KR101640733B1 - 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR101640733B1 KR1020150011071A KR20150011071A KR101640733B1 KR 101640733 B1 KR101640733 B1 KR 101640733B1 KR 1020150011071 A KR1020150011071 A KR 1020150011071A KR 20150011071 A KR20150011071 A KR 20150011071A KR 101640733 B1 KR101640733 B1 KR 101640733B1
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이호진
한혁
진성일
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Abstract

본 발명은 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템에 관한 것으로서, 노드 레코드에 노드 데이터와 상기 노드 데이터와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하여 노드 테이블을 생성하고, 링크 레코드에 링크 데이터와 상기 링크 데이터와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하여 링크 테이블을 생성하는 데이터 입력 모듈; 상기 노드 테이블 또는 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 구축하는 데이터 저장모듈; 상기 노드 테이블과 링크 테이블에서 링크 레코드 식별정보와 노드 레코드 식별 정보를 각각 추출하고, 상기 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 메모리의 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정하는 포인터 연산 모듈; 및 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보를 이용해 레코드 검색을 수행하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하고, 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보가 변경되지 않도록 정보 관리 동작을 수행하는 제어 모듈을 포함한다. 따라서, 본 발명은 노드 테이블과 링크 테이블간 상호 참조해야 하는 레코드의 논리 주소값인 레코드 식별 정보를 별도의 컬럼에 추가하여 각 테이블에 저장함으로써 네트워크 경로 탐색시 레코드 식별 정보를 이용한 레코드 직접 접근을 통해 노드와 링크간 연결성 정보를 확인하며 단시간에 경로 탐색을 수행할 수 있고, 메모리 포인터 형식의 연산 동작이므로 기존에 색인을 통한 레코드 검색 시간이 완전히 제거되어 매우 빠른 응답 속도를 보장할 수 있다.

Description

인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법{ System for Managing data based In-Memory DataBase and method thereof }
본 발명은 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터베이스 관리 시스템에서 레코드 직접 접근을 통해 고성능 네트워크 경로 탐색을 수행할 수 있는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
데이터를 효과적으로 이용할 수 있도록 정리 및 보관하기 위한 기본 소프트웨어인 DBMS(DataBase Management System)는 데이터베이스를 관리하기 위해 필요한 수행 과정인 데이터의 추가, 변경, 삭제, 검색 등의 기능을 집대성한 소프트웨어 패키지이다.
인-메모리 컴퓨팅(In-Memory Computing)이란 어플리케이션이 운영을 위한 데이터를 하드 디스크가 아닌 메인 메모리에 로딩하여 서비스를 수행하는 것이다. 인-메모리 컴퓨팅은 즉 연산을 위한 영역으로만 사용되던 메모리 영역을 대량의 데이터를 저장하여 처리할 수 있는 공간으로 사용하는 것이다.
이러한 인-메모리 컴퓨팅 기술에는 인-메모리 응용 플랫폼, 인-메모리 데이터관리, 인-메모리 메시징의 3가지로 분류할 수 있다. 특히, 인-메모리 데이터베이스(In-memory Database)는 데이터 저장소의 메인 메모리에 설치되어 운영되는 방식의 데이터베이스 관리 시스템으로서, 디스크에 설치되는 방식에 비해 자료 접근 및 처리 속도가 빠르다.
인-메모리 데이터 관리에서 인-메모리 데이터베이스 관리 시스템은 메인 메모리에 레코드들을 저장함으로써 메인 메모리에서 바로 CPU로 데이터를 전송하면 되므로 구조상 간단할 뿐만 아니라, 메모리 상에 색인을 로드해 필요한 모든 정보를 메모리 상의 색인을 통해 빠르게 검색할 수 있다
인-메모리 데이터베이스에서 네트워크 경로 탐색 알고리즘을 구현하는 경우에, 경로 탐색을 위해 수많은 노드 데이터와 링크 데이터에 접근하여 데이터를 읽어들여야 한다. 이때, 인-메모리 데이터베이스 관리 시스템은 노드 테이블과 링크 테이블간에 상호 데이터 접근을 위해 매번 색인 검색을 통해 노드 테이블과 링크 테이블의 레코드를 검색하여 경로 탐색 알고리즘을 수행해야 한다.
