Towards Instant Database Recovery Using Proactive Log Replay

Abstract

데이터베이스 시스템의 규모가 커져감에 따라 실행 중의 성능과 신뢰성 뿐만 아니라 시스템 실패시의 성능과 효율이 관심을 모으고 있다. 오늘날 많은 데이터베이스 시스템이 ARIES 계열과 비슷한 복구 방법을 취하고 있다. 전통적인 테크닉인 write-ahead logging (WAL), 전방 로그 스캐닝, 페이지 단위 로그 레코드 체이닝 등이 대표적인데, 몇몇 최적화 기법에도 불구하고 복구 절차 단계들 특히, redo 로그 재생은 상당히 오랜 시간이 걸리는 작업이다. 이 과정은 수분에서 수시간이 걸릴 수 있다. 이에 우리는 능동적 로그 재생 기법을 고안했고, 이것은 실시간 트랜잭션이 계속해서 만들어 내는 로그를 백그라운드에서 지속적으로 재생하고 소모함으로써 시스템 실패 이후 복구 과정을 획기적으로 단축할 수 있는 방법이다. 이 아이디어는 저장소가 또 하나의 계산장치로서 동작하는 환경을 가정하고 있다. 이 저장소는 계속 쌓여가는 로그 레코드들을 백그라운드에서 검색하고 파싱하고 페이지 스냅샷을 만들어내는 일을 한다. 이 논문은 이 스토리지 모델의 타당성에 대한 개념증명으로써의 구현을 보여준다. 그리고, 시험 시스템을 통한 실험으로 데이터베이스 복구 시간을 어느 수준 이하로 제어할 수 있음을 보여주었다. 그리고, 로그 재생과 관련하여 필연적으로 발생하는 디스크 쓰기 증폭 문제에 대하여 설명한다.

As the scale of database system grows, in addition to runtime performance and reliability, the performance and efficiency of crash recovery keep drawing attention especially in data centers. Most of the todays database systems adopt ARIES-like crash recovery methods which include traditional techniques such as write-ahead logging (WAL) during runtime, forward scanning of the log records and replay per-page chaining of log records during recovery time. In spite of several optimizations, recovery procedure steps, especially redo log replay, take significant amount of time

it may takes minutes or hours. Hereby, we invent a novel technique called proactive background log replay with which log records produced by active transactions are consumed continuously in background so as to reduce recovery time in the face of system failure. This idea assumes the environment where storage exists as a separate computing resource and where this storage is able to parse the accumulated log records and generate page snapshots in background. In this paper, we present the proof of concept design and implementation to demonstrate the feasibility of our approach. We have found by experiment that recovery time is put under control not to exceed some level. And we explain the problem of inevitable write amplification pertaining to log replay.