KR20030035122A

KR20030035122A - 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법

Info

Publication number: KR20030035122A
Application number: KR1020010067045A
Authority: KR
Inventors: 장우석; 노형준
Original assignee: 포디홈네트
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-09

Abstract

본 발명은 다중 버전 2 단계 잠금 기법을 이용하는 동시성 제어를 통해 읽기 또는 쓰기 작업을 위한 대기 시간의 최소화 및 데이터 손실을 방지할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 읽기 락 또는 쓰기 락이 걸려 있는 상태에서 쓰기 락 또는 읽기 락의 요청이 오면 현재 데이터의 원본에 대한 복사본을 생성하여 제공함으로써, 현재 데이터에 대한 읽기 작업과 쓰기 작업 또는 쓰기 작업과 읽기 작업을 동시에 수행할 수 있도록 하고, 확인 락을 통해 갱신 작업의 종료가 확인될 때 현재 데이터를 갱신 데이터로 갱신하도록 하는 동시성 제어 기법을 제공함으로써, 제한적인 자원을 가지고 장시간의 빈번한 데이터 동기화를 필요로 하는 인터넷 정보 가전에 사용되는 데이터베이스 관리 시스템에서 트랜잭션의 대기 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 데이터의 손실을 방지할 수 있는 것이다.

Description

인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A CONCURRENCY BY USING MULTI-VERSION TECHNIQUE IN EMBEDDED DATABASE MANAGEMENT SYSTEM FOR INTERNET INFORMATION APPLIANCES}

본 발명은 정보 가전에 사용되는 데이터베이스 관리 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정보 가전용 데이터베이스 관리 시스템에서 동시성을 제어하는데 적합한 기법에 관한 것이다.

최근 들어, 네트워크 환경이 각 가정으로 확산 보급되는 과정에서 새로운 분야로 등장한 홈 네트워크에서는 개인용 컴퓨터 위주의 사무실 환경과는 달리, 가전 제품들도 사용자와의 주요한 정보 매체의 하나로 점차적으로 지능화되어 가고 있는 추세이다. 이러한 가전 제품들, 즉 백색 가전, AV 기기, 정보 통신기기 등과 같은 디지털 가전제품을 정보 가전이라 하는데, 각 정보 가전들은 홈 네트워크를 통해 홈 서버, 디지털 방송망, 초고속 유무선망 등에 연결되어 데이터 서비스를 포함하는 댁 내외의 여러 가지 데이터 서비스를 제공받는 단말기의 역할을 담당할 뿐만 아니라 자체적으로 발생하는 데이터를 저장 및 관리하는 기능을 담당하게 된다.

따라서, 지능화된 정보 가전들의 정보를 서로 효율적으로 이용하기 위해서는 많은 양의 데이터를 체계적으로 관리하는 것이 요구된다.

그러나, 기존의 파일 기반의 데이터 관리 기법을 적용하는 경우에는 정보 가전 단말간의 데이터 공유나 동기화의 지원이 곤란하다는 문제가 있기 때문에 새로운 형태의 데이터 관리 기법이 요구되고 있으며, 이의 방편으로서 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템(DAMS : database management system)이 제시되고 있다. 여기에서, 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템은 정보 가전에 탑재되어 댁내 혹은 인터넷에 상존하는 각종 데이터베이스 시스템과 상호 연동되어 운용이 가능한 시스템을 의미한다.

이때, 사용되는 내장형 데이터베이스 관리 시스템은, 대용량의 데이터를 다루는 기존의 파일이나 메모리 기반의 데이터베이스 시스템과 비교해 볼 때, 데이터의 체계적인 관리와 일관성의 유지 측면에서는 공통점을 가지는 반면, 데이터 저장 매체가 제한적이며 네트워크에 지속적인 접속이 보장되지 않는 운용 환경상의 특성을 가지고 있다.

또한, 정보 가전은, 일반적인 데이터베이스 관리 시스템의 운용 환경인 PC나 워크스테이션이 아니라, 제한된 컴퓨팅 파워와 메모리 저장 공간을 가지게 된다. 즉, 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템은 제한된 환경에서 서비스를 제공해야 하므로 저용량의 엔진을 지원해야 한다. 이러한 데이터베이스 관리 시스템에 저장되는 데이터는 양이 비교적 작고, 취급하는 데이터 타입이 비교적 간단한 특성을 가지게 된다. 또한, 백업을 통해 데이터를 보호할 수 있어야 하며, 외부의 서버와 데이터의 일치화를 수행할 수 있어야 한다.