선행기술자료로서, 한국등록특허 제10-1260165호를 보면 오픈 데이터베이스 관리 시스템에 관한 기술내용이 공개되어 있다.
종래의 오픈 데이터베이스 관리 시스템은 레코드는 키로 구성되고, 칼럼은 값들의 집합으로 구성되는 복수의 영역을 각각 테이블로 지정하여 생성함으로써 키-값 쌍의 데이터베이스 관리 시스템으로 구현되며, 도메인 키와 레코드 키로 구성되는 ID들의 쌍으로 구성되는 링크 테이블을 참조하여 서로 다른 계정이나 영역에 존재하는 테이블의 레코드 간에도 연결을 할 수 있다.
여기서, 키는 데이터베이스에서 원하는 자료를 빨리 찾을 수 있도록 색인으로 설정된 테이블의 한 필드 또는 여러 필드이다.
이로 인해, 종래 기술은 서로 다른 계정이나 영역에 존재하는 테이블의 레코드 간에도 연결을 위해 키를 이용한 색인 구조를 활용하여 레코드 검색 수행하므로, 레코드 검색에 많은 시간이 소요되고, 그로 인해 네트워크 경로 탐색 알고리즘을 수행할 경우에 경로 탐색 성능이 저하될 수밖에 없어 최종 결과를 도출하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1260165호 " 오픈 데이터베이스 관리 시스템 "
본 발명은 노드 데이터와 링크 데이터간 상호 참조해야 하는 레코드의 논리 주소값인 레코드 식별 정보를 별도로 네트워크 테이블에 저장함으로써 노드와 링크간 레코드 탐색시 레코드 식별 정보를 통해 해당 레코드에 직접 접근할 수 있는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법을 제공한다.
실시예들 중에서, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템은, 노드 레코드에 노드 데이터와 상기 노드 데이터와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하여 노드 테이블을 생성하고, 링크 레코드에 링크 데이터와 상기 링크 데이터와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하여 링크 테이블을 생성하는 데이터 입력 모듈; 상기 노드 테이블 또는 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 구축하는 데이터 저장모듈; 상기 노드 테이블과 링크 테이블에서 링크 레코드 식별정보와 노드 레코드 식별 정보를 각각 추출하고, 상기 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 메모리의 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정하는 포인터 연산 모듈; 및 네트워크 경로 탐색시 상기 노드 데이터와 링크 데이터간에 상호 참조가 가능한 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보를 이용하여 레코드 검색을 수행하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하고, 상기 메모리의 압축 작업을 수행할 경우에 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보가 변경되지 않아 상기 메모리의 주소값이 유지되도록 정보 관리 동작을 수행하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템은, 상기 시작 포인터를 이용해 해당 레코드에 직접 접근하여 노드와 링크 간의 연결성 정보를 확인하고, 경로 탐색 연산을 진행하는 경로 탐색 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템은, 상기 데이터 저장 모듈의 데이터 일관성을 유지하면서 메모리의 단편화 현상을 방지하기 위한 압축(Compaction) 작업을 수행하는 메모리 압축 모듈을 더 포함하고, 상기 데이터 저장 모듈은 전체 메모리 공간을 기설정된 크기의 페이지로 나누고, 상기 페이지에 상기 네트워크 테이블을 포함한 적어도 하나 이상의 데이터 또는 테이블을 저장하고, 상기 제어 모듈은 정보 관리 동작을 통해 상기 네트워크 테이블을 제외한 나머지 테이블에 대한 압축 작업을 수행하도록 상기 메모리 압축 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 노드 테이블은 각 노드에 연결된 링크 데이터의 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 링크 식별 컬럼을 추가하고, 상기 링크 테이블은 각 링크의 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하는 노드 식별 컬럼을 추가하는 것을 특징으로 한다.
