다차원 데이터 및 동적 이용자 선호도를 위한 색인 구조의 연구

최종혁,유관희,나스리디노프 아지즈 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.7

R-tree is index structure which is frequently used for handling spatial data. However, if the number of dimensions increases, or if only partial dimensions are used for searching the certain data according to user preference, the time for indexing is greatly increased and the efficiency of the generated R-tree is greatly reduced. Hence, it is not suitable for the multidimensional data, where dimensions are continuously increasing. In this paper, we propose a multidimensional hash index, a new multidimensional index structure based on a hash index. The multidimensional hash index classifies data into buckets of euclidean space through a hash function, and then, when an actual search is requested, generates a hash search tree for effective searching. The generated hash search tree is able to handle user preferences in selected dimensional space. Experimental results show that the proposed method has better indexing performance than R-tree, while maintaining the similar search performance. 다차원 색인 구조 중 대표적인 것은 R-tree에 기초한 색인으로써 공간 정보 등에 있어 강력한 성능을 보인다. 하지만 R-tree의 경우 차원의 수가 증가하거나 이용자 선호에 따라 부분 차원만을 이용하는 경우, 색인을 생성하는 시간이 크게 증가하고 생성된 색인의 효율성이 감소하는 문제를 갖고 있다. 따라서 지속적으로 차원이 증가하고 있는 최근의 다차원 데이터에는 해당 방법들은 적합하지 않다. 본 논문에서는 이런 문제를 해결하기 위해 해시 색인에 기반한 새로운 다차원 색인 구조인 다차원 해시 색인을 제안한다. 다차원 해시 색인은 해시 함수를 통해 데이터들을 유클리드 공간의 버킷들로 분류하여 색인을 생성하고 이후 탐색이 요청되었을 때 이용자 선호도에 따라 선택된 부분 차원의 공간을 탐색할 수 있는 해시 탐색 트리를 생성하여 효과적인 탐색을 수행한다. 실험 결과, 해당 기법은 R-tree와 비교하여 색인 생성에 있어 매우 큰 성능의 향상과 함께 탐색에서도 유사한 탐색 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

다차원 색인구조 M-트리에서 노드 색인 공간의 중첩을 최소화하기 위한 효율적인 분할 알고리즘

임상혁,구경이,김기창,김유성,Im Sang-hyuk,Ku Kyong-I,Kim Ki-chang,Kim Yoo-Sung 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지D Vol.12 No.2

멀티미디어 데이터를 위한 내용기반 검색 서비스의 속도를 증진하기 위해 다차원 색인 기법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 다차원 색인 기법의 하나인 M-트리는 노드의 중심점과 객체간의 상대적 거리를 이용하여 색인을 구성하고, 검색 공간에 포함되는 객체를 액세스하는 기법으로서 노드들은 페이지 단위로 구성되며 하위 엔트리들을 포함할 수 있는 반경, 즉 유사도 거리에 의해 노드의 영역이 표현되어진다. 그러나 이와 같은 노드의 영역 표현에 있어서 노드 색인 공간의 중첩으로 인해 질의 시 검색해야 하는 노드수가 증가하고 이는 거리계산과 디스크 입출력의 횟수를 증가시킨다. 본 논문에서는 M-트리에서 문제가 되고 있는 노드 색인 공간 중첩을 최소화하는 노드 분할 정책을 제안한다. M-트리의 기존 분할 정책들과는 다르게 노드의 가상 중심점을 계산하여 라우팅 객체로 이용하여 노드 색인 공간의 중첩을 최소화하고 노드 안의 엔트리 재분배를 통해 노드의 색인 공간의 크기를 작게 유지하며 밀도 높은 노드를 구성하도록 한다. 실험으로부터 제안된 노드 분한 알고리즘이 라우팅 노드의 색인 공간의 반경을 작게 유지하며 결과적으로는 사용자 질의에 대해 개선된 응답 시간을 제공하는 것으로 판명되었다. To enhance the user response time of content-based retrieval service for multimedia information, several multi-dimensional index schemes have been proposed. M-tree, a well-known multidimensional index scheme is of metric space access method, and is based on the distance between objects in the metric space. However, since the overlap between index spaces of nodes might enlarge the number of nodes of M-tree accessed for query processing, the user response time for content-based multimedia information retrieval grows longer. In this paper, we propose a node split algorithm which is able to reduce the sire of overlap between index spaces of nodes in M-tree. In the proposed scheme, we choose a virtual center point as the routing object and entry redistribution as the postprocessing after node split in order to reduce the radius of index space of a node, and finally in order to reduce the overlap between the index spaces of routing nodes. From the experimental results, we can see the proposed split algorithm reduce the overlap between index space of nodes and finally enhance the user response time for similarity-based query processing.

