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# Informática# Bases de datos

Acelerando las actualizaciones de datos con una gestión de memoria inteligente

Un nuevo sistema mejora la velocidad de las actualizaciones de vistas materializadas usando estrategias de memoria eficientes.

― 7 minilectura


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En el mundo de la gestión de Datos, la velocidad es clave. Muchos sistemas utilizan Vistas Materializadas (VMs), que son como instantáneas de datos que ayudan a acelerar las consultas. Cuando llegan nuevos datos, estas vistas necesitan ser actualizadas. Este proceso puede tardar, especialmente si hay muchas vistas que dependen unas de otras.

Actualmente, la mayoría de los sistemas de datos tratan las Actualizaciones de estas vistas como acciones separadas. Esto significa que si una vista necesita refrescarse, espera a que todos los datos sean procesados antes de pasar a la siguiente. Esta espera puede ser una oportunidad perdida para ahorrar tiempo. Si sabemos que un dato se va a usar de inmediato, no hay necesidad de guardarlo antes de usarlo. En su lugar, podemos mantenerlo en la memoria, haciendo todo el proceso más rápido.

Sin embargo, mantener datos en memoria tiene un reto: demasiado datos pueden llenar el espacio disponible. Esto significa que las decisiones sobre qué mantener en memoria deben hacerse con cuidado.

En este artículo, presentamos un sistema diseñado para acelerar el refresco de vistas materializadas haciendo elecciones inteligentes sobre qué datos mantener en memoria mientras se actualizan múltiples vistas al mismo tiempo. Este método ofrece una forma de reducir el tiempo que lleva obtener resultados sin afectar la integridad de los datos.

Cómo Funciona el Sistema

Nuestro sistema permite la creación y actualización de muchas vistas materializadas que dependen unas de otras. Utiliza un método para gestionar la memoria de forma eficiente y minimizar el tiempo total necesario para refrescar estas vistas. Al leer y escribir datos de una manera más eficiente, puede reducir los retrasos causados por el acceso a almacenamiento externo.

El sistema lleva un registro de información de actualizaciones pasadas, como cuánto tiempo tardó cada actualización y cuántos datos estaban involucrados. Al entender estos detalles, puede tomar mejores decisiones sobre qué resultados intermedios almacenar en memoria.

El objetivo es encontrar un orden para refrescar estas vistas y decidir qué datos mantener, optimizando ambos procesos al mismo tiempo. Esta gestión inteligente de datos significa que, aunque todos los datos eventualmente serán materializados según se requiera, la eficiencia del proceso no se ve afectada.

En pruebas con grandes conjuntos de datos, nuestro sistema ha demostrado que puede acelerar significativamente el proceso de refresco de vistas materializadas mientras utiliza una cantidad limitada de memoria.

Importancia de las Vistas Materializadas

Las vistas materializadas juegan un papel importante en los almacenes de datos modernos. Ayudan a acelerar consultas complejas, que pueden tardar mucho tiempo si hay muchos datos que analizar. Cuando las consultas tardan demasiado en ejecutarse, puede obstaculizar los procesos de toma de decisiones en las empresas.

A medida que las organizaciones manejan más datos, el desafío de mantener todo funcionando sin problemas se vuelve más complicado. La materialización de datos, que es el proceso de precomputar resultados para un acceso más rápido, se ha convertido en una estrategia necesaria para muchas empresas.

Desafíos con las Actualizaciones de Datos

Actualizar vistas materializadas puede ser complicado, especialmente cuando hay muchas interdependencias. Cada vez que se añaden nuevos datos, deben ser verificados contra las vistas que dependen de ellos. Si las actualizaciones no se realizan en el orden correcto, puede llevar a retrasos innecesarios.

Los sistemas actuales a menudo tratan cada actualización como una operación independiente. Esto puede llevar a perder tiempo esperando que las actualizaciones terminen antes de pasar al siguiente paso.

Por ejemplo, si la Vista A necesita ser refrescada antes de que la Vista B pueda ser actualizada, toda la cadena puede desacelerarse. La solución ideal permitiría que estas actualizaciones se realicen de manera más fluida, utilizando la memoria disponible para mantener las cosas en movimiento.