실시예들 중에서, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법은, 인-메모리 데이터베이스 관리 시스템(In-Memory DataBase Management System, DBMS)에 의해 네트워크 데이터를 구축하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법에 있어서, 노드 레코드에 노드 데이터와 해당 노드와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하여 노드 테이블을 생성하고, 링크 레코드에 링크 데이터와 해당 링크 와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하여 링크 테이블을 생성하는 테이블 생성 단계; 상기 노드 테이블 또는 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 메모리상에 저장하는 데이터 저장 단계; 상기 노드 테이블과 링크 테이블에서 링크 레코드 식별정보와 노드 레코드 식별 정보를 각각 추출하고, 상기 추출한 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 메모리 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정하는 포인터 연산 단계; 및 네트워크 경로 탐색시 상기 노드 데이터와 링크 데이터간에 상호 참조가 가능한 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보를 이용하여 노드와 링크간 연결성 정보를 확인하며 레코드 검색을 수행하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하는 레코드 접근 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 테이블 생성 단계는, 상기 노드 테이블에 각 노드에 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 링크 식별 컬럼을 추가하고, 상기 링크 테이블에 각 링크의 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하는 노드 식별 컬럼을 추가하는 것을 특징으로 한다.
상기 테이블 생성 단계는, 상기 노드 테이블에 노드 데이터를 입력하고, 상기 링크 식별 컬럼을 초기화 값으로 설정하는 단계; 상기 링크 데이터의 링크에 대한 시작 노드와 종단 노드가 상기 노드 테이블에 존재하면, 상기 링크 테이블에 해당 링크 데이터를 입력하고, 상기 노드 식별 컬럼에 상기 링크의 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 각각 입력하는 단계; 및 상기 노드 테이블에서 상기 시작 노드에 대한 노드 레코드의 링크 식별 컬럼에 상기 시작 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 입력하고, 상기 종단 노드에 대한 노드 레코드의 링크 식별 컬럼에 상기 종단 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법은, 네트워크 경로 탐색시, 상기 네트워크 테이블에서 최초 접근을 위한 노드 데이터를 포함하는 노드 레코드를 검색하고, 상기 검색한 노드 레코드에서 해당 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 추출하며, 상기 추출한 링크 레코드 식별 정보를 시작 포인터로 이용해 해당 레코드에 직접 접근하여 경로 탐색 연산을 진행하는 경로 탐색 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법은, 상기 데이터 저장 단계는 전체 메모리 공간을 기설정된 크기의 페이지로 나누고, 상기 페이지에 상기 네트워크 테이블을 포함한 적어도 하나 이상의 데이터 또는 테이블을 저장하고, 상기 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보가 변경되지 않아 상기 메모리의 주소값이 유지되도록 상기 네트워크 테이블을 제외한 나머지 테이블에 대해서 메모리의 단편화 현상을 방지하기 위한 압축(Compaction) 작업을 수행하는 메모리 압축 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포인터 연산 단계는, 상기 노드 레코드에 저장된 링크 레코드 식별 정보를 포인터 연산하여 해당 링크 레코드의 시작 포인터로 변경하고, 상기 링크 레코드에 저장된 노드 레코드 식별 정보를 포인터 연산하여 해당 노드 레코드의 시작 포인터로 변경하여 상기 노드 데이터와 링크 데이터 간에 상호 참조되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법은 노드 테이블과 링크 테이블간 상호 참조해야 하는 레코드의 논리 주소값인 레코드 식별 정보를 별도의 컬럼에 추가하여 각 테이블에 저장함으로써 레코드 식별 정보를 통해 해당 레코드에 직접 접근할 수 있고, 특히 네트워크 경로 탐색시 레코드 식별 정보를 이용한 레코드 직접 접근을 통해 노드와 링크간 연결성 정보를 확인하며 단시간에 경로 탐색을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 레코드 식별 정보를 이용하여 레코드에 접근하는 방식은 메모리 포인터 형식의 연산 동작이므로 기존에 색인을 통한 레코드 검색 시간이 완전히 제거되어 매우 빠른 응답 속도를 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 2의 레코드 직접 접근 방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2의 테이블 생성 과정을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템은 데이터 입력 모듈(110), 데이터 저장 모듈(120), 포인터 연산 모듈(130), 제어 모듈(140), 경로 탐색 모듈(150) 및 메모리 압축 모듈(160)을 포함한다.
데이터 입력 모듈(110)은 각 노드 레코드에 노드 데이터, 이 노드 데이터의 노드와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보(LINK_RID)를 입력하여 노드 테이블을 생성한다. 또한, 데이터 입력 모듈(110)은 각 링크 레코드에 링크 데이터, 각 링크와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보(NODE_RID)를 입력하여 링크 테이블을 생성한다. 이때, 노드 테이블과 링크 테이블은 자신의 레코드 식별(RID) 정보는 가지고 있으므로, 서로 참조해야 하는 테이블의 요청에 따라 자신의 RID 값을 알려준다.
