이스와 : 상기 시간지원 데이터 관리부와 접속되는 서버 IPC 인터페이스를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 지리정보 시스템용 시간지원 데이터베이스 관리장치.
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