더욱이, 한 정보 가전에 의해 관리되는 데이터가 분산된 환경에서 다른 여러 정보 가전에 의해 접근되거나 혹은 갱신될 수 있으므로, 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템은 효율적인 동시성 제어를 필연적으로 필요로 한다.

즉, 정보 가전의 특성상 데이터 서버로 활용되기보다는 주로 데이터를 제공하거나 제한적인 서버의 역할을 수행하게 되므로 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템은 동시 사용자의 수가 제한적인 특성을 가지고 있다. 그러나, 동시 사용자 수가 제한적이라 할지라도 발생 가능성이 상존하기 때문에, 데이터의 효율적인 관리 및 사용자의 이용 편리성을 고려할 때, 트랜잭션에 대한 최소한의 동시성을 보장해야할 필요가 있다.

이를 위하여, 종래의 내장형 데이터베이스 관리 시스템들은 파일 기반의 대용량 데이터베이스 관리 시스템에 적합한 2단계 잠금 기법(2 Phase Locking)에 기반을 둔 동시성 제어 기법을 일반적으로 채택하고 있다.

이러한 종래 방법의 경우, 제한적인 자원을 가진 정보 가전이 보유하고 있는 데이터를 백업하거나 혹은 데이터 서버(또는 홈 서버)와 데이터를 동기화하는 등 장시간의 트랜잭션을 요구할 할 때, 정보 가전이 보유하고 있는 데이터의 읽기를 수행하는 과정에서 동시성의 보장을 위하여 Lock 기능을 설정하게 되는데, 이러한 Lock 설정은 새로운 데이터의 기록을 허용하지 않게 되는 문제가 있다. 즉, 종래 방법은 백업이나 동기화 중에는 데이터의 편집이나 조회가 제한되기 때문에 사용자 대기 시간이 길어지게 되는 경우가 흔히 발생할 수 있는 단점을 갖는다.

특히, 종래 방법의 경우, 백업이나 동기화 중에 신규 데이터가 발생하는 경우에 데이터를 기록할 수 없게 되므로 데이터의 분실(loss)이 발생하게 되는 치명적인 문제를 야기시킨다. 예를 들어, PDA와 같은 이동형 정보 단말 등에서 사용되는 데이터를 PC와 동기화하는 동안에, 정보 단말의 응용 프로그램을 사용하여 데이터에 접근하는 것이 불가능하게 되는 것이 그 일 예이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다중 버전 2 단계 잠금 기법(Multi-Version 2 Phase Locking : MV2PL)을 이용하는 동시성 제어를 통해 읽기 또는 쓰기 작업을 위한 대기 시간의 최소화 및 데이터 손실을 방지할 수 있는 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하드웨어 블록, 데이터베이스, 네트워크 인터페이스 블록을 포함하는 인터넷 정보 가전에 내장된 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전을 이용하여 동시성을 제어하는 방법에 있어서, 임의의 트랜잭션으로부터 읽기 락 또는 쓰기 락이 요청될 때, 상기 임의의 트랜잭션에게 요청 받은 현재 데이터를 제공하는 과정; 상기 임의의 트랜잭션이 읽기 락 또는 쓰기 락을 수행중인 상태에서, 새로운 트랜잭션으로부터 상기 현재 데이터에 대한 쓰기 락 또는 읽기 락이 요청될 때, 상기 현재 데이터의 복사본 데이터를 생성하여 상기 새로운 트랜잭션에게 제공하는 과정; 및 상기 새로운 트랜잭션이 상기 복사본 데이터에 대한 쓰기 작업을 수행한 후에 확인 락을 요청할 때, 상기 현재 데이터를 상기 쓰기 작업된 복사본 데이터로 갱신하는 과정을 포함하는 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법을 제공한다.

도 1은 일반적인 정보 가전용 홈 네트워크 시스템의 블록구성도,

도 2는 발명에 따라 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전을 이용하여 동시성 제어를 수행하는데 적합한 정보 가전의 블록구성도,

도 3은 본 발명에 따라 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전 2 단계 잠금 기법을 이용하여 동시성 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 예시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

110 : 홈 서버 120, 208: 데이터베이스

130/1 - 130/n : 정보 가전 202 : 입력 블록

204 : 하드웨어 블록 206 : 저장 블록

210 : 네트워크 인터페이스 블록

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 정보 가전용 홈 네트워크 시스템의 블록구성도로서, 홈 서버(110), 데이터베이스(120) 및 다수의 정보 가전(130/1 - 130/n)을 포함한다. 여기에서, 정보 가전은, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 디지털 텔레비전, PVR, VCR, 휴대 단말, 오디오, 냉장고, 에어컨, 보일러, 방범 제어기 등이 될 수 있다.

