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HAL Id: inria-00073036 https://hal.inria.fr/inria-00073036 Submitted on 24 May 2006 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Parallel Evaluation of Relational Queries on a Network of Workstations Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory To cite this version: Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory. Parallel Evaluation of Relational Queries on a Network of Workstations. [Research Report] RR-3638, LIP RR-1999-22, INRIA, LIP. 1999. inria- 00073036

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HAL Id: inria-00073036https://hal.inria.fr/inria-00073036

Submitted on 24 May 2006

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

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�

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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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Unite de recherche INRIA Rhone-Alpes655, avenue de l’Europe, 38330 MONTBONNOT ST MARTIN (France)

Telephone : 04 76 61 52 00 - International: +33 4 76 61 52 00Telecopie : 04 76 61 52 52 - International: +33 4 76 61 52 52

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Page 7: Parallel Evaluation of Relational Queries on a Network of ... fileParallel Evaluation of Relational Queries on a Network of Workstations Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory

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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

*$¡¢��s\|xh,1 ^ ��|q��e\¡¸vzhU��vzs\|xh�~tÇ$vqe\h�pqhU|y¥�h|�gi~E��s\¨¢h� ���A�Ùá [ ����� [ ���� [6à�YÕ¡¢p��\~���h�®�w"vqe\h�r��\gi¡¢�\¡§pxvz|qrtvz~�|U¯Bd�e�¡¢p&¨Ërtvxvzh|#�U~����\hU��vzp=¡§vzpxhU¨¸Ç$vq~kvqe\h�pxw;pxvqhUgvze\|x~�s\��e vze\hÖºµ¾T¹«¶�³ �² _�¶�¯ ��¡¢pk�\hg/rt�\�.~�Çm�\¡¢pyvz|x¡¢®\s�vq¡¢~��ס§pkvqe\hU� vz|zrt�\pqgi¡§vxvzhU�×vz~Õvze�hc³z¶� �º7�¹6³�º��UÀ;¹6º½¼¦¾ò����Mò��

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Page 9: Parallel Evaluation of Relational Queries on a Network of ... fileParallel Evaluation of Relational Queries on a Network of Workstations Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory

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administration

Administration

Data

Exe

cutio

n m

essa

ges

Res

ultin

g tu

ples

to b

e se

nt

Storage

OperationsActions related to

Instructions

Communications

messages

Analyse ofadministration

messages

messages

Local resulting tuples

Data to be used

Scheduling

Computation

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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

