Volcano—Một Hệ thống Đánh giá Truy vấn Mở rộng được và Song song
Goetz Graefe
Tóm tắt—Để khảo sát sự tương tác giữa khả năng mở rộng và tính song song trong xử lý truy vấn cơ sở dữ liệu, chúng tôi đã phát triển một hệ thống thực thi truy vấn luồng dữ liệu mới có tên Volcano. Nỗ lực Volcano cung cấp một môi trường phong phú cho nghiên cứu và giáo dục về thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu, các heuristic cho tối ưu hóa truy vấn, thực thi truy vấn song song và phân bổ tài nguyên.
Volcano sử dụng một giao diện tiêu chuẩn giữa các toán tử đại số, cho phép dễ dàng bổ sung các toán tử mới và các triển khai toán tử. Các phép toán trên từng mục riêng lẻ, ví dụ như các vị từ, được nhập vào các toán tử xử lý truy vấn bằng cách sử dụng các hàm hỗ trợ. Ngữ nghĩa của các hàm hỗ trợ không được quy định; mọi kiểu dữ liệu bao gồm các đối tượng phức tạp và mọi phép toán đều có thể được hiện thực hóa. Do đó, Volcano có khả năng mở rộng với các toán tử, thuật toán, kiểu dữ liệu và các phương pháp đặc thù theo kiểu mới.
Volcano bao gồm hai toán tử meta mới. Toán tử meta choose-plan hỗ trợ các kế hoạch đánh giá truy vấn động, cho phép trì hoãn một số quyết định tối ưu hóa được chọn cho đến thời gian chạy, ví dụ như đối với các truy vấn nhúng có các biến tự do. Toán tử meta exchange hỗ trợ tính song song nội toán tử trên các tập dữ liệu được phân vùng và cả tính song song liên toán tử theo chiều dọc và chiều ngang, chuyển đổi giữa luồng dữ liệu hướng theo nhu cầu bên trong các tiến trình và luồng dữ liệu hướng theo dữ liệu giữa các tiến trình.
Tất cả các toán tử, ngoại trừ toán tử exchange, đã được thiết kế và triển khai trong một môi trường đơn tiến trình, và được song song hóa bằng cách sử dụng toán tử exchange. Ngay cả các toán tử chưa được thiết kế cũng có thể được song song hóa bằng toán tử mới này nếu chúng sử dụng và cung cấp giao diện interator. Vì vậy, các vấn đề về thao tác dữ liệu và tính song song đã trở nên trực giao, khiến Volcano trở thành công cụ thực thi truy vấn đầu tiên được triển khai kết hợp hiệu quả khả năng mở rộng và tính song song.