Datenaktualisierungen mit smarter Speicherverwaltung beschleunigen
Ein neues System verbessert die Geschwindigkeit von Materialized View Updates durch effiziente Speichermethoden.
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Inhaltsverzeichnis
In der Welt der Datenverwaltung ist Geschwindigkeit alles. Viele Systeme nutzen Materialisierte Ansichten (MVs), die wie Schnappschüsse von Daten sind und dabei helfen, Abfragen zu beschleunigen. Wenn neue Daten reinkommen, müssen diese Ansichten aktualisiert werden. Dieser Prozess kann Zeit in Anspruch nehmen, besonders wenn viele Ansichten voneinander abhängen.
Aktuell behandeln die meisten Datensysteme Updates dieser Ansichten als separate Aktionen. Das bedeutet, wenn eine Ansicht aktualisiert werden muss, wartet sie, bis alle Daten verarbeitet sind, bevor sie zur nächsten übergeht. Dieses Warten kann eine verpasste Gelegenheit sein, um Zeit zu sparen. Wenn wir wissen, dass ein Stück Daten sofort verwendet wird, ist es nicht nötig, es zuerst zu speichern. Stattdessen können wir es im Speicher behalten, was den gesamten Prozess schneller macht.
Allerdings hat das Behalten von Daten im Speicher eine Herausforderung: Zu viele Daten können den verfügbaren Speicher füllen. Das heisst, Entscheidungen darüber, was im Speicher bleiben soll, sollten sorgfältig getroffen werden.
In diesem Artikel stellen wir ein System vor, das entwickelt wurde, um das Aktualisieren von materialisierten Ansichten zu beschleunigen, indem es clevere Entscheidungen darüber trifft, welche Daten während der Aktualisierung mehrerer Ansichten im Speicher bleiben sollen. Diese Methode bietet einen Weg, die Zeit für Ergebnisse zu verkürzen, ohne die Integrität der Daten zu beeinträchtigen.
Wie das System funktioniert
Unser System ermöglicht die Erstellung und Aktualisierung vieler materialisierter Ansichten, die voneinander abhängen. Es nutzt eine Methode zur effizienten Speichernutzung, um die gesamte Zeit für die Aktualisierung dieser Ansichten zu minimieren. Durch ein effizienteres Lesen und Schreiben von Daten können Verzögerungen, die durch den Zugriff auf externen Speicher verursacht werden, reduziert werden.
Das System verfolgt Informationen aus vergangenen Updates, wie lange jedes Update gedauert hat und wie viele Daten beteiligt waren. Mit diesen Informationen kann es bessere Entscheidungen darüber treffen, welche Zwischenresultate im Speicher behalten werden sollen.
Das Ziel ist es, eine Reihenfolge für die Aktualisierung dieser Ansichten festzulegen und zu entscheiden, welche Daten vorhanden bleiben sollen, um beide Prozesse gleichzeitig zu optimieren. Dieses clevere Datenmanagement bedeutet, dass auch wenn alle Daten schliesslich materialisiert werden, die Effizienz des Prozesses nicht leidet.
In Tests mit grossen Datensätzen hat unser System gezeigt, dass es den Prozess der Aktualisierung materialisierter Ansichten erheblich beschleunigen kann, während es nur eine begrenzte Menge an Speicher verwendet.
Bedeutung von materialisierten Ansichten
Materialisierte Ansichten spielen eine wichtige Rolle in modernen Data Warehouses. Sie helfen, komplexe Abfragen zu beschleunigen, die lange dauern können, wenn es viel Daten zu durchforsten gibt. Wenn Abfragen zu lange brauchen, kann das Entscheidungsprozesse in Unternehmen behindern.
Wenn Organisationen mit mehr Daten umgehen, wird die Herausforderung, alles reibungslos am Laufen zu halten, komplizierter. Die Datenmaterialisierung, also der Prozess, Ergebnisse vorab zu berechnen für schnelleren Zugriff, ist eine notwendige Strategie für viele Unternehmen geworden.