*B¡§��s\|qh 3 ^ Ì�rtv�r��Trt��Å�hvqpm|xhÇChU|xhU�\�¡¢�\�i¡¢�"Ê·s\hs\hUpA"BLA �4M��QJ�� K FHJ�� P<KNJ���d�e\h=�U~�s\��¨¢hU�kh�¥�rt¨¢sTrtvq~�|}r�¨§¨¢~�¤&p}r��Tr�|yvz¡¢r�¨��\¡§pxvq|q¡¢®�s�vz¡§~��Æ®£~�vzeir�gi~��\��pyv}v�r�®�¨¢hUpªrt�\�k¡¢�\px¡¢�\h4vzr�®\¨§hUpU¯Bd�e\¡¢pÇCs\�\��vz¡¢~��Tr�¨¢¡¸v«w�¡§p$�\|x¡§¥�hU�?®�w�v«¤_~�g�r�¡¢���U~��\pxvq|zr�¡§�·vqpU¯�*B¡¢|xpxvA°Wvze�h_h�¥�rt¨¢sTrtvq~�|M¡¢p1~�|x¡¢hU��vqhU��vq~�¤#r�|x�?|xhAr��E¬ ~��\¨¸wÊ·s\hU|ywE¡§�\�\¯�d�e·s\p°�vze\h#Ê·s\h|xw;¡¢�����\~�g�r�¡¢���Ar���®£h�λr¦v�¨¢hUr�pxvB�Tr�|yvz¡Ërt¨¢¨§w Ñ �\|xh�¬«��hÚT�\h�0°;r��\��hHuEvq|zr���vzh���Trtv�r�Ar��Ö®£hi¨§¡¢gi¡§vqhU�Óvq~�vqe\hk�U~����UhU|x�\hU�c~��\ht¯ Í hU�U~��\�0°�vze\hkpxw;pyvzhUg ¡§p�pqs\���8~�pxhU�Övz~"¤4~�|qÅ�~��ÖrcÎ6�£~�pqpx¡¢®\¨¸w�\~�vk�\h�\¡¢�Urtvzh� Ñ �\h�v«¤4~�|xÅÉ~�Ç&¤4~�|qÅ·pxvzrtvz¡§~��\pU¯ ����U~�|x�\¡¢���Õvq~Ôvze\¡§p��8~�¡¢��v�~�Ç=¥;¡¢h¤�°ªpx~�g�h"px�Tr��h�¨§¡¢gi¡§vqp�Ar��Õrt�\�8hUr�|U°8¡¢��¤&e\¡¢��e��Ur�pqhkr/��e�~�¡¢�hÆr�gi~��\��pyv��\¡§pxvq|q¡¢®�s�vzh�Ô�Trtvzr�gÆs\pyv�®£h?�\~���h � Ø !�� - %»¯�d�e\¡§|q�0°8¡¢�~�s\|�vzr�|q��h�v�r��\��¨¢¡¢�Urtvz¡§~��\p?Î6ht¯ �\¯��\¡¢��¡§v�rt¨$¨§¡¢®\|qr�|q¡§hUp Ñ °Ortp�¡¢��gi~�pxv��\rtv�r�®\r�pqhkr����\¨¢¡§�Artvq¡¢~��\p°8gi~�pyv�Ê·s\hU|x¡¢hUp�U~����UhU|x�Ér�|qhUpyvz|x¡¢�vqhU�Öpqh�v?~�Ç4�TrtvzrÙÎCs\pqsTrt¨¢¨§wÔ�Ar�¨§¨¢hU��©«e\~�v��Trtvzr¦­ Ñ ¯ Í ~\°Brtp�vqe\hi�Tr�|zrt¨¢¨¢h¨Bh�¥�rt¨¢sTrtvq~�|�¤&¡¢¨§¨®8hm�U~�s\��¨¢hU��¤&¡¸vze"rÆpxhUÊ·s\h�·vq¡Ër�¨OÌ�Ð�� Í °\¡§v_¤4~�s�¨¢���\~tv�g/rtÅ�h�pxhU�\pxh�vz~Æ�\s��\¨¢¡§�Artvqh�vze�hm¤&e\~�¨§h��Trtvzr�®Tr�pxh�¯) �\¨§w?e\~�vª�Trtvzr�eTr�p�vz~�®£h�h�u;vz|qr��vqhU�kÇC|q~�g vze\h&pxhUÊ·s\hU��vq¡Ër�¨*Ì�Ð#� Í rt�\�k�\¡¢pyvz|q¡§®\s�vqhU�k~�¥�hU|}vqe\h��\hv«¤_~�|xÅ£¯Í s\��e�¨¢¡§g�¡¸v�rtvq¡¢~��\p�~��8hU|�v«¤_~È�\¡ �Oh|qh�·v/��r�¡§�\pU¯ *B¡¢|xpxvU°4vze\hÓpq�Trt�UhÔs�vq¡¢¨§¡76Ar¦vz¡¢~��É¡¢p/~���vz¡§g�¡�6UhU�O°#r��\�pqh�U~��\�O°Bvze\hih�u;vq|zr���vz¡¢~��Ù�\h¨ËrAwÕ¡¢p�¨¢¡§g�¡¸vzhU�O¯   ���\hUh�0°�h�u;vq|zr���vz¡¢~��Ù�\h¨ËrAw;p��Ur��Ù®£h/r�¨¢¡§g�¡¸vz¡¢����Ç6r���vz~�|�¡¢��Ar�pxh�~tÇ�r�®\|x¡¢hÇ$s\pxh�¯

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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

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100

150

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3.5

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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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-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

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gain

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-10

-5

0

5

10

0 5 10 15 20

gain

(%)

threshold (# of probing packets)

threshold onlythreshold + flush limitation

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200

400

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800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Exec

ution

time (

seco

nds)

# of simultaneous users

OracleEnkidu 1 calculator

Enkidu 2 calculators

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Ex

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OracleEnkidu 2 calculators

Cumulative use Oracle + Enkidu

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5

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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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Page 20: Parallel Evaluation of Relational Queries on a Network of ... fileParallel Evaluation of Relational Queries on a Network of Workstations Lionel Brunie, Matthieu Exbrayat, Andre Flory

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

EditeurINRIA, Domaine de Voluceau, Rocquencourt, BP 105, 78153 LE CHESNAY Cedex (France)��������� ������ ������� �� ���

ISSN 0249-6399