노드 테이블과 링크 테이블은 네트워크 데이터를 구성하는 테이블로서, 표 1 및 표 2에 나타나 있듯이 컬럼들로 구성된 레코드들의 집합이다. 이때, 노드 데이터는 각각의 노드가 노드 레코드로써 표현되는 노드 리스트를 통해 표현된다. 노드 레코드들은 그 노드를 위한 고유한 식별자인 하나 이상의 필드를 포함하지만 노드에 관한 정보를 제공하는 다른 속성 필드들을 포함할 수도 있다. 링크 데이터는 최소한 어떤 2개 노드들(시작 노드와 종단 노드)이 링크되어 있는지를 식별하지만 링크 강도, 링크 방향, 및 링크 유형과 같은 정보도 나타낼 수 있는 링크 리스트(또는 링크 행렬)을 통해 표현된다.
Figure 112015007224511-pat00001
Figure 112015007224511-pat00002
표 1 및 표 2에서, 노드 데이터는 사용자가 노드 레코드를 구분하기 위한 식별 정보로서 NODE_ID이고 좌표 등의 값(Value)을 가지며, 링크 데이터는 사용자가 링크 레코드를 구분하기 위한 식별 정보로서 LINK_ID이고, 시작 노드ID, 종단 노드ID, 비용(cost) 등의 값을 가진다. 한편, RID는 시스템에서 가져오는 메모리의 논리 주소 변환값이다.
데이터 저장 모듈(120)은 DBMS의 데이터 저장소인 메인 메모리에 데이터 입력 모듈(110)에 의해 생성된 노드 테이블과 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 저장한다. 메인 메모리에는 네트워크 테이블 이외에도 다양한 데이터에 관련한 테이블들이 저장되어 있다.
포인터 연산 모듈(130)은 데이터 저장 모듈(120)에 저장된 노드 테이블에서 LINK_RID를 추출하고, 링크 테이블에서 NODE_RID를 추출하며, 이렇게 추출한 NODE_RID와 LINK_RID를 메모리의 논리 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정한다. 즉, 노드 레코드에 저장된 LINK_RID 정보를 포인터 연산하면 해당 링크 레코드의 시작 포인터를 얻을 수 있고, 링크 레코드에 저장된 NODE_RID 정보를 포인터 연산 하면 해당 노드 레코드의 시작 포인터를 얻을 수 있어, 노드 데이터와 링크 데이터 간 상호 참조가 가능하다.
제어 모듈(140)은 네트워크 경로 탐색시 NODE_RID와 LINK_RID를 이용해 레코드에 직접 접근하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하고, 네트워크 테이블의 NODE_RID와 LINK_RID가 변경되지 않도록 정보 관리 동작을 수행한다.
경로 탐색 모듈(150)은 포인터 연산 모듈(130)을 통해 레코드가 반환되고, 포인터 연산 모듈(130)로 탐색하고자 하는 레코드를 요청할 수 있다. 즉, 경로 탐색 모듈(150)은 시작 포인터를 이용해 해당 레코드에 직접 접근하여 노드와 링크 간의 연결성 정보를 확인하고, 경로 탐색 연산을 진행한다. 이때, 경로 탐색 모듈(150)은 일반적으로 알려진 데이크스트라(Dijstra) 알고리즘이나 에이스타(A*) 알고리즘 등의 경로 탐색 알고리즘을 사용할 수 있다.
메모리 압축 모듈(160)은 데이터 저장 모듈(120)의 데이터 일관성을 유지하면서 메모리의 단편화 현상을 방지하기 위해 페이지마다 압축(Compaction) 작업을 수행한다.
