KR100345445B1

KR100345445B1 - 주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법

Info

Publication number: KR100345445B1
Application number: KR1019990056219A
Authority: KR
Inventors: 이승선; 김원영; 이병선; 최완; 전경표; 김상욱; 염상민
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2002-07-26
Also published as: KR20010078492A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 주기억장치 DBMS의 인덱스 구조로서 가장 널리 사용되는 T-트리에서 가변 길이 키, 다중 애트리뷰트 키, 중복 키를 효과적으로 지원할 수 있는 인덱스 키 관리방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 주기억장치 데이터베이스 관리시스템(DBMS)에 적용되는 T-트리 인덱스에서의 인덱스 키 관리방법에 있어서,

T-트리 내부에, 키를 구성하는 속성들의 수와, 상기 속성들에 대한 정보들과, 키 값이 아닌 객체의 주소들로 구성된 T-트리 인덱스 구조를 저장하여, 키 값을 그에 대응되는 객체로부터 획득하도록 하되, 상기 키는 가변 길이 키(variable-length keys), 다중 속성 키(multiple-attribute keys), 중복 키(dupllicated keys)를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 데이터베이스 관리시스템(DBMS)의 T-트리 인덱스 구조에 이용됨.

Description

주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법{METHOD FOR MANAGING T-TREE INDEX KEY IN MAIN MEMORY DBMS}

본 발명은 주기억장치 상주 데이터베이스 관리시스템(DBMS)의 인덱스 구조로서 가장 널리 사용되는 T-트리에서 가변 길이 키(variable-length keys), 다중 속성 키(multiple-attribute keys), 중복 키(dupllicated keys)를 효과적으로 지원할 수 있는 인덱스 키 관리방법에 관한 것이다.

T-트리는 이진 탐색 트리(binary search tree)의 변형으로서, 하나의 노드 내에 다수의 엔트리들이 키 값의 순서에 의하여 정렬된 상태로 저장된다. T-트리에 속하는 모든 노드의 왼쪽 서브 트리와 오른쪽 서브 트리의 높이 차는 1 이하이며, 따라서 항상 일정한 정도의 균형을 유지한다. 객체의 삽입으로 인하여 T-트리의 불균형이 발생되면, 회전 연산(rotation)을 이용한 재균형(rebalancing)을 통하여 이를 해결한다.

도 1 은 일반적인 T-트리의 구조를 나타낸 것이다.T-트리를 구성하는 단위인 T-노드는 서브 트리, 즉 좌측 자 포인터(child pointer)와 우측 자 포인터가 가리키는 T-트리가 있는가 없는가에 따라 세 가지 종류로 분류된다. 이 세가지 종류 중 내부 노드(internal node)는 두 개의 서브 트리를 가지는 노드를 의미하고, 절반 리프 노드(half-leaf node)는 하나의 서브 트리만을 가지는 노드를 의미하며, 리프 노드(leaf node)는 서브 트리를 가지지 않는 노드를 의미한다. 내부 노드와 절반 리프 노드는 항상 미리 정해진 최소 개수와 최대 개수 사이의 엔트리들의 저장을 보장하며, 리프 노드는 최소 개수의 보장 없이 단지 최대 개수 이하의 엔트리들만을 저장한다.

노드 N과 키 값 X에 대하여 X가 N 내의 최대 키 값과 최소 키 값 사이에 존재하는 경우, N은 X를 경계(bound)한다고 정의한다. 각각의 내부 노드 A에 대하여 A 내의 최소 키 값의 직전 값을 가지는 리프 혹은 절반 리프 노드가 존재하고, 마찬가지로 A 내의 최대 키 값의 직후 값을 가지는 리프 혹은 절반 리프 노드가 존재한다. 이 직전 값을 A의 최대하한경계(GLB : Greatest Lower Bound)라 하고, 직후 값을 A의 최소상한경계(LUB : Least Upper Bound)라 한다.

현재, 사용되고 있는 T-트리는 주기억장치 데이터베이스 관리시스템(DBMS)의 인덱스로 사용되기에 좋은 특성을 가지고 있으나, 가변 길이 키, 다중 속성 키, 중복 키 등을 별도로 지원하지 않는다.

