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Submitted on 24 May 2006
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Parallel Evaluation of Relational Queries on a Networkof Workstations
Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory
To cite this version:Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory. Parallel Evaluation of Relational Queries on aNetwork of Workstations. [Research Report] RR-3638, LIP RR-1999-22, INRIA, LIP. 1999. �inria-00073036�
ISS
N 0
249-
6399
ap por t de r ech er ch e
INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE
Parallel Evaluation of Relational Querieson a Network of Workstations
Lionel BrunieLISI, INSA Lyon
Matthieu ExbrayatLIP, ENS Lyon
Andre FloryLISI, INSA Lyon
No 3638
mars 1999
THEME 1
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Client
Client
Client
Client
read-only queries)
Queries(using the extension)
Queries (classical access to DBMS)
Access to source data
DBMS
Calculator CalculatorCalculator
(parallelization of
Distributed data
Server
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C : Query
A : Data distributionB : Load information
Users’ and administrator’s
access point
A1 : Demand of distribution
C7 : Resulting tuples
Access to
existing DBMS
C4 : Elementary operations
A2 : Original data to distribute
Access to
calculators
B2 : Load information
A3 : Distribution information
C1 : SQL query
C6
: Res
ultin
g tu
ples
Interface
Parallel executionManager
Parallel executionOptimizer
SQL analyser
LoadManager
Communications
ManagerRedistribution
ResultManager
B1 : Calculator’sload
C3 : optimizedPEP
C2 : Raw execution plan
C5 : State of operations
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Administration
Data
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Storage
OperationsActions related to
Instructions
Communications
messages
Analyse ofadministration
messages
messages
Local resulting tuples
Data to be used
Scheduling
Computation
*B¡§��s\|xh�� ^ �m|x��e\¡§vqhU�vqs\|qh�~�Ç1vze�h��Ur�¨¢�s\¨Ër¦vz~�|#gi~;�\s\¨¢h
1/ Referencing
Fragment
NULL
3/ Referencing of last packet
Fragment
pack 1
pack 2
pack 3
2/ Referencing of already
of the computation thread received packets
pack n
pack n-1
pack n-2
Fragment
threadThread thread
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ò����Mò��
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Local relations
Transmission queue
2: extraction
R1 R2
R3
Regroupement
Instructions
3: operation
to be executed
7: end of use signal
6: tuples extraction
5: insertion inqueues
4: Referencingthread queues
1: demanded’opération
b1 : transmissionto distant node
b2: local storage
produceda: tuples
Schedulinglocal
of an instruction
ComputationThread
*$¡¢��s\|xh,# ^ ØBuEhU�UsEvz¡¢~��Ó~�ÇBr���~��£hU|qrtvz~�|) �\�hkr��\¡¢pyvz|x¡¢®\s�vq¡¢~���¡¢p��\~��\h�°0¤_h�gÆs\pyv�eTrA¥�hir���¨Ërt�\�Uh?vq~�vze\hÆÇC|xhUÊ·s\h�\�w�~tÇJvqe\h�s\�£�Trtvq¡¢�\�"�\|x~t¬�Uh�\s\|qht¯���p�Ç6r�|�r�p�vqe\h?h�¥tr�¨¢sTr¦vz~�|&¡¢p�g�~�pxvz¨¸w"�U~��\�Uh|q�\h�Ô¤&¡§vzeÓ~��*¬«¨¢¡§�\h�r��\�\¨§¡¢�Urtvz¡§~��\pU°Ts��8�Tr¦vzhUp��Ar���®8h�\hU¨¢rAw�hU�cr���U~�|x�\¡¢�\��vq~�r���¡§¥�h��ÇC|qhUÊ·s\h�\�w ÎCh�¯ �\¯?~��\�Uhir"�TrAw Ñ °0¤&e\¡§��ec~��8hU|xp�r"pqs�/i�U¡§hU��v�©«ÇC|xhUpqe��\hUpxpy~�Ç��Tr¦v�r�rt�U�U~�|q�\¡§�\�Óvq~Óvze�h�r��\��¨¢¡¢�Urtvz¡§~��0¯�d�e\hU�Ér�pqh�U~��\�É��|q~�®\¨§hUg(r����8hUr�|qp¯�d�e�h�|qh�ÇC|qhUpxe\¡¢�����\h¨ËrAw�Ar��/®8h=¨¢¡§g�¡¸vzhU�k®�wis\�£�Trtvz¡§�\��~��\¨§w�vqe\hm��h¤�~�|Jg�~;�\¡¸ÚThU�kvzs\��¨¢hUp°E¡¸Ç0s\�£�Trtvqh�vq|zr��¡¢�\��¡¢p_r�¨¢¨§~�¤4h��®�wivze\hÌ�Ð�� Í ¯
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0 2000 4000 6000Size of packets (bytes)
0
50
100
150
200
Time to
transfer
a byte
(micro-s
econds