이때, 제어 모듈(140)은 메모리 압축 모듈(160)의 압축 작업시 네트워크 테이블의 NODE_RID와 LINK_RID가 변경되면 실제 메모리 상의 위치가 변경되므로 정보 관리 동작을 통해 메모리 압축 모듈(160)이 네트워크 테이블을 제외한 나머지 테이블들에 대해서만 압축 작업을 수행하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 도 2의 레코드 직접 접근 방식을 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법은, 데이터 입력 모듈(110)을 통해 각 노드 레코드에 노드 데이터와 노드와 연결된 링크의 LINK_RID를 입력하여 노드 테이블을 생성한다. 그리고, 링크 테이블은 각 링크 레코드에 링크 데이터, 링크 데이터와 연결된 노드의 NODE_RID를 입력하여 생성된다.(S10)
이와 같이, 노드 테이블은 각 노드에 연결된 링크의 LINK_RID를 입력하는 링크 식별 컬럼이 추가되고, 링크 테이블은 각 링크의 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보인 START_NODE_RID와 END_NODE_RID를 입력하는 노드 식별 컬럼이 추가된다.
이렇게 생성된 노드 테이블과 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블은 메인 메모리상에 저장된다.(S20)
포인터 연산 모듈(130)은 노드 테이블과 링크 테이블에서 LINK_RID와 NODE_RID를 각각 추출하여 메모리 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정한다.(S30) NODE_RID와 LINK_RID를 메모리의 시작 포인터로 설정하면, 메모리 포인터 형식의 연산 동작으로 레코드에 직접 접근할 수 있어 기존의 색인 구조를 활용한 레코드 검색에 비해 빠른 응답 속도를 보장할 수 있다.
즉, 노드 테이블은 각 노드와 연결된 링크의 LINK_RID가 시작 포인터가 되고, 링크 테이블은 각 링크와 연결된 시작 노드의 NODE_RID와 종단 노드의 NODE_RID와가 시작 포인터가 된다. 따라서, 특정 노드 ID를 검색하면 이 노드에 연결된 링크를 확인하면서 LINK_RID를 추출할 수 있고, 이 LINK_RID를 시작 포인터로 하는 링크 레코드에 직접 접근할 수 있다.
따라서, 경로 탐색 모듈(150)은 시작 포인터를 이용해 해당 레코드로 직접 접근하여 노드와 링크간 연결성 정보를 확인하며 빠른 속도로 최단 경로 탐색 연산을 진행할 수 있다.(S40)
상기한 표 1 및 표 2를 참고하면, 노드 테이블은 노드 데이터의 노드 ID와 값(Value)을 입력하고, 해당 노드와 연결된 LINK_RID를 입력하는 링크 식별 컬럼이 추가된다. 그리고, 링크 테이블은 링크 데이터의 링크 ID와 값(Value)을 입력하고, 링크의 시작 노드와 종단 노드의 NODE_RID를 각각 입력하는 노드 식별 컬럼이 추가된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 경로 탐색 모듈(150)은 최초 레코드 접근시 노드 ID 또는 링크 ID를 검색하여 방문하고자 하는 레코드를 검색한 후 경로 탐색 알고리즘을 시작한다.
경로 탐색 모듈(150)은 포인터 연산 모듈(130)을 통해 검색한 레코드에서 연결된 노드와 링크에 대한 NODE_RID와 LINK_RID를 추출하고, 이렇게 추출한 NODE_RID와 LINK_RID를 해당 레코드의 시작 포인터로 이용해 레코드에 직접 접근하여 경로 탐색 연산을 진행한다.
예를 들어, 경로 탐색시 최초 접근 노드를 검색하기 위해 ID가 104인 노드를 검색하고, 104의 노드에 연결되어 있는 링크를 방문하기 위해 검색된 노드 레코드의 LINK_RID 값에서 ‘004’ 값을 가져오고, 이를 포인터 연산을 통해 링크 레코드의 시작 포인터로 변환하여 해당 링크 레코드로 직접 접근 할 수 있다.
한편, 데이터 저장 모듈(120)인 메인 메모리는 전체 메모리 공간을 동일한 크기의 페이지로 나누어 다수의 데이터 또는 테이블을 저장한다. 그런데, 메모리에 저장되는 데이터 또는 테이블은 각기 다른 사이즈로 저장되므로 페이지 내에 빈 메모리 공간인 페이지 단편화가 발생한다.