도 1을 참조하면, 홈 서버(110)는, 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 전화선, 근거리 통신망(LAN) 등을 통해 인터넷에 접속할 수 있는 인터넷 접속 수단, 인터넷을 통해 제공되는 각종 데이터를 가공하여 해당 정보 가전으로 제공하기 위한 인터페이스 수단, 홈 네트워킹을 제어하는데 필요로 하는 마이크로 프로세서 등의 각종 제어 수단들을 포함하여, 홈 네트워크 시스템의 전반적인 동작 제어를 수행한다.

또한, 데이터베이스(120)는, 홈 서버(110)에 의해 데이터의 입출력이 제어되는 것으로, 사용자의 입력 정보를 저장하고, 각 정보 가전(130/1 - 130/n)으로부터 제공되는 백업 데이터를 저장하는 등의 기능을 수행한다.

다음에, 네트워크를 통해 홈 서버(110)에 연결되는 각 정보 가전들(130/1 - 130/n) 각각에는 정보 가전의 작동에 따라 발생하는 데이터, 사용자 입력 데이터 등을 관리 및 유지하기 위한 내장형 데이터베이스 관리 시스템이 탑재되어 있고, 이를 위해 데이터베이스(DB)가 각각 구비되어 있으며, 이러한 구조를 통해 정보 가전의 동작 제어를 수행하는데, 각 정보 가전의 구조 및 동작 제어에 대하여 도 2를참조하여 하기에 상세하게 설명한다.

도 2는 발명에 따라 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전을 이용하여 동시성 제어를 수행하는데 적합한 정보 가전의 블록구성도로서, 입력 블록(202), 하드웨어 블록(204), 저장 블록(206), 데이터베이스(208) 및 네트워크 인터페이스 블록(210)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 입력 블록(202)은 해당하는 정보 가전에서 발생하는 각종 신호, 예를 들어 해당 정보 가전이 VCR일 때 재생 시작신호, 재생 시작 시간 및 종료 신호 등의 입력 신호를 수신 받아 하드웨어 블록(204)으로 제공하거나 혹은 사용자 입력 신호를 수신 받아 하드웨어 블록(204)으로 제공한다.

다음에, 하드웨어 블록(204)은, 마이크로 프로세서를 포함하는 각종 제어 수단을 포함하여 해당 정보 가전의 전반적인 동작 제어를 수행하는 것으로, 해당 정보 가전이 셋팅될 때, 저장 블록(206)에 저장되어 있는 O/S, 응용 프로그램 등과 입력 블록(202)으로부터 제공되는 각종 입력 신호에 의거하여 해당 정보 가전의 동작 제어를 수행한다.

또한, 하드웨어 블록(204)은 입력 블록(202)을 통해 제공되는 입력 신호(즉, 유지 관리가 필요한 입력 신호)를 데이터베이스(208)에 저장하며, 데이터베이스(208)에 저장된 데이터를 주기적 또는 비 주기적으로 인출하여 네트워크 인터페이스 블록(210)을 통해 도 1의 홈 서버(110)로 전달(즉, 백업)하거나 홈 서버(110)로부터 전달되는 데이터를 데이터베이스(208)에 저장하는 등의 기능을 수행한다.

더욱이, 하드웨어 블록(204)은, 본 발명에 따라 제공되는 동시성 제어, 즉 다중 버전 2 단계 잠금 기법(Multi-Version 2 Phase Locking : MV2PL)을 통해 동시성 제어를 수행하며, 이를 위해 특정 데이터에 대한 복사본을 만들고, 만들어진 복사본에 추가될 데이터가 기록된 후에 갱신된 복사본을 원본으로 갱신하는 등의 데이터베이스 관리 기능을 수행하는데, 이와 같이 데이터베이스를 관리하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 하기에 상세하게 설명한다.

이를 위하여, 본 발명에서는, 아래의 표1에서와 같이, 두 가지 락(읽기 락(Read Lock), 쓰기 락(Write Lock)) 모드를 이용, 즉 2단계 잠금 기법(2 Phase Locking)을 이용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 아래의 표2에 도시된 같이, 세 가지 락(읽기 락(Read Lock), 쓰기 락(Write Lock), 확인 락(Certify Lock)) 모드를 사용한다.

