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Impact of new storage technologies on an OLTP DBMS, its architecture and algorithms.

Gottstein, Robert (2016)
Impact of new storage technologies on an OLTP DBMS, its architecture and algorithms.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

New developments in hardware storage technology introduce fundamentally different performance characteristics and device properties. Storage technologies such as Flash and Non Volatile Memories (NVMs) are asymmetric in terms of their read and write performance, they read much faster than they write. Modern DBMSs are not aware of the underlying asymmetric storage technologies. They are well-developed systems and in principle capable of working with asymmetric storage technologies as a mere replacement, yet they fail to exploit their key properties. Huge performance potential is lying idle and durability of the storage media is shortened which ultimately leads to higher costs. This work is a remedy for those shortcomings, making the DBMS aware of the underlying asymmetric Flash storage and questioning existing multi-version DBMS (MV-DBMS) architecture, algorithms and optimizations. We exploit the performance potential of the asymmetric Flash storage and increase its durability. A re-evaluation and redesign of components within the DBMS is necessary, inevitably leading to a redesign of the whole DBMS. Without such a redesign, the DBMS software stack will become the new I/O bottleneck. The combination of the MV-DBMS, multi-versioning concurrency control (MVCC) and append/log-based storage management (LbSM) on Flash storage delivers optimal performance figures which are needed to satisfy the urgent demand in scalable performance for modern DBMSs.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2016
Autor(en): Gottstein, Robert
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Impact of new storage technologies on an OLTP DBMS, its architecture and algorithms.
Sprache: Englisch
Referenten: Buchmann, Prof. Alejandro ; Petrov, Prof. Ilia
Publikationsjahr: 2016
Ort: Darmstadt
Datum der mündlichen Prüfung: 23 März 2016
URL / URN: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/5372
Kurzbeschreibung (Abstract):

New developments in hardware storage technology introduce fundamentally different performance characteristics and device properties. Storage technologies such as Flash and Non Volatile Memories (NVMs) are asymmetric in terms of their read and write performance, they read much faster than they write. Modern DBMSs are not aware of the underlying asymmetric storage technologies. They are well-developed systems and in principle capable of working with asymmetric storage technologies as a mere replacement, yet they fail to exploit their key properties. Huge performance potential is lying idle and durability of the storage media is shortened which ultimately leads to higher costs. This work is a remedy for those shortcomings, making the DBMS aware of the underlying asymmetric Flash storage and questioning existing multi-version DBMS (MV-DBMS) architecture, algorithms and optimizations. We exploit the performance potential of the asymmetric Flash storage and increase its durability. A re-evaluation and redesign of components within the DBMS is necessary, inevitably leading to a redesign of the whole DBMS. Without such a redesign, the DBMS software stack will become the new I/O bottleneck. The combination of the MV-DBMS, multi-versioning concurrency control (MVCC) and append/log-based storage management (LbSM) on Flash storage delivers optimal performance figures which are needed to satisfy the urgent demand in scalable performance for modern DBMSs.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Neue Entwicklungen im Bereich der Speichertechnologien führen fundamentale Unterschiede der Leistungscharakteristiken und Geräteeigenschaften ein. Speichertechnologien wie Flash und Non Volatile Memories (NVMs) sind asymmetrisch bezüglich ihrer Lese- und Schreibgeschwindigkeit, sie lesen schneller als sie schreiben. Moderne Datenbanksysteme (DBMS) sind nicht auf die neuen Speichertechnologien vorbereitet. Sie sind hochentwickelte Systeme und sind im Prinzip mit den asymmetrischen Speichertechnologien kompatibel, jedoch können sie die neuen Speichertechnologien nicht optimal nutzen wenn diese lediglich die traditionellen Speichertechnologien ersetzen. Leistungspotential bleibt ungenutzt und die Lebensdauer der Speichermedien wird verkürzt, was letztendlich zu höheren Kosten führt. Diese Arbeit stellt eine Abhilfe für diese Mängel dar und optimiert die Architektur und Algorithmen des Datenbanksystems für asymmetrische Speichertechnologien. Das Leistungspotential der asymmetrischen Speicher wird ausgenutzt und die Lebensdauer erhöht. Eine Re-evaluation und ein Neuentwurf der integralen Komponenten des Datenbanksystems ist notwendig und erfordert letztendlich einen Neuentwurf des gesamten Datenbanksystems. Ohne einen neuen Entwurf wird der Software Stack zum neuen I/O Flaschenhals. Die Kombination eines multi-versionierten Datenbanksystems, multi-versionierter Nebenläufigkeitskontrolle und append/log-basiertem Speichermanagement auf Flash Speichern liefert optimale Leistungskennzahlen welche benötigt werden um die dringende Nachfrage nach skalierbarer Leistung moderner Datenbanksysteme zu befriedigen.

Deutsch
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-53729
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 20 Fachbereich Informatik > Datenbanken und Verteilte Systeme
20 Fachbereich Informatik
Hinterlegungsdatum: 10 Apr 2016 19:55
Letzte Änderung: 10 Apr 2016 19:55
PPN:
Referenten: Buchmann, Prof. Alejandro ; Petrov, Prof. Ilia
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 23 März 2016
Export:
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