따라서, 메모리 압축 모듈(160)은 메모리 공간에 여기저기 흩어져 있는 단편화 공간을 한곳으로 모아서 사용할 수 있는 메모리 공간을 만들기 위해 압축 작업을 수행한다. 이때, 제어 모듈(140)은 노드 테이블과 링크 테이블의 NODE_RID와 LINK_RID가 변경되지 않도록 메모리 압축 작업을 수행하는 정보 관리 동작을 수행한다. 따라서, 메모리 압축 모듈(160)은 제어 모듈(140)에 의해 네트워크 테이블을 제외한 나머지 데이터 또는 테이블에 대해서만 압축 작업을 수행하게 된다.
도 4는 도 2의 테이블 생성 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참고하면, 노드 테이블과 링크 테이블에 저장되는 NODE_RID와 LINK_RID는 서로 참조해야하는 주소값이다. 따라서, 데이터 입력 모듈(110)은 노드 식별 컬럼과 링크 식별 컬럼에 서로 연결된 레코드에 대한 주소값을 저장해야 한다.
이를 위해, 데이터 입력 모듈(110)은 노드 레코드에 노드 데이터를 입력하고, 링크 식별 컬럼의 주소값은 초기화 값(000)으로 설정한다.(S11, S12)
특정한 링크(LINK1)의 시작 노드와 종단 노드가 노드 테이블에 존재하는지를 확인하고(S13), 링크 레코드에 링크 데이터를 입력한 후 노드 식별 컬럼에 노드 테이블에 존재하는 해당 링크의 시작 노드와 종단 노드의 START_NODE_RID와 END_NODE_RID를 각각 입력한다.(S14)
데이터 입력 모듈(110)은 노드 테이블에서 시작 노드의 레코드의 링크 식별 컬럼에 설정된 초기화 값을 시작 노드에 연결된 링크의 LINK1_RID로 갱신하고, 종단 노드의 레코드의 링크 식별 컬럼에 설정된 초기화 값을 종단 노드에 연결된 링크의 LINK1_RID로 갱신한다.(S15)
이와 같은 방식으로, 데이터 입력 모듈(110)은 노드 테이블과 링크 테이블에 데이터를 각각 입력하고, 노드 식별 컬럼과 링크 식별 컬럼에 상호 참조해야 하는 주소값인 RID를 저장한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템 및 그 방법은, 노드 테이블과 링크 테이블에 레코드 직접 접근을 위해 방문해야할 목적 레코드의 논리 주소인 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 컬럼에 추가하는 데이터 저장 구조를 정의하고, 이를 기반으로 경로 탐색 알고리즘을 수행하여 고성능의 네트워크 경로 탐색을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 데이터 입력 모듈 120 : 데이터 저장 모듈
130 : 포인터 연산 모듈 140 : 제어 모듈
150 : 경로 탐색 모듈 160 : 메모리 압축 모듈

Claims (10)

  1. 노드 레코드에 노드 데이터와 상기 노드 데이터와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하여 노드 테이블을 생성하고, 링크 레코드에 링크 데이터와 상기 링크 데이터와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하여 링크 테이블을 생성하는 데이터 입력 모듈;
    상기 노드 테이블 또는 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 구축하는 데이터 저장모듈;
    상기 노드 테이블과 링크 테이블에서 링크 레코드 식별정보와 노드 레코드 식별 정보를 각각 추출하고, 상기 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 메모리의 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정하는 포인터 연산 모듈; 및
    네트워크 경로 탐색시 상기 노드 데이터와 링크 데이터간에 상호 참조가 가능한 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보를 이용하여 레코드 검색을 수행하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하고, 상기 메모리의 압축 작업을 수행할 경우에 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보가 변경되지 않아 상기 메모리의 주소값이 유지되도록 정보 관리 동작을 수행하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시작 포인터를 이용해 해당 레코드에 직접 접근하여 노드와 링크 간의 연결성 정보를 확인하고, 경로 탐색 연산을 진행하는 경로 탐색 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 저장 모듈의 데이터 일관성을 유지하면서 메모리의 단편화 현상을 방지하기 위한 압축(Compaction) 작업을 수행하는 메모리 압축 모듈을 더 포함하고,
    상기 데이터 저장 모듈은 전체 메모리 공간을 기설정된 크기의 페이지로 나누고, 상기 페이지에 상기 네트워크 테이블을 포함한 적어도 하나 이상의 데이터 또는 테이블을 저장하고,
    상기 제어 모듈은 정보 관리 동작을 통해 상기 네트워크 테이블을 제외한 나머지 테이블에 대한 압축 작업을 수행하도록 상기 메모리 압축 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노드 테이블은 각 노드 데이터와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 링크 식별 컬럼을 추가하고,
    상기 링크 테이블은 각 링크 데이터와 연결된 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 각각 입력하는 노드 식별 컬럼을 추가하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 시스템.
