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研究生: 邱士誠
Chiu, Shih-Cheng
論文名稱: 關聯式資料庫之快取置換機制
Cache Management Policy for Relational Database
指導教授: 王宗一
Wang, Tzone-I
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 資料庫系統快取置換機制關聯式資料庫
外文關鍵詞: Database system, Cache policy, Relational database
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  • 在當前電腦系統當中,因為機械式硬碟的讀取速度遠低於主記憶體,故資料庫應用程式於檔案搜尋時,必須透過記憶體在應用程式與資料庫之間扮演一個緩衝的角色,我們可稱之為「快取記憶體」;但因成本考量,快取記憶體通常只具有相當有限的空間,如果使用者常常對幾個熱門的檔案做重複性的存取,而記憶體沒有一良好的管理機制來控管快取記憶體內部檔案的取捨時,將導致記憶體存取機制不斷至底層硬碟讀取資料,降低了系統整體的效能,導致工作延遲。
    目前較常用到的快取置換機制使用包括:GDSF ( Greedy Dual-Size Frequency )、LRV ( Lowest Relative Value )、LRU ( Least Recently Used )、LFU( Least Frequency Used )以及SIZE( Maximum Size )等幾個快取策略,且各有其優缺點。在本篇研究論文中,將會利用關聯式資料庫中資料表之間的關聯性,並結合GDSF演算法產生一個新的快取策略RSF(Relation Size Frequency),並藉由某一公司使用者存取IBM/AS400資料庫資料表時的實際紀錄作為調較資料,找出最佳參數設定,然後以另外一套ERP資料庫系統透過模擬使用者隨機存取資料庫資料表,來驗證此策略相較於其他快取置換機制,確實能擁有比較高的快取命中率。
    由於目前大部分的資料模型都已漸漸往關聯式資料庫發展,因此本研究成果可廣泛應用於大部分的資料庫系統中,且在資料表間關聯性愈緊密的資料庫內,愈能看出關聯性置換機制確實較能比其他置換機制擁有更好的快取命中率,以減輕資料庫伺服器在面對大量資料表存取需求時的負擔,來提升整體系統之效能。

    Because a hard disk has a much slower accessing speed than the main memory in computer systems, the memory usually play a role as a buffer, referred to as the “Cache Memory”, between application and database file system. For cost-effective reason, cache memory usually is limited in space. If an application access some files repeatedly and, without a good replacement policy to manage the cache memory, the cache memory will read these files from the hard disk constantly, thus, reducing the performance of the whole computer system to delay the application.
    Nowadays, the most frequently used replacement policies include Greedy Dual-Size Frequency (GDSF)、Lowest Relative Value (LRV )、Least Recently Used (LRU)、Least Frequency Used (LFU) and Maximum Size (SIZE) policies and each of them has its own advantages and disadvantages. In this study, a new parameter Relationship, which is based on the mutual relationship between table files of a relational database system, is combined with the GDSF algorithm to create a new replacement policy, called the Relation Size Frequency (RSF) policy. The policy is trained to find the best parameter setting using real table accessing data of an IBM/AS400 database information system at one company. It is then proved, by simulated random accesses to the database tables of another ERP database system, that the new cache replacement policy with relationship parameter has a better cache hit rate than other cache policies and is able to improve the performance of the applications. Because the majority of database models have developed into relational database model gradually, the outcome of this research can be useful for most of the database systems, if they create mutual relationship between tables.

    中文摘要 I Abstract II 誌 謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 導論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究貢獻 4 1.4 論文內容與架構 4 第二章 相關文獻探討 6 2.1 相關研究與討論 6 2.2 快取置換策略(Cache policy) 7 2.2.1 LRU演算法(Least Recently Used policy) 9 2.2.2 LFU演算法(Least Frequently Used policy) 10 2.2.3 SIZE演算法(Maximum Size policy) 10 2.2.4 LRV演算法(Lowest Relative Value policy) 11 2.2.5 GDSF演算法(Greedy Dual-Size Frequency policy) 12 2.3 資料庫系統基礎架構(Database System Structure) 14 2.3.1 資料庫管理系統(Database Management System) 15 2.3.2 資料庫 ( Database ) 17 2.3.3 關聯式資料庫(Relational Database) 20 2.4 資料庫的儲存空間架構(Storage Structure of Database) 25 2.4.1 記憶體的總類 27 2.4.2 快取記憶體空間的有效利用 28 第三章 系統架構與分析 30 3.1 快取置換流程架構 30 3.2 分析數據的擷取 32 3.3 關聯性參數快取置換機制 36 3.4 系統流程分析 40 第四章 實驗模擬與結果 42 4.1 系統環境建置 42 4.1.1 Web應用程式開發環境—ASP.NET 43 4.1.2 快速建立資料庫的資料表關聯性 44 4.2 系統開發實作 48 4.3 實驗模擬環境及設定 49 4.4 系統功能展現 54 4.5 實驗結果 56 第五章 結論與未來展望 58 參考文獻 60

    中文
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    下載圖示 校內:2021-12-31公開
    校外:2021-12-31公開
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