[표1]

	Read	Write
Read	Yes	No
Write	No	No

[표2]

	Read	Write	Certify
Read	Yes	Yes	No
Write	Yes	No	No
Certify	No	No	No

표 1을 참조하면, 종래 방법에서는 데이터베이스로의 쓰기 작업 도중의 읽기나 혹은 읽기 작업 도중의 쓰기가 제한되는 것을 알 수 있다.

즉, 종래 방법에서는 읽기 작업 중일 때 쓰고자 하는 새로운 데이터가 발생하는 경우 사용자는 읽기 작업이 끝날 때까지 대기해야 하는 불편을 감수할 수밖에없었다. 또한, 백업이나 동기화를 위한 읽기 작업 도중에 데이터베이스에 기록해야 할 신규 데이터가 발생하는 경우, 종래 방법에서는 쓰기 작업의 실패로 인한 데이터의 분실(loss)이 발생하게 될 것이다.

다시, 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 동시성 제어 방법에서는 쓰기가 읽기 도중에 읽기나 쓰기가 각각 자유롭게 발생할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서는 읽기 락이 걸려 있는 상태에서 쓰기 락을 요청할 수 있고, 쓰기 락이 걸려 있는 상태에서 읽기 락을 요청할 수 있으므로, 트랜잭션이 대기 상태에 있는 경우가 현저하게 줄어든다.

이를 위하여, 본 발명에서는 하나의 트랜잭션이 쓰기 락을 수행중일 때 다른 트랜잭션이 자료의 갱신을 요청(즉, 읽기 락을 요청)하면, 해당 자료의 임시 버전을 생성하여 다른 트랜잭션에 제공함으로써 다른 트랜잭션이 자료를 갱신(즉, 쓰기 락의 수행)할 수 있도록 하고, 다시 임시 버전을 원 버전으로 갱신(대치)한다.

이때, 본 발명에서는 추가적으로 확인 락(Certify Lock)이라는 잠금이 사용되는데, 이 확인 락은 원 버전(또는 원본)을 임시 버전(갱신 복사본)으로 대치(갱신)하기 위하여 사용되는 것이다. 이때, 소요되는 갱신 시간은 데이터의 백업이나 동기화를 위해 소요되는 시간보다 현저하게 짧기 때문에 트랜잭션의 대기(waiting) 시간을 효과적으로 줄일 수 있으며, 이를 통해 동시성 제어의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전 2 단계 잠금 기법을 이용하여 동시성 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 트랜잭션 1(T1)이 읽기 락(read lock) 모드에서 데이터 X(current)를 읽는 동안에 트랜잭션 2(T2)가 자료의 갱신을 요구(즉, 쓰기 락을 요청)하면, 도 1의 하드웨어 블록(204)에서는 데이터 X(current)의 임시 버전(X(temp))을 생성하여 트랜잭션 2(T2)에 제공하며, 그 결과 트랜잭션 2(T2)는 자료를 갱신하게 된다. 여기에서, 데이터 X(current)는 원본을 의미하고, 임시 버전 X(temp)는 데이터 X(current)의 복사본을 의미한다.

한편, 트랜잭션 1(T1)이 데이터 X(current)에 대한 읽기 락을 수행하고, 트랜잭션 2(T2)가 데이터 X(current)의 임시 버전(X(temp))에 대한 쓰기 락을 수행하는 중에 새로운 트랜잭션 3(T3)가 데이터 X(current)에 대한 읽기 락을 요구하면, 하드웨어 블록(204)에서는 트랜잭션 2(T2)의 갱신 작업이 완료되기 전까지는 데이터 X(current)를 트랜잭션 3(T3)에 제공한다.

이어서, 트랜잭션 2(T2)가 임시 버전(X(temp)에 대한 갱신 작업을 종료한 후에 확인 락을 하게 되면, 데이터 X(current)는 임시 버전(X(temp)로 갱신된다. 즉, 트랜잭션 4(T4)가 데이터 Y에 새로운 갱신을 한 후 확인을 하게 되면, 구 버전의 Y(old)는 버려지고 신 버전의 Y(current)로 대체되며, 이후에 트랜잭션 5(T5)가 데이터 Y에 읽기를 위해 접근하면 데이터 Y(current)가 트랜잭션 5(T5)에 제공된다.