  5. 인-메모리 데이터베이스 관리 시스템(In-Memory DataBase Management System, DBMS)에 의해 네트워크 데이터를 구축하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법에 있어서,
    노드 레코드에 노드 데이터와 해당 노드와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하여 노드 테이블을 생성하고, 링크 레코드에 링크 데이터와 해당 링크 와 연결된 노드의 노드 레코드 식별 정보를 입력하여 링크 테이블을 생성하는 테이블 생성 단계;
    상기 노드 테이블 또는 링크 테이블을 포함하는 네트워크 테이블을 메모리상에 저장하는 데이터 저장 단계;
    상기 노드 테이블과 링크 테이블에서 링크 레코드 식별정보와 노드 레코드 식별 정보를 각각 추출하고, 상기 추출한 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보를 메모리 주소값으로 각각 변경하여 해당 레코드의 시작 포인터로 설정하는 포인터 연산 단계; 및
    네트워크 경로 탐색시 상기 노드 데이터와 링크 데이터간에 상호 참조가 가능한 상기 노드 레코드 식별 정보 또는 링크 레코드 식별 정보를 이용하여 노드와 링크간 연결성 정보를 확인하며 레코드 검색을 수행하도록 레코드 접근 제어 동작을 수행하는 레코드 접근 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테이블 생성 단계는,
    상기 노드 테이블은 각 노드 데이터와 연결된 링크의 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 링크 식별 컬럼을 추가하고,
    상기 링크 테이블은 각 링크 데이터와 연결된 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 각각 입력하는 노드 식별 컬럼을 추가하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테이블 생성 단계는,
    상기 노드 테이블에 노드 데이터를 입력하고, 상기 링크 식별 컬럼을 초기화 값으로 설정하는 단계;
    상기 링크 데이터의 링크에 대한 시작 노드와 종단 노드가 상기 노드 테이블에 존재하면, 상기 링크 테이블에 해당 링크 데이터를 입력하고, 상기 노드 식별 컬럼에 상기 링크의 시작 노드와 종단 노드의 노드 레코드 식별 정보를 각각 입력하는 단계; 및
    상기 노드 테이블에서 상기 시작 노드에 대한 노드 레코드의 링크 식별 컬럼에 상기 시작 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 입력하고, 상기 종단 노드에 대한 노드 레코드의 링크 식별 컬럼에 상기 종단 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    네트워크 경로 탐색시, 상기 네트워크 테이블에서 최초 접근을 위한 노드 데이터를 포함하는 노드 레코드를 검색하고, 상기 검색한 노드 레코드에서 해당 노드에 연결된 링크 레코드 식별 정보를 추출하며, 상기 추출한 링크 레코드 식별 정보를 시작 포인터로 이용해 해당 레코드에 직접 접근하여 경로 탐색 연산을 진행하는 경로 탐색 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 저장 단계는 전체 메모리 공간을 기설정된 크기의 페이지로 나누고, 상기 페이지에 상기 네트워크 테이블을 포함한 적어도 하나 이상의 데이터 또는 테이블을 저장하고,
    상기 노드 레코드 식별 정보와 링크 레코드 식별 정보가 변경되지 않아 상기 메모리의 주소값이 유지되도록 상기 네트워크 테이블을 제외한 나머지 테이블에 대해서 메모리의 단편화 현상을 방지하기 위한 압축(Compaction) 작업을 수행하는 메모리 압축 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 포인터 연산 단계는,
    상기 노드 레코드에 저장된 링크 레코드 식별 정보를 포인터 연산하여 해당 링크 레코드의 시작 포인터로 변경하고, 상기 링크 레코드에 저장된 노드 레코드 식별 정보를 포인터 연산하여 해당 노드 레코드의 시작 포인터로 변경하여 상기 노드 데이터와 링크 데이터 간에 상호 참조되도록 하는 것을 특징으로 하는 인-메모리 데이터베이스 기반의 데이터 관리 방법.
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