KR20010019640A

KR20010019640A - 통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 방법 및장치

Info

Publication number: KR20010019640A
Application number: KR1019990036162A
Authority: KR
Inventors: 권갑진
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-08-28
Filing date: 1999-08-28
Publication date: 2001-03-15
Also published as: KR100617765B1

Abstract

통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리시에, 데이터베이스 관리 시스템 클라이언트측 객체 캐쉬에 데이터베이스 리더 응용 프로그램이 사용하는 객체를 응용 프로그램 초기화 시에 모두 적재하고 객체 캐쉬에 적재된 객체에 대한 로킹을 해제하여 데이터베이스 데이터 접근시의 지연 발생 가능성을 제거하고, 멀티캐스팅 통신을 사용하여 데이터베이스 라이터 응용 프로그램이 데이터베이스 변경 내역을 전송하고, 상기 데이터베이스 리더 응용 프로그램들은 이를 수신하여 자신의 객체 캐쉬를 부분적으로 갱신한다.

Description

통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 방법 및 장치{DISTRIBUTED DBMS CACHE MANAGEMENT SYSTEM FOR REAL-TIME DISTRIBUTED ODBMS IN TELECOMMUNICATION SYSTEMS}

본 발명은 다수의 유닉스 워크스테이션(UNIX workstation)을 사용하는 통신 시스템에 사용되는 분산(distributed) 객체지향 데이터베이스 관리시스템(Object oriented DataBase Management System: 이하 ODBMS라 칭함)에 관한 것으로, 특히 분산 ODBMS의 서버와 클라이언트 중에서 클라이언트 측의 분산 객체 캐쉬(object cache)의 내용을 멀티캐스팅(multicasting) 통신을 사용하여 직접 실시간 응용 프로그램의 GEMS 캐쉬의 갱신을 통해, 실시간 DB(DataBase) 읽기 전용 프로그램의 DBMS 서버 접근 횟수를 대폭 감소시키고, 클라이언트 DBMS 캐쉬의 플러시(flush)를 방지하고 그 내용을 유지함으로써, 실시간 수행을 보장하는 분산 DBMS 캐시 관리자의 구성 방식(framework) 및 작동 방식에 관한 것이다.

통상적인 사용 분산 ODBMS는 응용 프로그램의 DB 접근 속도 향상을 위하여 클라이언트측 DBMS 캐쉬인 객체 캐쉬를 사용한다. 객체 캐쉬는 응용 프로그램의 DB 트랜잭션 내에서 분산 ODBMS의 클라이언트 측이 서버에 전송 요청한 객체를 클라이언트 응용 프로그램의 지역 메모리에 적재하여, 응용 프로그램이 객체 캐쉬에 저장된 객체에 접근하고 갱신하는 등의 DB 트랜잭션 작업을 수행할 수 있도록 하는 역할을 한다.

도 1은 데이터베이스 라이터와 리더가 모두 데이터베이스에 접근하여 객체 캐쉬를 갱신하는 종래의 분산 데이터베이스 응용 프로그램의 연동 구조도이다. 통신시스템(교환기, MSC(Message Switching connection) 등)에서 DB응용 프로그램은, 예를 들어 가입자 정보 DB에 대한 호처리 응용 프로그램과 같이 읽기(read) 연산만을 수행하는 DB 리더 응용 프로그램(10, 11, 12)과 가입자 데이터 관리 응용 프로그램과 같이 읽고 수정(write)하는 작업을 수행하는 DB 라이터 응용 프로그램(13, 14)으로 분류할 수 있다.

통신시스템 내에서 호처리 프로그램은 호처리 작업을 수행하기 위해 실시간으로 작동해야 하며 대부분 DB(15)의 데이터를 읽기만 한다. 반면에 데이터 관리 응용 프로그램은 실시간으로 작동할 필요는 없으며 DB(15)의 데이터를 읽어서 그 내용을 갱신한다. 통신시스템 내에서 이들 두 종류의 응용 프로그램은 DB 데이터에 대해 서로 연동해서 작업해야 한다.