Un Mejor Enfoque

Nuestro sistema introduce un enfoque más flexible para actualizar vistas materializadas. En lugar de tratar cada actualización como aislada, reconoce las conexiones entre diferentes vistas. Al entender estas relaciones, el sistema puede priorizar qué actualizaciones deben hacerse primero y qué datos pueden mantenerse en memoria para uso inmediato.

Esto significa que cuando se está refrescando una vista, el sistema no tiene que esperar a que todos los datos estén completamente almacenados antes de pasar a la siguiente vista. Esto lleva a un flujo de trabajo más suave y rápido, aprovechando mejor la memoria disponible.

Experimentando con Datos Reales

Para demostrar la efectividad de nuestro enfoque, realizamos experimentos utilizando grandes conjuntos de datos. Estas pruebas nos ayudaron a medir cuánto tiempo y recursos se ahorraron con nuestro sistema en comparación con métodos tradicionales.

Los resultados mostraron que usar nuestro método optimizado podría reducir significativamente el tiempo total necesario para refrescar vistas, a menudo entre 1 a 5 veces más rápido, dependiendo del tamaño del conjunto de datos. Esta es una mejora considerable y puede llevar a un mejor rendimiento en aplicaciones del mundo real.

Aplicaciones Prácticas

Los beneficios prácticos de este sistema se pueden ver en varias industrias que dependen del análisis de datos. Las empresas que utilizan almacenes de datos para informes y análisis pueden experimentar resultados más rápidos, lo que permite una toma de decisiones más ágil.

Por ejemplo, una empresa de retail que rastrea datos de ventas de clientes puede beneficiarse de actualizaciones más rápidas a sus informes de ventas. En lugar de esperar a que se procese todo el conjunto de datos antes de ver resultados, pueden recibir información oportuna que ayuda con la gestión de inventarios y estrategias de ventas.

Herramientas y Técnicas

Para hacer que este sistema funcione, confiamos en una combinación de herramientas de procesamiento de datos existentes, junto con nuevas técnicas de optimización que hemos desarrollado. Al aprovechar las capacidades de los sistemas de bases de datos modernos y asegurar un uso eficiente de la memoria, nuestra solución puede cerrar con éxito la brecha entre velocidad e integridad de datos.

Varias herramientas son ampliamente utilizadas para gestionar vistas materializadas. Muchas de estas herramientas permiten a los usuarios definir relaciones complejas entre diferentes vistas y asegurar que las actualizaciones se realicen en el orden más eficiente posible.

Además, nuestro método se puede integrar en marcos existentes que gestionan otros aspectos del procesamiento de datos. Esto significa que las empresas pueden adoptar nuestro sistema sin necesidad de rehacer toda su estrategia de gestión de datos.

Midiendo el Éxito

Para medir qué tan bien funciona este sistema, observamos varios factores clave. Primero, analizamos la aceleración lograda en términos de tiempo total para actualizar vistas materializadas. También consideramos la consistencia de los resultados en diferentes conjuntos de datos.

Otro punto crítico es qué tan bien utiliza el sistema la memoria. Usar demasiada memoria puede llevar a ineficiencias, así que es esencial encontrar un equilibrio donde se mantenga suficiente datos en memoria para maximizar la velocidad, sin abrumar al sistema.

Conclusión

En conclusión, nuestro sistema proporciona una forma innovadora de refrescar vistas materializadas mientras gestiona eficientemente el uso de memoria. Al entender y aprovechar las relaciones entre diferentes vistas, podemos reducir los tiempos de espera y mejorar la velocidad general del procesamiento de datos.

Para las empresas que dependen de información de datos oportuna, este enfoque puede ser un cambio de juego. A medida que los datos continúan creciendo, la necesidad de estrategias de gestión de datos eficientes y efectivas solo se volverá más urgente. Al invertir en sistemas que priorizan la velocidad y la eficiencia, las organizaciones pueden posicionarse mejor para enfrentar futuros desafíos en el panorama de datos.

Esperamos continuar la investigación en esta área y esperamos desarrollar más herramientas y estrategias que puedan mejorar aún más el procesamiento de datos.

Fuente original

Título: S/C: Speeding up Data Materialization with Bounded Memory

Resumen: 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.

Autores: Zhaoheng Li, Xinyu Pi, Yongjoo Park

Última actualización: 2023-03-17 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2303.09774

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.09774

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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