如何使用SSD數(shù)據(jù)庫負(fù)載進(jìn)行SQL能耗感知模型的詳細(xì)資料說明

　　面對(duì)大數(shù)據(jù)帶來的能耗及環(huán)境方面的嚴(yán)峻問題，構(gòu)建節(jié)能的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已成為關(guān)鍵需求和重要挑戰(zhàn)。針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要以性能優(yōu)化為目標(biāo)，缺少對(duì)能耗的感知及優(yōu)化的問題，提出基于數(shù)據(jù)庫負(fù)載的能耗感知模型，并將模型應(yīng)用于基于固態(tài)硬盤（SSD）的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。首先，將數(shù)據(jù)庫負(fù)載執(zhí)行過程中對(duì)主要系統(tǒng)資源（CPU、固態(tài)硬盤）的消耗解析為時(shí)間開銷和功耗開銷，并基于SSD數(shù)據(jù)庫負(fù)載的基本I/0類型構(gòu)建時(shí)間開銷模型和功耗開銷模型，實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建資源開銷單位統(tǒng)一的能耗感知模型;然后，利用多元線性回歸實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的求解，并分別在獨(dú)占環(huán)境和競爭環(huán)境下，驗(yàn)證模型對(duì)不同IV0類型的數(shù)據(jù)庫負(fù)載能耗估算的準(zhǔn)確性;最后，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并討論了影響模型準(zhǔn)確性的因素。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型準(zhǔn)確度較高，在DBMS獨(dú)占系統(tǒng)資源情況下的平均誤差為5.15%，絕對(duì)誤差不超過9.8%;競爭環(huán)境下的準(zhǔn)確率相對(duì)下降，但平均誤差也低于12.21%，可有效構(gòu)建能耗感知的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　目前，由于固態(tài)硬盤（Solid-StateDrive，SSD）具有高性能。低能耗等特點(diǎn)，因此為構(gòu)建低能耗的綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了新思路，許多相關(guān)研究學(xué)者也相繼提出了在綠色數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)考慮SSD的使用（7-83 ，但現(xiàn)有針對(duì)基于SSD的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究主要以提高性能為目標(biāo)，缺少對(duì)系統(tǒng)能耗的感知與處理［9-10］。與此同時(shí)，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢計(jì)劃往往是基于機(jī)械磁盤（ Hard Disk Drive， HDD）進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化，簡單用SSD替換HDD，并不能夠選擇最有效地權(quán)衡性能和能耗的執(zhí)行計(jì)劃，因此，本文基于SSD數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)能耗為首要目標(biāo)，重點(diǎn)關(guān)注如何有效估算執(zhí)行計(jì)劃的能耗進(jìn)而優(yōu)化DBMS的SQL語句執(zhí)行計(jì)劃的選擇來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫節(jié)能。通過對(duì)固態(tài)硬盤順序讀、隨機(jī)讀。順序?qū)懞碗S機(jī)寫的不同操作進(jìn)行區(qū)分，建立基于SSD數(shù)據(jù)庫不同IO操作類型的SQL語句能耗感知模型。模型只需要從SQL語句的執(zhí)行計(jì)劃中獲取CPU指令總數(shù)、固態(tài)硬盤讀寫次數(shù)等資源消耗信息，通過相應(yīng)算法就可得出CPU、固態(tài)硬盤等主要能耗部件的能量消耗，最終估算出相應(yīng)執(zhí)行計(jì)劃在系統(tǒng)中的總能耗。本文主要工作是在對(duì)直接影響數(shù)據(jù)庫能耗的SQL資源消耗分析基礎(chǔ)上，為基于SSD的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)庫/0操作類型、單位開銷統(tǒng)一 的能耗感知模型，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的有效性，并進(jìn)行了優(yōu)化分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的能耗感知模型在理想情況下，平均誤差為5.15% ，絕對(duì)誤差不超過98%，證明了該模型可有效應(yīng)用于構(gòu)建能耗感知的綠貨能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。模型主要基于讀寫兩種不同操作類型，將CPU和SSD的資源開銷統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為順序讀或順序店的單位資源開銷，在查詢優(yōu)化器中僅通過讀與次數(shù)就可預(yù)測資源開銷和能量消耗。