길이가 고정되지 않는 속성 키가 T-트리의 키로 사용되는 경우, 이를 "가변 길이 키"라 한다. 디스크 기반 DBMS에서 널리 사용되는 B-트리의 인덱스 엔트리는 <키 값, 이 키 값을 갖는 객체의 주소>로 구성하는 것이 일반적이며, 따라서 이 엔트리 자체가 가변 길이로 될 수 있다. DBMS와 같이 규모가 큰 시스템을 개발하는 경우, 이와 같은 가변 길이의 지원은 관련된 각종 알고리즘의 복잡도를 크게 높이게 되며, 특히 동시성 제어와 회복에 관련된 부분의 문제가 매우 복잡하게 되는 문제점이 있다.

중복 키란 같은 값을 가지는 서로 다른 객체들의 존재를 허용하는 키를 의미한다. 디스크를 기반으로 하는 환경에서 널리 사용되는 B-트리 인덱스에서는 이러한 중복 키의 지원을 위하여 <키 값, 이 키 값을 갖는 객체의 주소들의 리스트>의 형태를 갖는 엔트리를 사용한다. 또한, 많은 키 값들의 중복으로 인하여 한 엔트리가 하나의 노드내에 관리될 수 없는 경우에는 별도의 오버플로우 노드들을 연결하는 방식을 사용한다. 그러나, 이러한 방식은 중복 키의 지원을 특별한 경우로 간주하므로 관련된 알고리즘이 매우 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주기억장치 DBMS의 인덱스 구조로서 가장 널리 사용되는 T-트리에서 가변 길이 키, 다중 애트리뷰트 키, 중복 키를 효과적으로 지원할 수 있는 인덱스 키 관리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 T-트리 인덱스 구조를 나타낸 설명도.

도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 T-트리 인덱스 키 관리방법 중 중복된 키 값을 삽입하는 과정을 나타낸 일실시예 설명도.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 T-트리 인덱스 키 관리방법 중 새로운 엔트리를 삽입하는 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주기억장치 데이터베이스 관리시스템(DBMS)에 적용되는 T-트리 인덱스에서의 인덱스 키 관리방법에 있어서,T-트리 내부에, 키를 구성하는 속성들의 수와, 상기 속성들에 대한 정보들과, 키 값이 아닌 객체의 주소들로 구성된 T-트리 인덱스 구조를 저장하여, 키 값을 그에 대응되는 객체로부터 획득하도록 하되, 상기 키는 가변 길이 키(variable-length keys), 다중 속성 키(multiple-attribute keys), 중복 키(dupllicated keys)를 포함하는 것을 특징으로 한다.본 발명에서는 T-트리 엔트리에서 키 값을 직접 유지하지 않고 단순히 객체의 주소만을 유지하는 방법과 서로 다른 두 객체들이 같은 키 값을 갖는 경우에도 이 두 객체들과 대응되는 인덱스 엔트리들을 독립적으로 관리하는 방법을 사용함으로써, 가변 길이 키, 다중 속성 키 중복 키를 효과적으로 지원한다.상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.본 발명은 T-트리 엔트리에서 키 값을 직접 유지하지 않고, 단순히 객체의 주소만을 유지함으로써, 가변 길이 키와 다중 속성 키를 효과적으로 지원하고, 서로 다른 두 객체들이 같은 키 값을 갖는 경우에도 이 두 객체들과 대응되는 인덱스 엔트리들을 독립적으로 생성하여 관리함으로써 중복 키를 효과적으로 지원하도록 하였다. 즉, 이 객체의 주소를 이용하여 키에 참여하는 속성 값을 객체로부터 참조할 수 있으므로, 키 값을 T-트리 내부에서 관리하지 않더라도 키 값의 비교가 가능하다. 이와 같이, 항상 고정 길이의 <객체의 주소>만을 엔트리로 간주하게 되므로 가변 길이 키에 대한 별도의 지원이 불필요하다. 하지만, 키 값의 비교를 위해서는 T-트리에서 객체의 어떤 속성 값이 키로 사용되는가를 알아야 한다. 이를 위하여, T-트리는 시스템 카탈로그(system catalog)로부터 <키를 구성하는 속성값들의 정보>를 얻어 따로 유지한다. 여기서, <키를 구성하는 속성 값들의 정보>는 <키를 구성하는 속성값의 수(N), 키를 구성하는 첫번째 속성값의 정보, 키를 구성하는 두번째 속성값의 정보,…, 키를 구성하는 N번째 속성값의 정보>로 구성된다. 키를 구성하는 각 속성값의 정보는 <옵셋, 사이즈, 데이터 타입>으로 이루어지며, 이는 각각 객체 내에서 해당 속성값의 시작 위치, 속성 값의 최대 크기, 그리고 데이터 타입을 의미한다. 이렇게 함으로써, 하나의 키가 다수의 속성값들로 구성되는 다중 속성 키 기능을 효과적으로 제공한다.

