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如何使用SSD數(shù)據(jù)庫負載進行SQL能耗感知模型的詳細資料說明

2019-03-27 | rar | 1.32 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  面對大數(shù)據(jù)帶來的能耗及環(huán)境方面的嚴峻問題,構建節(jié)能的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已成為關鍵需求和重要挑戰(zhàn)。針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要以性能優(yōu)化為目標,缺少對能耗的感知及優(yōu)化的問題,提出基于數(shù)據(jù)庫負載的能耗感知模型,并將模型應用于基于固態(tài)硬盤(SSD)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。首先,將數(shù)據(jù)庫負載執(zhí)行過程中對主要系統(tǒng)資源(CPU、固態(tài)硬盤)的消耗解析為時間開銷和功耗開銷,并基于SSD數(shù)據(jù)庫負載的基本I/0類型構建時間開銷模型和功耗開銷模型,實現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫構建資源開銷單位統(tǒng)一的能耗感知模型;然后,利用多元線性回歸實現(xiàn)對模型的求解,并分別在獨占環(huán)境和競爭環(huán)境下,驗證模型對不同IV0類型的數(shù)據(jù)庫負載能耗估算的準確性;最后,分析實驗結果,并討論了影響模型準確性的因素。經(jīng)實驗驗證模型準確度較高,在DBMS獨占系統(tǒng)資源情況下的平均誤差為5.15%,絕對誤差不超過9.8%;競爭環(huán)境下的準確率相對下降,但平均誤差也低于12.21%,可有效構建能耗感知的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

  目前,由于固態(tài)硬盤(Solid-StateDrive,SSD)具有高性能。低能耗等特點,因此為構建低能耗的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了新思路,許多相關研究學者也相繼提出了在綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應當考慮SSD的使用(7-83 ,但現(xiàn)有針對基于SSD的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究主要以提高性能為目標,缺少對系統(tǒng)能耗的感知與處理[9-10]。與此同時,現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢計劃往往是基于機械磁盤( Hard Disk Drive, HDD)進行設計與優(yōu)化,簡單用SSD替換HDD,并不能夠選擇最有效地權衡性能和能耗的執(zhí)行計劃,因此,本文基于SSD數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),以降低系統(tǒng)能耗為首要目標,重點關注如何有效估算執(zhí)行計劃的能耗進而優(yōu)化DBMS的SQL語句執(zhí)行計劃的選擇來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫節(jié)能。通過對固態(tài)硬盤順序讀、隨機讀。順序寫和隨機寫的不同操作進行區(qū)分,建立基于SSD數(shù)據(jù)庫不同IO操作類型的SQL語句能耗感知模型。模型只需要從SQL語句的執(zhí)行計劃中獲取CPU指令總數(shù)、固態(tài)硬盤讀寫次數(shù)等資源消耗信息,通過相應算法就可得出CPU、固態(tài)硬盤等主要能耗部件的能量消耗,最終估算出相應執(zhí)行計劃在系統(tǒng)中的總能耗。本文主要工作是在對直接影響數(shù)據(jù)庫能耗的SQL資源消耗分析基礎上,為基于SSD的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構建了基于數(shù)據(jù)庫/0操作類型、單位開銷統(tǒng)一 的能耗感知模型,通過實驗驗證模型的有效性,并進行了優(yōu)化分析。實驗結果表明,提出的能耗感知模型在理想情況下,平均誤差為5.15% ,絕對誤差不超過98%,證明了該模型可有效應用于構建能耗感知的綠貨能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。模型主要基于讀寫兩種不同操作類型,將CPU和SSD的資源開銷統(tǒng)一轉化為順序讀或順序店的單位資源開銷,在查詢優(yōu)化器中僅通過讀與次數(shù)就可預測資源開銷和能量消耗。

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