그런데, 종래의 상용 분산 ODBMS의 응용 프로그램들의 DB 연동 방식에서는 도 1에 도시된 바와 같이 갱신된 DB의 내용으로 객체 캐쉬를 갱신하기 위하여, DB 응용 프로그램들은 트랜잭션 내에서 커밋(commit)이나 어버트(abort) 연산 등을 사용하여 현재 트랜잭션을 종료해서 객체 캐쉬를 비우고(flush) 또 다른 트랜잭션을 시작해서 다시 서버로부터 객체를 다시 적재(loading)하는 플러시, 리로드(flush and reload) 방식을 사용한다. 따라서, 실시간으로 DB연산을 수행해야 하는 호처리 응용 프로그램과 같은 경우에는 통상적인 상용 분산 ODBMS를 사용하여서는 실시간 수행이 불가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 실시간 처리를 요구하는 통신 시스템에 사용되는 분산 ODBMS에 있어서, DBMS 클라이언트측 DBMS 캐쉬(객체 캐쉬)에 DB 리더 응용 프로그램이 사용하는 객체를 응용 프로그램 초기화 시에 모두 적재하고 객체 캐쉬에 적재된 객체에 대한 로킹(locking)을 해제하여 DB 데이터 접근시의 지연 발생 가능성을 제거함으로써, 응용 프로그램의 작업시에 매우 짧은 시간 내에 DB 데이터에 대한 실시간 접근이 가능토록 한 실시간 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 멀티캐스팅 통신을 사용하여 DB 라이터 응용 프로그램을 트랜잭션 커밋 시점에 DB 변경 내역을 전송하고, DB 리더 응용 프로그램들은 이를 수신하여 자신의 객체 캐쉬를 부분적으로 갱신하도록 함으로써, 객체 캐쉬에 대한 플러시를 방지하고 이를 통해 객체 리로드를 방지함으로써, DB 리더 응용 프로그램의 DBMS 서버에 대한 접근 횟수를 대폭 감소시키는 실시간 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 DB 리더 응용 프로그램과 DB 라이터 응용 프로그램간의 DB 데이터에 대한 연동을 위해 멀티캐스팅 통신을 제공함으로써 원활한 DB 응용 프로그램간 데이터 변경 내용 전달을 수행함으로써, 통신 시스템을 위한 실시간 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1은 데이터베이스 라이터와 리더가 모두 데이터베이스에 접근하여 객체 캐쉬를 갱신하는 종래의 분산 데이터베이스 응용 프로그램의 연동 구조도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방식의 전체적인 시스템 구조도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자의 내부 구성 및 작동 방식을 설명하기 위한 전체적인 시스템