또한, 본 발명에서는 중복 키의 지원을 위하여 같은 키 값을 갖는 여러 객체들에 대한 인덱스 엔트리(즉, 객체의 주소)들을 모두 독자적인 엔트리로 관리하는 방식을 사용한다. 즉, 서로 다른 두 객체들이 같은 키 값을 갖는 경우에도 이 두 객체들과 대응되는 인덱스 엔트리들은 모두 T-트리 구조에 관리된다. 따라서, B-트리 인덱스에서와 같은 별도의 중복 키 관리 알고리즘(객체 주소 리스트 관리 알고리즘)이 불필요하다. 중복 키를 지원하기 위하여 도1에 도시된 원래의 T-트리 구조로부터 개선된 차이점은 각 노드의 왼쪽 서브트리 내 모든 엔트리들의 키 값이 이 노드의 최소 키 값보다 <작다>라고 정의했던 것을 <작거나 같다>로 바꾼다는 것이다.

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 T-트리 인덱스 키 관리방법 중 중복된 키 값을 삽입하는 과정을 나타낸 일실시예 설명도로서, 중복 키를 허용하는 T-트리 구조에서 중복된 새로운 키 값 7이 삽입되는 과정을 나타낸다.즉, 도 2a는 삽입 전, 도 2b는 삽입후의 T-트리 구조를 나타낸다.그리고, 도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따른 T-트리 인덱스 키 관리방법 중 새로운 엔트리를 삽입하는 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.

도면에서, 노드는 최대 세 개의 인덱스 엔트리를 가진다고 가정하였으며, 노드 내의 엔트리는 설명의 편의를 위하여 객체 주소가 아닌 객체의 키 값으로 표현하였다. 도 2a에서 루트 노드가 7을 바운드하지만 삽입될 공간이 없으므로, 하위 단계 서브트리로 계속 내려가 새로운 리프 노드를 만들게 된다. 이와 같은 방식으로 같은 키를 가진 인덱스 엔트리를 모두 독립적으로 관리한다. 단, 도 2b에서와 같이 동일한 키 값을 갖는 엔트리들이 다수의 노드에 산재할 수 있으므로-도 2b에서 키 값 '2'를 가진 T-노드는 2개이며 키 값 '7'을 가진 T-노드도 2개이다-질의 처리시 검색 키 값을 바운드하는 최초의 노드를 발견하더라도 이 노드의 최대하한경계(GLB)를 확인함으로써 검색 키 값을 갖는 엔트리를 모두 찾도록 한다.

이의 과정을 도 3a 내지 3c를 통해 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 루트 노드가 널(NULL)이면(101), 새로운 노드를 할당받아, 이 노드에 삽입해야 할 엔트리를 삽입한다(102). 그러나, 루트 노드가 널(NULL)이 아니면(101), 루트 노드를 변수 현재노드(currentNode)에 대입하고(103), 이 현재노드(currentNode)가 널(NULL)이면(104) 종료하고, 널(NULL)이 아니면 삽입할 엔트리의 키 값과 변수 현재노드(currentNode)의 최소값과 비교한다(105). 이때, T-트리에서 따로 유지하는 <키를 구성하는 속성값들의 정보>를 이용하여 삽입할 객체와 currentNode의 최소값이 가리키는 객체로부터 키 값을 읽는다.비교 결과(105), 삽입해야 할 엔트리의 키 값이 현재노드(currentNode)의 최소값보다 크다면, 삽입해야 할 엔트리의 키 값이 현재노드(currentNode)의 최대값보다 큰지를 판단한다(106).판단 결과(106), 삽입해야 할 엔트리의 키 값이 현재노드(currentNode)의 최대값보다 큰 경우, 현재노드(currentNode)에 우측 자 노드가 존재하면(107), 현재노드(currentNode)의 우측 자노드를 변수 현재노드(currentNode)에 대입한 다음에(111), 상기 "104" 단계로 리턴한다. 그러나, 만약 현재노드(currentNod)에 우측 자노드가 존재하지 않으면(107), 현재노드(currentNode)에 삽입 공간이 있는지를 검사한다(108).검사 결과(108), 현재노드(currentNode)에 삽입 공간이 있으면, 현재노드(currentNode)에 엔트리를 삽입하고(110) 종료한다. 그러나, 삽입 공간이 없다면(108), 새로운 노드를 할당받아, 할당받은 노드에 삽입해야 할 엔트리를 삽입하고(109) 종료한다.