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0 20 40 60 80 100Size of packets (kilobytes)
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Time to
transfer
a byte
(micro-s
econds
)
*B¡¢��s�|qh,- ^ d1|zr���pxÇChU|�vq¡¢gihkÎ6®\¡§����h|#�Tr���Åthvzp Ñ � ¨Ër���ÅÉ~tÇ��\¡§�8h¨¢¡¢��¡¢�\�\°}vqe\hÓ�\r���Å�h�vzp�px¡76Uh��Art� ®8hÓr�pi¨Ër�|x��h�r�pi�\hUh�\hU�0¯ ���·w·¤4rAw�°&g�¡§�\�\¨§h�¬«px¡76hU��Tr���Åthvzp�¨§¡¢gi¡§v�vze�hÔvz|zrt�\pxÇCh|/vz¡§g�h�~�Ç�vze�h�¨Ër�pyv��Tr���ÅthvU°�r��\�.®·w vze\¡§p/¤4r�w.¨¢~�¤_hU|�vqe\hÔvz~tv�r�¨=¨ËrtvqhU�\��w®8h�v«¤4hhU�.v«¤_~Ö�U~��\pxhU�s�vz¡¸¥�h�pyw;�\��e\|q~��\¡76hU�.~��8h|zrtvq~�|qp�ÎC¡¢�Évze\¡§p��Ar�pxh�°J¤4h��\~Õ�\~�vis\pxh���¡¢�£hU¨¢¡§�\¡¢���Ô®\s�v�U~�gigÆs\��¡¢�Ar¦vz¡¢~����k�~�gi�\s�v�r¦vz¡¢~���~�¥�hU|x¨Ër����\¡¢�\� Ñ ¯ � �Ar�pxhÔpq~�g�h��\¡¢�£hU¨§¡¢�\¡§�\�Õr��\�£hArt|qpU° vze�h�ÚT|qpyv�pyvzhU�.�U~��\px¡¢pyvzp/¡§�.~�®Ev�r�¡§�\¡¢�\�Ör��.r��\�\|x~Au�¡§g/r¦vz¡¢~�� ~�Çvze\h/�;s�gÆ®8h|Æ~�Ç�vqs\�\¨¢hpÆ�\|x~E�\s��UhU�×®�wÙri�x~�¡¢�0¯ �É�Ar�pxh/¤_h"�\~��\~�v?eTrA¥�h�r���wcpxv�r¦vz¡¢pyvz¡§�UpU°Bh�uE�Uh��vkvze\h�Ar�|x�\¡¢�\r�¨¢¡¸v«w��������=r�����������~tÇM®8~tvze�|xhU¨Ër¦vz¡¢~��\pU°�¤_h��Art��h�uE�\|xhUpqp_vze\h��;s�gÆ®8h|4~�ÇOvzs\�\¨§hUp� ����\|x~E��s\�Uh�®�w"vze\h4�x~�¡§��r�p=rk�~�gÆ®\¡§�Trtvq¡¢~���~tÇBvze�h�gi¡¢��¡¢g�r�¨*�Ar�|x�\¡¢�Trt¨¢¡§v«w�r�����r��x~�¡§��Ç6rt�vz~�|��Ér�p ^
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d�e·s\p°T¡§ÇMvqe\h��\¡¢pyvz|x¡¢®\s�vq¡¢~���~�¥�hU|&�~��\pqs�g�h|qp�¡¢p#r�¨¢px~Æ®Tr�¨¢r��\�Uh�0°�vqe\h��·s\gÆ®£hU|#~�Ç�vqs\�\¨¢hp� 21=|qh�UhU¡¸¥�h�®�w�hAr���e��U~���pqs\gihU|&¡¢p ^ �13�54� �������6�7�����"�"#%����$�'&) � �
)8� ( �.���/� �!�����"�"#$����$�'& λ� Ñ�Mh�v�9;:ªvze\h�px¡76Uh?~�Ǫvze\hÆvq|zr��\pxg�¡¸vqvqhU��vqs\�\¨¢hpU°Ovqe\hU��vqe\hkrA¥�hU|qr���hÆ¥�~�¨¢s\gihÆ~�ÇJ�Tr¦v�r�vq|zr��\pxg�¡¸vqvqhU�=<81¡¢p ^ ò����Mò��
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Op 1
Op 3
Op 2
Packets
Packets
Threshold can be applied
R1
(monolithic)
R2
(monolithic)
build probe
No threshold
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-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 2 4 6 8 10
gain
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-15
-10
-5
0
5
10
0 5 10 15 20
gain
(%)
threshold (# of probing packets)
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1600
1800
2000
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Exec
ution
time (
seco
nds)
# of simultaneous users
OracleEnkidu 1 calculator
Enkidu 2 calculators
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0
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1800
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Ex
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s)# of simultaneous users
OracleEnkidu 2 calculators
Cumulative use Oracle + Enkidu
*B¡¢��s�|qh�j�� ^ � s�gÆs\¨Ër¦vz¡§¥�h�s\pqh�~�Ç ) |zr��¨¢h�r�����Ø}�\Å·¡¢��s
0
1
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# of q
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s
# of simultaneous users
# of queries running on Oracle# of queries running on Enkidu
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Unit e de recherche INRIA Lorraine, Technopole de Nancy-Brabois, Campus scientifique,615 rue du Jardin Botanique, BP 101, 54600 VILLERS LES NANCY
Unit e de recherche INRIA Rennes, Irisa, Campus universitaire de Beaulieu, 35042 RENNES CedexUnit e de recherche INRIA Rhone-Alpes, 655, avenue de l’Europe, 38330 MONTBONNOT ST MARTIN
Unit e de recherche INRIA Rocquencourt, Domaine de Voluceau, Rocquencourt, BP 105, 78153 LE CHESNAY CedexUnit e de recherche INRIA Sophia-Antipolis, 2004 route des Lucioles, BP 93, 06902 SOPHIA-ANTIPOLIS Cedex
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ISSN 0249-6399