基于PostgreSQL的多缓冲池自适应配置设计与实现

论文摘要

一个自主的数据库管理系统是指该系统能进行自我调整,自我优化,自我修复,自我保护的数据库管理系统（DBMS）。由于专家型的数据库管理员是非常紧缺的,所以需要引入一个能进行自我调整的数据库管理系统,以降低系统的总开销。在本文中,我们首先给出在PostgreSQL中整合了具有自我调整能力的数据库管理系统。缓冲区是数据库系统中主存管理的区域,如果有效的使用该区域可以确保数据库管理系统的效率。有些数据库管理系统将缓冲区分为多个缓冲池,在某些情况下增强了数据库系统的性能。如果对缓冲池进行最佳的划分,可以得到良好系统的性能。因此,数据库管理员要能够随着负载变化调整缓冲池的大小。一旦数据库管理系统支持多个缓冲池,那么系统就可以替代数据库管理员根据系统自身需要进行调整。PostgreSQL一个开源数据库管理系统,我们扩展了PostgreSQL,除去对数据库管理员的依赖,而自主的调整缓冲池的大小以适应环境的变化。本文中,首先介绍了自主计算的相关知识,数据库管理系统的自配置,以及论文中所需的多缓冲池的相关知识；分析了使用PostgreSQL的可行性。学习并研究了多缓冲池的设计及所需算法。然后具体基于PostgreSQL,使用划分算法,并将划分算法与PostgreSQL相结合,对缓冲池进行了动态设计。最后,通过具体实验对比了在原版的PostgreSQL和修过的版本PostgreSQL上,运行TPC-B负载,观察系统吞吐量的变化,来验证我们的研究结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 文章的安排
• 2 相关工作和研究现状
• 2.1 自主计算
• 2.2 数据库管理系统的自配置
• 2.3 数据库管理系统的缓冲区管理
• 2.4 多缓冲池的相关知识
• 2.4.1 缓冲池数据对象聚类
• 2.4.2 最佳缓冲池大小的计算
• 2.5 使用PostgreSQL的可行性分析
• 3 PostgreSQL多缓冲池设计
• 3.1 PostgreSQL内部组成
• 3.2 PostgreSQL内存管理
• 3.2.1 核心缓冲文件存储
• 3.2.2 缓冲池划分的要求
• 3.2.3 PostgreSQL缓冲池
• 3.3 PostgreSQL多缓冲池的设计
• 3.3.1 数据结构定义
• 3.3.2 缓冲池初始化算法
• 3.3.3 查找描述信息算法
• 3.3.4 算法分析
• 4 基于PostgreSQL缓冲池的动态调整
• 4.1 缓冲池划分算法
• 4.1.1 配置多缓冲池
• 4.1.2 Tian的划分算法
• 4.1.3 估算性能的标准
• 4.2 收集统计数据信息
• 4.2.1 PostgreSQL统计收集器
• 4.2.2 计算缓冲池统计信息算法
• 4.3 PostgreSQL与缓冲池划分算法融合
• 4.3.1 收集样本统计量和执行划分算法
• 4.3.2 重新分配缓冲页面
• 4.3.3 确定调整缓冲大小的时间
• 5 实验和结果分析
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 TPC-B工作负载
• 5.1.2 选择合适的负载
• 5.1.3 扩展单一负载
• 5.2 使用两个缓冲池吞吐量的变化
• 5.3 DAT和吞吐量的关系
• 5.4 监控DAT和命中率
• 5.4.1 开启统计收集器的开销
• 5.4.2 不同的配置下分析统计收集器
• 5.5 初始化缓冲池大小
• 5.6 重新调整缓冲池大小
• 5.6.1 划分缓冲池所产生系统开销
• 6 总结与展望
• 6.1 论文贡献
• 6.2 结论
• 6.3 前景展望
• 致谢
• 参考文献