상기 판단 결과(106), 삽입해야 할 엔트리의 키 값이 현재노드(currentNode)의 최대값보다 크지 않은 경우, 현재노드(currentNode)에 삽입 공간이 있다면(112), 엔트리를 삽입하고(113) 종료한다. 그러나, 삽입 공간이 없다면(112), 현재노드(currentNode)에서 최소값을 삭제하고 엔트리를 삽입한다(114).그리고, 현재노드(currentNode)에 좌측 자노드가 존재하는지를 검사하여(115), 현재노드(currentNode)에 좌측 자노드가 존재하면, 현재노드(currentNode)의 최대하한경계 노드를 찾고, 이 노드에 공간이 있는 경우에는 현재노드(currentNode)의 최소값을 삽입하고, 공간이 없는 경우에는 새로운 노드를 할당받고 최소값을 삽입한 다음에(116) 종료한다. 그러나, 현재노드(currentNode)에 좌측 자노드가 존재하지 않으면(115), 새로운 노드를 할당받아, 현재노드(currentNode)의 최소값을 삽입한 후(117), 종료한다.

상기 비교 결과(105), 삽입해야 할 엔트리의 키 값이 현재노드(currentNode)의 최소값보다 작으면, 현재노드(currentNode)에 좌측 자노드가 존재하는지를 확인하여(118), 존재하면 현재노드(currentNode)의 좌측 자노드를 변수 현재노드(currentNode)에 대입한다(119). 그러나, 현재노드(currentNode)에 좌측 자노드가 존재하지 않으면(118), 현재노드(currentNode)에 삽입 공간이 있는지를 검사하여(120), 현재노드에 삽입 공간이 있으면 현재노드(currentNode)에 엔트리를 삽입하고(121) 종료한다. 그러나, 현재노드에 삽입 공간이 없으면(120), 새로운 노드를 할당받아 엔트리를 삽입한 후(122), 종료한다.

상기의 과정을 도 2a를 참조하여 다시 살펴보면, 삽입할 엔트리가 7이고, 루트 노드는 7,7,8의 엔트리가 삽입되어 있다. 삽입할 엔트리 7은 루트노드의 최소값 7보다 크지 않고, 루트노드에 좌측 자노드가 존재하므로, 루트노드의 좌측 자노드(2,2,3의 엔트리로 이루어짐)를 현재노드에 대입한다. 다시 삽입할 엔트리 7이 2,2,3으로 이루어진 노드의 최소값 2보다 크고, 최대값 3보다도 크므로, 우측자노드가 존재하는지 확인한다. 4,5,6으로 이루어진 우측자노드가 존재하므로, 이 우측자노드를 현재노드로 대입한다. 그리고, 다시 삽입할 엔트리 7이 현재노드의 최소값4보다 크고, 최대값6보다도 크며, 우측자노드가 없고, 더 이상 엔트리를 삽입할 공간이 없으므로(노드에는 최대 3개의 엔트리가 삽입되는 것으로 가정), 새로운 노드를 할당하여 7을 삽입한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, T-트리 엔트리에서 키 값을 직접 유지하지 않고, 단순히 객체의 주소만을 유지하고, 서로 다른 두 객체들이 같은 키 값을 갖는 경우에도 이 두 객체들과 대응되는 인덱스 엔트리들을 독립적으로 모두 관리함으로써, 가변 길이 키, 다중 속성 키, 중복 키를 효과적으로 지원할 수 있는 효과가 있다.

Claims

주기억장치 데이터베이스 관리시스템(DBMS)에 적용되는 T-트리 인덱스에서의 인덱스 키 관리방법에 있어서,

T-트리 내부에, 키를 구성하는 속성들의 수와, 상기 속성들에 대한 정보들과, 키 값이 아닌 객체의 주소들로 구성된 T-트리 인덱스 구조를 저장하여, 키 값을 그에 대응되는 객체로부터 획득하도록 하되,

상기 키는 가변 길이 키(variable-length keys), 다중 속성 키(multiple-attribute keys), 중복 키(dupllicated keys)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법.
제 1 항에 있어서,

상기 키를 구성하는 각 속성정보는,

바람직하게는, 옵셋, 사이즈, 데이터 타입 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법.
제 1 항에 있어서,

서로 다른 두 객체들이 동일한 키 값을 갖는 경우에도 상기 두 객체에 대응되는 인덱스 엔트리들을 T-트리 구조에 각각 저장하는 것을 특징으로 하는 주기억장치 데이터베이스 관리시스템에서의 티-트리 인덱스 키 관리방법.