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자의 동작 순서도

도 5a 내지 5g는 도 4의 동작 과정 각각을 나타내는 도면

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방식의 전체적인 시스템 구조도이다. 실시간 응용을 위한 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리 방식의 전체적인 시스템에서, DB 라이터 응용 프로그램(23, 24)은 DB(25)의 내용을 읽고 변경하는 비실시간 데이터 관리 프로그램이다. DB 라이터 응용 프로그램(23, 24)은 DB(25)를 변경하기 위해 객체를 읽고 쓰고 객체 캐쉬를 플러시한다. 이때 DB 변경 내역을 생성하여 멀티캐시스팅 통신(26)을 통해 DB 리더 응용 프로그램(20, 21, 22)으로 전송한다. DB 리더 응용 프로그램(20, 21, 22)은 DB(25)에 대해 새로운 객체가 생성되었거나 기존의 객체가 변경되었을 때는 해당 객체를 DBMS 서버로부터 선택적으로 리로드한다. DB(25)는 DBMS 서버(server) 및 DB를 관리하는 프로그램 및 다수의 응용 프로그램에 의해 공유되는 데이터베이스이다. DB 리더 응용 프로그램(20, 21, 22)은 DB(25)의 내용을 읽기만 하는 실시간 응용 프로그램으로서, 멀티캐스팅 통신(26)을 통해 수신한 DB 변경 내역을 해석하여 변경이 발생한 해당 객체만 선택적으로 리로드한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자의 내부 구성 및 작동 방식을 설명하기 위한 전체적인 시스템이다. 실시간 응용을 위한 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자의 전체적인 시스템은 도 3과 같다. 리더, 라이터 프로세스의 객체 캐쉬(31, 34)는 DBMS 서버로부터 전송받은 객체를 적재한다. 트랜잭션 내에서 응용 프로그램의 객체들에 대한 모든 검색 및 기록(read/write)은 이러한 객체 캐쉬에 의해 수행된다. 변경 내용이 커밋(commit)되면 그 변경 내용이 DBMS 서버로 전송되어 실제 DB(36)의 갱신이 이루어진다. DB채널은 n:m 방식의 멀티캐스팅 통신을 제공하는 채널이다. DB 라이터가 생성한 DB 변경 내역을 DB 리더 그룹에 전송한다. 동일한 이름을 갖는 DB 리더들은 하나의 DB리더 그룹을 형성하며 모두 동일한 DB 변경 내역 메시지를 수신한다. 송신(outgoing) DB채널(32)은 DB 라이터 측에서 멀티캐스팅 송신 기능을 제공한다. 수신(incoming) DB채널(33)은 DB 리더 측에서 DB 변경 내역 메시지를 수신한다. LOID(Logical Object ID)는 DB 내의 특정한 객체에 지정된 고유한 ID이다. 일반적으로는 OID(Object Identifier)라고 한다.

분산 ODBMS 객체 관리자는 실시간 DB 리더들과 비실시간 DB 라이터들 간의 DB를 공유하면서 특정 데이터 집합에 대해 연동하는 경우에 대해 적용될 수 있다. 이러한 방식은 통신 시스템에 있어 호처리와 데이터 관리 응용 프로그램 간에 DB를 공유하는 경우에 대해 보다 잘 적용될 수 있다.

분산 ODBMS 객체 관리자는 공유되는 특정한 DB 데이터 집합에 대해 변경을 발생시키는 DB 라이터 프로세스와 특정 DB 데이터 집합을 읽기만 하는 DB 리더 프로세스들 사이에 통신 채널을 생성한다. DB라이터 프로세스는 표준적인 분산 ODBMS의 DB 로킹을 사용하며 통신 채널을 통해 객체 변경 내용을 DB 리더 프로세스들에게 멀티캐스팅한다. DB변경 내역은 OID + 변경 내역의 형태로 전송된다. DB라이터 프로세스의 데이터 변경은 표준 DB 로킹을 사용하는 트랜잭션에 의해 데이터베이스에 반영된다. DB 리더 프로세스는 DB 로킹을 사용하지 않으며 데이터베이스에 대한 로킹을 사용하지 않는다. DB 리더 응용 프로그램의 트랜잭션은 종료하지 않아야 하며, 따라서 객체 캐쉬의 내용은 정상적인 경우에 대해 플러시되지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자의 동작 순서도이다. 본 발명의 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자는 먼저 초기 캐시 로딩 과정(Ⅰ)을 수행하며, 이후 DB채널 상주 과정(Ⅱ), 트랜잭션 커밋 과정(Ⅲ), 라이터 버퍼 로딩 과정(Ⅳ), 리더 버퍼 로딩 과정(Ⅴ), 리더 버퍼 압축 과정(Ⅵ), 리더 캐시 갱신 과정(Ⅶ)을 수행한다.

도 5a 내지 5g는 도 4의 동작 과정 각각을 나타내는 도면이다. 먼저 도 5a를 참조하여 초기 캐시 로딩 과정(Ⅰ)을 설명하기로 한다. 응용 프로그램 초기화 시에 DB세션을 사용해서 세션(session)을 시작한다. 라이터 프로세스는 표준 로킹(locking)을 사용하는 세션을 시작하며 리더 프로세스는 최적 로킹(optimistic locking)을 사용한다. 이들은 데이터 집합을 로딩한다. 라이터 프로세스는 리드/라이트 록(lock)을 묵시적으로 사용한다. 리더 프로세스는 로딩 시작전에 데이터 집합에 록을 걸고 로딩 완료 후에는 록을 모두 해제한다. 리더 프로세스는 이후로 데이터 집합에 대한 로킹을 하지 않으며 초기화 트랜잭션은 커밋하지 않으며 초기화 트랜잭션이 계속 유지된다.