따라서, 본 발명은 읽기 락이 걸려 있는 상태에서 쓰기 락을 요청할 수 있고, 쓰기 락이 걸려 있는 상태에서 읽기 요청을 수행할 수 있기 때문에 트랜잭션이 대기 상태에 있는 경우가 현저하게 줄어든다. 즉, 정보 가전과 같은 비교적 저 성능의 제품이 데이터를 백업하거나 동기화하는 과정에 소요되는 비교적 긴 시간 동안에도 데이터의 읽기나 쓰기 및 갱신이 가능하기 때문에 사용자의 대기 시간을 최소화할 수 있고, 데이터의 손실을 방지할 수 있다.

한편, 다중 버전 방식을 적용할 때 발생하는 데이터에 대한 구 버전들은, 트랜잭션이 롤백이나 복구 작업을 위하여 필요한 정보로 사용할 수도 있다. 따라서, 다중 버전에서 낭비하는 공간을 롤백 및 복구를 위한 데이터로 전이시킴으로써, 저장 공간의 낭비를 줄일 수 있다. 다시 말해, 다중 버전 알고리즘에서는 추가적인 데이터 저장을 위한 공간을 사용하는 반면에 로깅할 데이터를 줄일 수가 있다.

또한, 본 발명의 동시성 제어 방법은 읽기만 하는 트랜잭션이 자유롭다는 점과 교착 상태가 있는 가운데에서도 읽기만 하는 트랜잭션을 수행할 수 있다는 점에서 보다 효율적인 동시성 제어를 가능하게 해준다. 더욱이, 커밋(commit)되지 않은 트랜잭션에 의해 변경된 데이터가 실제 데이터베이스에 존재하지 않는다는 점과 일정한 시각을 기준으로 유효한 데이터들을 하나의 트랜잭션을 통해 쉽게 백업이 가능하다는 점을 고려할 때 회복 및 백업(Recovery/Backup)이라는 측면에서도 큰 장점을 갖는다. 뿐만 아니라 특정 트랜잭션에 대한 롤백의 경우 해당하는 버전의 데이터를 패기(discard)함으로써, 손쉽게 처리할 수 있는 장점을 갖는다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 읽기 락 또는 쓰기 락이 걸려 있는 상태에서 쓰기 락 또는 읽기 락의 요청이 오면 현재 데이터의 원본에 대한 복사본을 생성하여 제공함으로써, 현재 데이터에 대한 읽기 작업과 쓰기 작업(갱신 작업) 또는 쓰기 작업과 읽기 작업을 동시에 수행할 수 있도록 하고, 확인 락을 통해 갱신 작업의 종료가 확인될 때 현재 데이터를 갱신 데이터로 갱신하도록 하는 동시성 제어 기법을 제공함으로써, 제한적인 자원을 가지고 장시간의 빈번한 데이터 동기화를 필요로 하는 인터넷 정보 가전에 사용되는 데이터베이스 관리 시스템에서 트랜잭션의 대기 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 데이터의 손실을 방지할 수 있다.

Claims

하드웨어 블록, 데이터베이스, 네트워크 인터페이스 블록을 포함하는 인터넷 정보 가전에 내장된 데이터베이스 관리 시스템에서 다중 버전을 이용하여 동시성을 제어하는 방법에 있어서,

임의의 트랜잭션으로부터 읽기 락 또는 쓰기 락이 요청될 때, 상기 임의의 트랜잭션에게 요청 받은 현재 데이터를 제공하는 과정;

상기 임의의 트랜잭션이 읽기 락 또는 쓰기 락을 수행중인 상태에서, 새로운 트랜잭션으로부터 상기 현재 데이터에 대한 쓰기 락 또는 읽기 락이 요청될 때, 상기 현재 데이터의 복사본 데이터를 생성하여 상기 새로운 트랜잭션에게 제공하는 과정; 및

상기 새로운 트랜잭션이 상기 복사본 데이터에 대한 쓰기 작업을 수행한 후에 확인 락을 요청할 때, 상기 현재 데이터를 상기 쓰기 작업된 복사본 데이터로 갱신하는 과정을 포함하는 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 갱신되는 현재 데이터는, 트랜잭션의 롤백 또는 복구 작업용 데이터로 사용되는 것을 특징으로 하는 인터넷 정보 가전용 내장형 데이터베이스 관리 시스템에서의 다중 버전을 이용한 동시성 제어 방법.