Herausforderungen bei Datenupdates
Das Aktualisieren von materialisierten Ansichten kann schwierig sein, vor allem, wenn viele Abhängigkeiten bestehen. Jedes Mal, wenn neue Daten hinzugefügt werden, muss überprüft werden, ob sie mit den Ansichten übereinstimmen, die darauf angewiesen sind. Wenn die Updates nicht in der richtigen Reihenfolge durchgeführt werden, kann es zu unnötigen Verzögerungen kommen.
Aktuelle Systeme behandeln oft jedes Update als eigenständige Operation. Das kann dazu führen, dass Zeit verschwendet wird, während auf das Ende der Updates gewartet wird, bevor man zum nächsten Schritt übergeht.
Wenn zum Beispiel Ansicht A aktualisiert werden muss, bevor Ansicht B aktualisiert werden kann, kann die gesamte Kette langsamer werden. Die ideale Lösung würde es ermöglichen, dass diese Updates flüssiger ablaufen, indem der verfügbare Speicher genutzt wird, um alles am Laufen zu halten.
Ein besserer Ansatz
Unser System führt einen flexibleren Ansatz für die Aktualisierung von materialisierten Ansichten ein. Anstatt jedes Update isoliert zu betrachten, erkennt es die Verbindungen zwischen verschiedenen Ansichten. Indem es diese Beziehungen versteht, kann das System priorisieren, welche Updates zuerst erfolgen müssen und welche Daten für die sofortige Verwendung im Speicher bleiben können.
Das bedeutet, dass, während eine Ansicht aktualisiert wird, das System nicht warten muss, bis alle Daten vollständig gespeichert sind, bevor es zur nächsten Ansicht übergeht. Das führt zu einem reibungsloseren und schnelleren Workflow, der den verfügbaren Speicher besser nutzt.
Experimentieren mit echten Daten
Um die Effektivität unseres Ansatzes zu demonstrieren, haben wir Experimente mit grossen Datensätzen durchgeführt. Diese Tests halfen uns, zu messen, wie viel Zeit und Ressourcen unser System im Vergleich zu herkömmlichen Methoden eingespart hat.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung unserer optimierten Methode die gesamte Zeit für die Aktualisierung der Ansichten erheblich reduzieren kann – oft zwischen 1 bis 5 Mal schneller, je nach Grösse des Datensatzes. Das ist eine erhebliche Verbesserung und kann zu besserer Leistung in realen Anwendungen führen.
Praktische Anwendungen
Die praktischen Vorteile dieses Systems sind in verschiedenen Branchen zu sehen, die auf Datenanalyse angewiesen sind. Unternehmen, die Data Warehouses für Berichterstattung und Analyse nutzen, können schnellere Ergebnisse erzielen, was zu schnelleren Entscheidungen führt.
Zum Beispiel kann ein Einzelhandelsunternehmen, das Kundendaten zu Verkaufszahlen verfolgt, von schnelleren Updates ihrer Verkaufsberichte profitieren. Anstatt darauf zu warten, dass der gesamte Datensatz verarbeitet wird, bevor Ergebnisse angezeigt werden, können sie rechtzeitig Einblicke gewinnen, die bei der Bestandsverwaltung und Verkaufsstrategien helfen.
Werkzeuge und Techniken
Um dieses System zum Laufen zu bringen, verlassen wir uns auf eine Kombination aus bestehenden Datenverarbeitungstools sowie neuen Optimierungstechniken, die wir entwickelt haben. Durch die Nutzung der Fähigkeiten moderner Datenbanksysteme und die Gewährleistung einer effizienten Speichernutzung kann unsere Lösung erfolgreich die Lücke zwischen Geschwindigkeit und Datenintegrität überbrücken.
Mehrere Tools werden weit verbreitet zur Verwaltung materialisierter Ansichten genutzt. Viele dieser Tools erlauben es den Nutzern, komplexe Beziehungen zwischen unterschiedlichen Ansichten zu definieren und sicherzustellen, dass Updates in der effizientesten Reihenfolge durchgeführt werden.
