DBMS自作によるトランザクション処理の学習

1. DBMSࣗ࡞ʹΑΔ τϥϯβΫγϣϯॲཧͷֶश খ܀༔ଠ࿠ 1
2. 自己紹介 • 小栗 悠太郎 (Yutaro Oguri) • 東京大学 工学部 電子情報工学科 B4 • GitHub: maronuu • 研究: Approximate Nearest Neighbor Search (ベクトル検索) • 興味: 検索, DBMS, データ基盤, k8s, … 2
3. 概要 • ラボユース: 2023/10〜活動開始 • ”Database Design and Implementation”という本を ベースにDBMSについて学びながらC++で自作 • トランザクション処理に注目 • 展望: ベクトル検索拡張機能の追加 3
4. DBMSの全体像 • File Manager ◦ ファイルI/O • Log Manager ◦ Logの書き込み • Buffer Manager ◦ Buffer pool (on RAM) • Recovery Manager ◦ Logを元に復元 • Concurrency Manager ◦ 並行制御 4
5. DBMSの全体像 • File Manager ◦ ファイルI/O • Log Manager ◦ Logの書き込み • Buffer Manager ◦ Buffer pool (on RAM) • Recovery Manager ◦ Logを元に復元 • Concurrency Manager ◦ 並行制御 5 実装したい部分
6. トランザクション • 1つ以上の処理をまとめた操作の単位 • 例: 2人のユーザが同一データに対して write / readをする場合 • インタフェース ◦ Read(x), Write(x, val) ◦ Abort(), Commit() • 適切に Lock を取るなどして対処 • lockをとる対象 ◦ Block, value, file, … 6 Image is from https://qiita.com/kumagi/items/5262ff4551ba19943b70
7. 自作DBMSにおけるLockプロトコル • Lockをとる対象: block ◦ tx.pin(block) • 2PLプロトコル ◦ Readする直前に、対象Blockに対してshared lock (read lock) をとる ◦ Writeする直前に、対象Blockに対してexclusive lock (write lock) をとる ◦ Commit / Rollback後に全てのlockを解放する 7
8. 現状 • File Manager ◦ ファイルI/O • Log Manager ◦ Logの書き込み • Buffer Manager ◦ Buffer pool (on RAM) • Recovery Manager ◦ Logを元に復元 • Concurrency Manager ◦ 並行制御 8 クエリ言語を介する File / Log / Buffer までは実装済み
9. 今後の展望: ベクトル検索拡張機能 • ベクトル検索とは？ ◦ ベクトルの集合から最もクエリベクトルに近いベクトルを探す ◦ 深層学習モデルによる埋め込みベクトルの活用 • 例) sqlite-vss ◦ SQLiteでベクトル検索を可能にする拡張機能 ◦ SELECT papers.*, vss_papers.distance FROM vss_papers JOIN papers ON vss_papers.rowid = papers.id WHERE vss_search(vss_papers.summary_embedding, vss_search_params(?, 10)) 9
10. 今後の展望: ベクトル検索拡張機能 必要となる変更 • ベクトル形式の レコードのサポート • 並行制御をどうする？ ◦ ベクトル検索では Readが圧倒的 ◦ とりあえずなし？ 10