도 5b를 참조하여 DB채널 상주 과정(Ⅱ)을 설명하기로 한다. DB채널(55)은 DPE 그룹 서비스로서 리더와 라이터 간의 통신 채널을 제공한다. 각 프로세스는 이름이 주어진 DB채널에 각각 리더/라이터 프로세스로서 등록해야 한다. DB채널버퍼 객체는 DB 이벤트 버퍼를 제공하며 DB이벤트 객체 형태로 DB 변경 내용이 전송된다.

리더 프로세스의 프로듀서(producer) 쓰레드(thread)는 수신측 DB채널버퍼에서 DB채널에서의 데이터 수신을 감시하는 역할을 수행한다. 또한 리더 프로세스의 컨서머(consumer) 쓰레드는 DB세션에 라이터 쓰레드로 참여하여, DB채널버퍼에 수신된 내용에 따라 데이터베이스 객체 캐쉬의 내용을 갱신하는 역할을 수행한다.

도 5c는 트랜잭션 커밋 과정(Ⅲ)을 나타낸다, 라이터 프로세스가 데이터 집합을 변경한 후에 트랜잭션을 커밋한다. 이 시점부터 DB채널을 통한 객체 캐쉬의 갱신이 이루어질 때까지 DB 리더 프로세스의 객체 캐쉬의 데이터 집합의 내용은 데이터베이스의 내용과 일치하지 않는다.

도 5d는 라이터 버퍼 로딩 과정(Ⅳ)을 나타낸다. DB채널은 응용 프로그램이 부여한 이름과 모드의 지정에 따라 열린다. DB채널의 모드에는 트랜스페어런트(transparent) 모드와 익스플리싯(explicit) 모드가 있다. 트랜스패어런트 모드에서는 "DBSession::commit()/DBSession::dheckpointcommit()"이 투명하게 객체 캐쉬내의 변경 내용을 찾아서 해당하는 트랜잭션 ID(TID)를 부착된 DB이벤트 객체를 생성한 후 DB채널버퍼에 넣는다. 데이터베이스 커밋을 수행하고 성공할 시에 이들 메시지들을 브로트캐스트(broadcast)한다. 만약 실패하면 단지 DB이벤트들을 삭제한다.

익스플리싯 모드에서는 DB유저이벤트 클래스를 사용해서 사용자의 DB이벤트를 만들어 사용자가 만든 정책에 따라 메시지를 브로드캐스팅할 수 있으며 이들 메시지의 의미 및 관리는 사용자에게 주어진다.

도 5e는 리더 버퍼 로딩 과정(Ⅴ)을 나타낸다. 수신측의 프로듀서 쓰레드는 수신 DB채널버퍼가 생성될 때 시작한다. 수신된 DB이벤트는 프로듀서 쓰레드에 의해 TID에 따라 DB채널버퍼에 정렬되어 저장된다.

도 5f는 리더 버퍼 압축 과정(Ⅵ)을 나타낸다. 트랜스패어런트 모드에서, 수신 DB채널버퍼 상에 저장된 DB이벤트는 프로듀서 쓰레드에 의해 압축된다. 서로 다른 트랜잭션 집합에서 중복된 LOID를 가진 DB이벤트는 제거된다.

도 5g는 리더 캐시 갱신 과정(Ⅶ)을 나타낸다. 최초의 수신 DB채널버퍼가 생성될 때 프로듀서 내의 단일 컨서머 쓰레드가 생성된다. 프로듀서 쓰레드가 저장한 이벤트는 컨서머 쓰레드에 의해 소비되는 DB이벤트가 갖고 있는 LOID와 이벤트 타입(type) 정보에 따라 객체 캐쉬는 갱신된다.

