Ein Kostenmodell der parallelen Anfragebearbeitung in Shared-Nothing-Datenbanksystemen

Kurzfassung

Zunehmend komplexe und datenintensive Benutzeranfragen auf Datenbanken verlangen parallele Verarbeitungsansätze. Vor allem Datenbanksysteme der Architekturklasse Shared-Nothing bieten derzeit eine geeignete Basis für die parallele Anfragebearbeitung. Im Hinblick auf den interaktiven Charakter komplexer Datenbankanfragen ist eine Verkürzung der Antwortzeit das vorrangige Leistungsziel paralleler Datenbanksysteme. Im Falle der heute weit verbreiteten mengenorientierten, relationalen Anfragesprachen erlaubt vor allem Intra-Operator-Parallelität eine effektive Antwortzeitverkürzung. Die Antwortzeit kann jedoch durch zunehmende Parallelisierung nicht beliebig verkürzt werden. Wird ein gewisser Parallelisierungsgrad überschritten, tritt eine Verschlechterung der Antwortzeit ein. Dieser Effekt liegt einerseits in einem beschränkten Parallelisierungspotential, andererseits in mit zunehmendem Parallelisierungsgrad steigenden Kooperations- und Kommunikationskosten begründet. Die Bestimmung des optimalen Parallelisierungsgrades ist daher von besonderer Bedeutung. Aus diesem Grunde haben wir ein analytisches Kostenmodell entwickelt, das die Antwortzeitentwicklung von Datenbankanfragen in Abhängigkeit vom Grad der Parallelisierung beschreibt. Anhand dieses Modells können wir grundsätzliche Trade-offs der parallelen Anfragebearbeitung untersuchen. Weiterhin kann das Kostenmodell zur Unterstützung des Optimierers bei der Anfrageparallelisierung sowie zur Bestimmung einer geeigneten Datenvertei- lung genutzt werden. Das Kostenmodell wurde mit Hilfe begleitender Simulationsversuche zur parallelen Bearbeitung von Anfragen validiert.