다차원 색인구조에서 동시성제어를 위한 효율적인 유령 방지 기법

이석재,송석일,유재수,윤종현 한국콘텐츠학회 2005 한국콘텐츠학회논문지 Vol.5 No.1

In this paper, we propose a new phantom protection method for multi-dimensional index structures. The proposed method uses a hybrid approach of predicate locking and granular locking mechanisms. The proposed mechanism is independent of the types of multi-dimensional index structures, i.e., it can be applied to all types of index structures such as tree-based, file-based and hash-based index structures. Also, it achieves low development cost and high concurrency with low lock overhead. It is shown through various experiments that the proposed method outperforms existing phantom protection methods for multi-dimensional index structures. 본 논문에서는 다차원 색인구조를 위한 새로운 유령방지 기법을 제안한다. 제안하는 유령 방지 기법은 프레디킷 잠금 기법과 그래뉼러 잠금 기법의 특징을 혼합한 방식이다. 제안하는 기법은 다차원 색인구조의 종류에 영향을 받지 않으며, 트리 기반, 파일 기반 및 해시 기반의 색인구조와 같은 모든 색인구조에 적용 가능하다. 또한, 제안하는 기법은 개발비용을 줄이고 잠금 부담이 적게 하면서도 높은 동시성을 제공한다. 그리고 다양한 환경에서의 실험을 통해 제안하는 기법이 다차원 색인 구조를 위한 기존의 유령방지 기법들에 비해 우수함을 보였다.

색인 구조 예측을 통한 이동체의 지연 다량 삽입 기법

김정현,박순영,장용일,김호석,배해영,Kim, Jeong-Hyun,Park, Sun-Young,Jang, Hyong-Il,Kim, Ho-Suk,Bae, Hae-Young 한국공간정보시스템학회 2005 한국공간정보시스템학회 논문지 Vol.7 No.3

본 논문은 이동체의 잦은 갱신에 의해 발생하는 색인 재구성에 대한 비용을 줄이기 위해 이동체의 지연 다량 삽입 기법을 제안한다. 기존 이동체 색인에 대한 연구는 주로 색인 구성 후에 발생하는 질의 처리 효율성에 초점을 두었다. 이들은 이동체 데이터의 갱신 연산에 의한 색인 재구성에 대한 디스크 접근 오버헤드를 거의 고려하지 않았다. 이러한 이동체 데이터의 갱신 연산에 대한 비용을 줄이기 위해 다량 삽입 기법과 여러 색인이 제안되었다. 하지만 제안된 기법들은 매우 가변적이고 대량인 데이터를 효율적으로 처리하는데 많은 디스크 I/O 비용을 필요로 한다. 본 논문에서는 빠른 데이터 생성 속도에 적합하도록 디스크 접근 오버헤드를 고려해서 R-트리를 관리할 수 있는 현재색인에 대한 다량 삽입 기법을 제안한다. 이 기법에서는 다차원 색인 구조에서의 다량 삽입 기법을 위한 버퍼링 기법을 사용한다. R-트리의 단말 노드 정보를 관리하는 보조 색인을 추가하여 노드의 분할과 합병을 예상한다. 또한 연산을 종류에 따라 분류하여 불필요한 삽입과 삭제 연산을 줄인다. 노드의 변환를 최소화하는 방향으로 이동 객체의 처리 순서를 정하여 데이터 갱신에 따른 노드의 분할과 합병을 최소화한다. 실험을 통해 제안한 기법을 이용한 다량 삽입 기법이 기존의 삽입 기법들보다 색인의 갱신 비용을 감소시키는 것을 알 수 있다. This paper presents a bulk insertion technique for efficiently inserting data items. Traditional moving object database focused on efficient query processing that happens mainly after index building. Traditional index structures rarely considered disk I/O overhead for index rebuilding by inserting data items. This paper, to solve this problem, describes a new bulk insertion technique which efficiently induces the current positions of moving objects and reduces update cost greatly. This technique uses buffering technique for bulk insertion in spatial index structures such as R-tree. To analyze split or merge node, we add a secondary index for information management on leaf node of primary index. And operations are classified to reduce unnecessary insertion and deletion. This technique decides processing order of moving objects, which minimize split and merge cost as a result of update operations. Experimental results show that this technique reduces insertion cost as compared with existing insertion techniques.