컨서머 쓰레드는 DB세션을 MROW에 따라 배타적으로 사용한다. DB채널버퍼의 내용을 한번에 처리한다. 컨서머 쓰레드는 한번 수행시에 하나의 DB채널버퍼의 내용을 처리하며 압축된 DB채널버퍼들은 하나로서 처리된다. 컨서머 쓰레드는 변경된 객체를 그룹 리드(group read) 연산을 사용해서 객체들을 데이터베이스로부터 리프레시(refresh)한다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명의 특징에 따른 통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리가 이루어질 수 있다.

한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구의 범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 실시간 응용을 요구하는 통신 시스템에 사용되는 분산 ODBMS를 사용함에 있어서, 통상적인 분산 ODBMS 상에 도 2에 도시된 바와 같은 DB 응용 프로그램 구성과 도 3과 같은 분산 ODBMS 객체 캐쉬 관리자를 사용해서, 실시간 처리를 수행해야 하는 호처리 등과 같은 DB 리더 응용 프로그램이 데이터베이스 객체에 대한 접근시에 발생하는 지연을 방지하고 커밋을 사용한 플러시 및 리로드 방식을 사용하지 않고 멀티캐스팅 통신을 사용해서 객체 캐쉬의 내용을 갱신함으로써 과도한 DBMS 부하를 줄일 수 있다. 이와 같은 방식을 사용함으로써 DB 객체에 대한 실시간 접근 시간을 유지하고 DB 리더 실시간 응용 프로그램의 실시간 수행 성능을 보장한다.

또한 DB 변경 내역을 전송함에 있어 트랜잭션 단위로 메시지를 전송함으로써 데이터의 일관성을 보장하며 DB 리더 측에서 복수의 트랜잭션 단위 DB 변경 내역을 일시에 처리함에 있어, 중복되는 객체에 대한 변경 내역을 압축해서 처리함으로써 효율성을 높일 수 있다. 결론적으로 본 발명은 실시간 응용 프로그램을 지원하지 않는 통상적인 ODBMS 상에서, 데이터베이스 객체에 대한 실시간 접근을 요구하는 실시간 데이터베이스 응용 프로그램을 지원할 수 있다.

Claims

통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 방법에 있어서,

데이터베이스 관리 시스템 클라이언트측 객체 캐쉬에 데이터베이스 리더 응용 프로그램이 사용하는 객체를 상기 응용 프로그램 초기화 시에 모두 적재하고 객체 캐쉬에 적재된 객체에 대한 로킹을 해제하여 데이터베이스 데이터 접근시의 지연 발생 가능성을 제거하는 과정과,

멀티캐스팅 통신을 사용하여 데이터베이스 라이터 응용 프로그램이 데이터베이스 변경 내역을 전송하고, 상기 데이터베이스 리더 응용 프로그램들은 이를 수신하여 자신의 객체 캐쉬를 부분적으로 갱신하는 과정을 가짐을 특징으로 하는 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 방법.
제1항에 있어서, 상기 멀티캐스팅 통신을 사용하여 데이터베이스 라이터 응용 프로그램이 데이터베이스 변경 내역을 전송하는 시점은 트랜잭션 커밋 시점임을 특징으로 하는 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 방법.
통신시스템 내 실시간 분산 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템을 위한 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 장치에 있어서,

데이터베이스를 변경하기 위해 객체를 읽고 쓰고 객체 캐쉬를 플러시하며, 데이터베이스 변경 내역을 생성하여 멀티캐스팅 통신을 통해 전송하는 비실시간 데이터 관리 프로그램을 수행하는 데이터베이스 라이터 응용 프로그램부와

상기 멀티캐스팅 통신을 통해 수신한 데이터베이스 변경 내역을 해석하여 데이터베이스 대해 새로운 객체가 생성되었거나 기존의 객체가 변경된 해당 객체를 데이터베이스 관리 시스템 서버로부터 선택적으로 리로드하는 데이터베이스 리더 응용 프로그램부를 가짐을 특징으로 하는 분산 데이터베이스 관리 시스템 캐쉬 관리 장치.