Ausserdem kann unsere Methode in bestehende Frameworks integriert werden, die andere Aspekte der Datenverarbeitung steuern. Das bedeutet, Unternehmen können unser System übernehmen, ohne ihre gesamte Datenmanagementstrategie überarbeiten zu müssen.
Erfolgsmessung
Um zu messen, wie gut dieses System funktioniert, schauen wir uns mehrere wichtige Faktoren an. Zuerst analysieren wir die Beschleunigung, die hinsichtlich der Gesamtlaufzeit für die Aktualisierung der materialisierten Ansichten erreicht wurde. Wir berücksichtigen auch die Konsistenz der Ergebnisse über verschiedene Datensätze hinweg.
Ein weiterer kritischer Punkt ist, wie gut das System Speicher nutzt. Zu viel Speicherverbrauch kann zu Ineffizienzen führen, deshalb ist es wichtig, ein Gleichgewicht zu finden, bei dem genügend Daten im Speicher gehalten werden, um die Geschwindigkeit zu maximieren, ohne das System zu überlasten.
Fazit
Zusammenfassend bietet unser System eine innovative Möglichkeit, materialisierte Ansichten zu aktualisieren und dabei die Speichernutzung effizient zu managen. Durch das Verständnis und die Nutzung der Beziehungen zwischen verschiedenen Ansichten können wir Wartezeiten reduzieren und die Gesamtgeschwindigkeit der Datenverarbeitung verbessern.
Für Unternehmen, die auf zeitnahe Datenanalysen angewiesen sind, kann dieser Ansatz ein Game-Changer sein. Mit dem Wachstum der Daten wird die Notwendigkeit für effiziente und effektive Datenmanagementstrategien nur dringlicher. Durch die Investition in Systeme, die Geschwindigkeit und Effizienz priorisieren, können Organisationen sich besser positionieren, um zukünftigen Herausforderungen im Datenumfeld zu begegnen.
Wir freuen uns darauf, die Forschung in diesem Bereich fortzusetzen und hoffen, weitere Tools und Strategien entwickeln zu können, die die Datenverarbeitung weiter verbessern können.
Titel: S/C: Speeding up Data Materialization with Bounded Memory
Zusammenfassung: With data pipeline tools and the expressiveness of SQL, managing interdependent materialized views (MVs) are becoming increasingly easy. These MVs are updated repeatedly upon new data ingestion (e.g., daily), from which database admins can observe performance metrics (e.g., refresh time of each MV, size on disk) in a consistent way for different types of updates (full vs. incremental) and for different systems (single node, distributed, cloud-hosted). One missed opportunity is that existing data systems treat those MV updates as independent SQL statements without fully exploiting their dependency information and performance metrics. However, if we know that the result of a SQL statement will be consumed immediately after for subsequent operations, those subsequent operations do not have to wait until the early results are fully materialized on storage because the results are already readily available in memory. Of course, this may come at a cost because keeping results in memory (even temporarily) will reduce the amount of available memory; thus, our decision should be careful. In this paper, we introduce a new system, called S/C, which tackles this problem through efficient creation and update of a set of MVs with acyclic dependencies among them. S/C judiciously uses bounded memory to reduce end-to-end MV refresh time by short-circuiting expensive reads and writes; S/C's objective function accurately estimates time savings from keeping intermediate data in memory for particular periods. Our solution jointly optimizes an MV refresh order, what data to keep in memory, and when to release data from memory. At a high level, S/C still materializes all data exactly as defined in MV definitions; thus, it doesn't impact any service-level agreements. In our experiments with TPC-DS datasets (up to 1TB), we show S/C's optimization can speedup end-to-end runtime by 1.04x-5.08x with 1.6GB memory.
Autoren: Zhaoheng Li, Xinyu Pi, Yongjoo Park
Letzte Aktualisierung: 2023-03-17 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2303.09774
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.09774
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
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