RFID 태그 데이타 색인의 질의 성능 향상을 위한 불균형 삽입 정책

김기홍(Gihong Kim),홍봉희(Bonghee Hong),안성우(SungWoo Ahn) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.35 No.5

RFID 기술을 기반으로 한 자동화 제조, 재고 관리, 공급망 관리와 같은 응용에서 RFID 태그를 부착한 객체의 위치를 추적하는 질의는 가장 중요한 요구사항 중의 하나이다. 태그의 위치추적 질의를 지원하기 위해서 기존의 연구에서는 태그 아이디, 리더 아이디, 시간을 도메인으로 하는 색인을 제시하고 있으며 이는 이동체 색인을 기반으로 한다. 이동체 색인에서와 달리 RFID 태그를 위한 색인의 도메인은 도메인 간의 크기 차이가 매우 크며 질의 영역이 차지하는 크기의 비율이 리더 아이디 도메인에 편중되는 특징이 있다. 그러나, 기존의 RFID 태그를 위한 색인에서는 이동체 색인과는 다른 도메인의 특징을 고려하지 않음으로써 질의 영역과 색인 노드 간의 불필요한 겹침을 유발시키며 이로 인해 태그 객체 검색 시 많은 노드 접근이 발생하게 되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 R*-tree를 기반으로 한 RFID 태그 데이타 색인의 불균형 삽입정책과 분할 정책을 제안한다. 제안된 방법은 각 도메인의 가중치와 노드의 가장자리 정보를 사용하여 가중치가 적용된 가장자리 값을 구한다. 데이타를 삽입할 때 이를 사용함으로써 데이타가 삽입될 하위트리를 선택하며 노드 분할 방법을 선택한다. 제안된 불균형 삽입 정책은 질의 영역과 MBR 간의 겹침을 줄임으로써 영역질의 수행 시 노드 접근 비용을 감소시켜 준다. 실험 결과 이 논문에서 제안된 불균형 삽입 정책을 적용한 색인은 기존의 삽입 정책을 사용하는 색인에 비하여 우수한 질의 성능을 보여줌을 확인할 수 있다. Queries for tracing tag locations are among the most challenging requirements in RFID based applications, including automated manufacturing, inventory tracking and supply chain management. For efficient query processing, a previous study proposed the index scheme for storing tag objects, based on the moving object index, in 3-dimensional domain with the axes being the tag identifier, the reader identifier, and the time. In a different way of a moving object index, the ranges of coordinates for each domain are quite different so that the distribution of query regions is skewed to the reader identifier domain. Previous indexes for tags, however, do not consider the skewed distribution for query regions. This results in producing many overlaps between index nodes and query regions and then causes the problem of traversing many index nodes. To solve this problem, we propose a new disproportional insertion and split policy of the index for RFID tags which is based on the R*-tree. For efficient insertion of tag data, our method derives the weighted margin for each node by using weights of each axis and margin of nodes. Based the weighted margin, we can choose the subtree and the split method in order to insert tag data with the minimum cost. Proposed insertion method also reduces the cost of region query by reducing overlapped area of query region and MBRs. Our experiments show that the index based on the proposed insertion and split method considerably improves the performance of queries than the index based on the previous methods.

내용기반 음악정보 검색을 위한 선율의 시계열 데이터 변환을 이용한 주제선율색인 구성

하진석,구경이,박재현,김유성,Ha, Jin-Seok,Ku, Kyong-I,Park, Jae-Hyun,Kim, Yoo-Sung 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지D Vol.10 No.3

음악은 서로 다른 높이와 길이를 갖는 음표들을 주어진 박자 안에서 리듬성을 갖도록 나열한 패턴이기 때문에 음악의 선율정보는 시간의 흐름에 따라 정보 값을 갖는 시계열 데이터로 변환할 수 있다 따라서 본 연구에서는 음악의 특성을 유지하도록 선율정보를 정규화와 보정과정을 거쳐 시계열 데이터로 변환하고 유클리드 거리함수를 이용하여 선율정보간의 유사도를 계산하며, 유사성을 갖는 선율들을 클러스터링하여 각 클러스터의 대표성을 갖는 선율을 주제선율로서 추출한다. 그리고 추출된 주제선율로 다차원색인 기법인 M-tree를 이용하여 주제선율색인을 구성한다. 사용자 질의에 대한 검색과정에서도 색인 구성단계와 같은 과정으로 사용자 질의를 시계열 데이터로 변환하여 검색을 한다. 또한, 본 연구에서는 주제선율색인을 이용하여 내용기반 음악 검색을 실시하는 프로토타입 시스템을 개발하여 제안된 주제선율색인 구성기법의 실효성을 시험하였다. 실험결과에 따르면, 주제선율색인을 이용하면 원하는 음악 정보를 적은 공간을 사용하여 빠르고 정확하게 검색할 수 있음을 알 수 있다. From the viewpoint of that music melody has the similar features to time-series data, music melody is transformed to a time-series data with normalization and corrections and the similarity between melodies is defined as the Euclidean distance between the transformed time-series data. Then, based the similarity between melodies of a music object, melodies are clustered and the representative of each cluster is extracted as one of theme melodies for the music. To construct the theme melody index, a theme melody is represented as a point of the multidimensional metric space of M-tree. For retrieval of user's query melody, the query melody is also transformed into a time-series data by the same way of indexing phase. To retrieve the similar melodies to the query melody given by user from the theme melody index the range query search algorithm is used. By the implementation of the prototype system using the proposed theme melody index we show the effectiveness of the proposed methods.

