다중 블록 원자적 기록을 통한 SQLite 트랜잭션의 일관성 보장

Abstract

This work is dedicated to resolve the journaling overhead of widely used DBMS, SQLite. Database journaling and EXT4 filesystem journaling cause enormous write operations because of the frequent fdatasync() call and Journaling of Journal anomaly between SQLite and EXT4 filesystem. While Write-Ahead-Logging reduces the number of fdatasync() call and write volume, JOJ and database journaling overhead is still remained. In this work, we develop new SQLite journal modes, MAW mode and MFAW mode. We exploit the F2FS filesystem and its Multi-block Atomic Write feature to write updated database pages atomically. MAW mode and MFAW mode completely eliminates database journaling, keeps database consistency from unexpected system failure and guarantees the atomicity of database transaction. MAW mode and MFAW mode only writes the actually updated database pages, thereby decreases fdatasync() system call and generates smaller write volume. We implement MAW mode and MFAW at SQLite with most recent version of F2FS. With MAW mode, database insert transaction performance is increased by 487% and write volume is decreased by 67% than stock SQLite PERSIST mode in EXT4 filesystem. With MFAW mode, multi-database transaction performance is increased by 776% than EXT4 PERSIST mode and 193% than F2FS WAL mode.|가장 널리 사용되는 DBMS인 SQLite는 안드로이드 입출력 스택의 주요한 병목으로 알려져 있다. 데이터베이스 저널링과 EXT4 파일 시스템 저널링 간의 JOJ (저널의 저널링) 문제와 빈번한 fdatasync() 호출로 인하여 안드로이드 입출력 스택에 엄청난 쓰기 작업이 요청된다. Write-Ahead-Logging은 fdatasync()의 호출과 총 기록 양을 줄이지만, JOJ 및 데이터베이스 저널링 오버헤드는 여전히 해결하지 못한 채 남아있다. 이 논문에서는 새로운 SQLite 저널 모드 인 MAW 모드와 MFAW 모드를 개발하였다. 이들은 F2FS 파일 시스템의 다중 블록 원자적 기록 (Multi-block Atomic Write) 기능을 이용하여 여러 개의 수정된 데이터베이스 페이지들을 원자적으로 기록한다. MAW 모드와 MFAW 모드는 데이터베이스 저널링을 완전히 제거하고, 예상치 못한 시스템 장애로부터 데이터베이스 일관성을 유지하며 데이터베이스 트랜잭선의 원자성을 보장한다. 이 모드들은 실제로 수정된 데이터베이스 페이지만 기록하므로 fdatasync()의 호출과 총 쓰기 양을 줄일 수 있다. 최신 버전의 F2FS를 사용하여 SQLite에 MAW 모드와 MFAW 모드를 구현하였다. MAW 모드를 사용하면 EXT4 파일시스템 상의 SQLite PERSIST 모드에 비하여 데이터베이스 삽입 트랜잭션 성능이 최대 487% 향상되고, 쓰기 볼륨이 최대 67% 감소한다. MFAW 모드를 사용하면 다중 데이터베이스 트랜잭션의 성능이 EXT4 파일시스템 상의 PERSIST 모드에 비해 최대 776% 향상되고, F2FS 파일시스템 상의 WAL 모드에 비해 최대 193% 향상된다.; This work is dedicated to resolve the journaling overhead of widely used DBMS, SQLite. Database journaling and EXT4 filesystem journaling cause enormous write operations because of the frequent fdatasync() call and Journaling of Journal anomaly between SQLite and EXT4 filesystem. While Write-Ahead-Logging reduces the number of fdatasync() call and write volume, JOJ and database journaling overhead is still remained. In this work, we develop new SQLite journal modes, MAW mode and MFAW mode. We exploit the F2FS filesystem and its Multi-block Atomic Write feature to write updated database pages atomically. MAW mode and MFAW mode completely eliminates database journaling, keeps database consistency from unexpected system failure and guarantees the atomicity of database transaction. MAW mode and MFAW mode only writes the actually updated database pages, thereby decreases fdatasync() system call and generates smaller write volume. We implement MAW mode and MFAW at SQLite with most recent version of F2FS. With MAW mode, database insert transaction performance is increased by 487% and write volume is decreased by 67% than stock SQLite PERSIST mode in EXT4 filesystem. With MFAW mode, multi-database transaction performance is increased by 776% than EXT4 PERSIST mode and 193% than F2FS WAL mode.