다차원 중포 속성 색인구조의 최적 설계기법

이종학(Jong-Hak Lee) 한국멀티미디어학회 2003 멀티미디어학회논문지 Vol.6 No.2

다차원 색인구조를 위한 동시성제어 기법 및 회복기법

송석일,유재수,Song, Seok-Il,Yoo, Jae-Soo 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지D Vol.10 No.2

이 논문에서는 다차원 색인구조의 동시성을 최대화하는 동시성제어 알고리즘과 이를 위한 회복기법을 제안한다. 다차원 색인구조에서 동시성을 저하는 가장 큰 요인은 MBR 변경연산과 분할 연산이다. 제안하는 알고리즘은 먼저 MBR 변경연산으로 인한 동시성 저하를 최소화하기 위해서 PLC(Partial Lock Coupling) 기법을 제안한다. 이 기법은 기존 방법에 비해 잠금결합을 사용하는 회수를 크게 줄여 동시성을 높인다. 또한, MBR 변경의 수행 중에도 탐색자들이 해당 노드를 접근할 수 있도록 하는 MBR 변경 방법을 제안한다. 분할로 인한 동시성 저하를 해결하기 위해서 노드 분할로 인한 탐색자의 지연 시간을 최소화 할 수 있는 새로운 분할방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘을 BADA-4 DBMS의 저장시스템인 MiDAS-3에서 구현하여 성능평가를 수행한다. 다양한 실험을 통해 제안하는 방법이 기존 방법보다 우수함을 보인다. 마지막으로, 이 논문에서는 제안하는 동시성제어 방법에 적절한 회복기법을 제안한다. 회복기법은 동시성을 최대한 보장할 수 있도록 설계되었으며 빠른 회복시간을 보장한다. In this paper, we propose an enhanced concurrency control algorithm that maximizes the concurrency of multi-dimensional index structures. The factors that deteriorate the concurrency of index structures are node splits and minimum bounding region (MBR) updates in multi-dimensional index structures. The proposed concurrency control algorithm introduces PLC(Partial Lock Coupling) technique to avoid lock coupling during MBR updates. Also, a new MBR update method that allows searchers to access nodes where MBR updates are being performed is proposed. To reduce the performance degradation by node splits the proposed algorithm holds exclusive latches not during whole split time but only during physical node split time that occupies the small part of a whole split process. For performance evaluation, we implement the proposed concurrency control algorithm and one of the existing link technique-based algorithms on MIDAS-3 that is a storage system of a BADA-4 DBMS. We show through various experiments that our proposed algorithm outperforms the existing algorithm in terms of throughput and response time. Also, we propose a recovery protocol for our proposed concurrency control algorithm. The recovery protocol is designed to assure high concurrency and fast recovery.

차원 축소 벡터들을 위한 인덱싱 및 검색

정승도(Seungdo Jeong),김상욱(Sang-Wook Kim),최병욱(Byung-Uk Choi) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.37 No.1

본 논문에서는 각도 성분 근사와 차원 그룹화 기법을 이용한 차원 축소 기법에 의해 변환된 축소 데이터를 색인하고 검색하기 위해서 해결되어야 하는 문제들을 분석하고 이를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 또한 다양한 실험에 의한 성능 평가를 통하여 제안하는 방법의 우수성을 규명한다. In this paper, we first address the problems associated with indexing and searching for reduced-dimensional vectors, which are reduced by using a combination of angle approximation and dimension grouping. Then, we propose a novel method to solve the problems. We also show the superiority of the proposed method by performing extensive experiments with synthetic and real-life data sets.

VA-Tree: 대용량 데이터를 위한 효율적인 다차원 색인구조

송석일(Seok Il Song),이석희(Seok Hee Lee),조기형(Ki Hyung Cho),유재수(Jae Soo Yoo) 한국멀티미디어학회 2003 멀티미디어학회논문지 Vol.6 No.5