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成果報告書詳細
管理番号20170000000075
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 エネルギー・環境新技術先導プログラム/革新的な省エネルギー型データベース問合せコンパイラの研究開発
公開日2017/5/11
報告書年度2015 - 2016
委託先名国立大学法人東京大学 株式会社日立製作所
プロジェクト番号P14004
部署名イノベーション推進部
和文要約 (1) 省エネルギー型データベース問合せコンパイラの基本方式の設計と潜在的有効性の確認:サーバ、ストレージ、および高精度電力計から構成される実験環境の構築を行い、磁気ディスクドライブを対象に性能・電力基礎特性の計測・分析を行った。その分析結果に基づき、基本的な結合、射影等のデータベース演算子それぞれについて、消費電力を指標とするコスト予測基本方式の開発を行った。オープンソースのデータベースソフトウェア、ならびにTPC-Cデータセットを用いた評価実験により、基本的な選択、結合、射影を伴うSQL問合せについて、有効に実行時性能および消費電力について予測が可能であることを確認した。実験結果をもとに分析を行った所、先進的な問合せ実行方式を取り入れた場合には、最大で100倍以上のエネルギー高効率化が達成可能であるという見込みを得た。
 (2) 省エネルギー型データベース問合せコンパイラのための性能・消費電力測定基本方式の設計:実用システムを想定した性能・消費電力測定基本方式を確立するため、省エネルギー制御に必要となるサーバ機器およびストレージ機器の構成情報を明確化し、その収集手順を規定した。これらの構成情報を用いた省エネルギー制御機構の設計を行った。また、基本処理の性能情報・消費電力情報を利用した消費電力予測方法の検討を行い、TPC-Hを用いた予備実験により当該方式の誤差は十分小さい(3%以下)ことを確認した。
 (3) 研究開発プロジェクトの統括と総合的推進:ステアリング委員会(2ヶ月に1回程度)、および技術定例会(月1回程度)を定期的に開催し、プロジェクト全体として密に連携し研究開発を推し進めた。また、特任助教を国際会議へ派遣し、最新のCPS、IoT応用における事例を調査させた他、特任助教と特任研究員を国際会議へ派遣し、オープンソースの問い合わせコンパイラ技術動向に関して講演を行わせると共に当該分野における最新技術動向の調査を行わせた。
 (4) 研究開発推進委員会の開催:外部有識者としてデータ工学分野の有識者2名を招き、研究開発推進委員会を開催し、研究進捗内容の確認および国家プロジェクト化に向けた検討を行った。
英文要約Title:Advanced research program for energy and environmental technologies / Research and Development of Innovative Energy-saving Database Query Compiler (FY2015-2016) Final Report

(1) Design of a fundamental method of energy-saving database query compiler and confirmation of potential effectiveness of the method: We have built an experimental environment comprised of servers, storage systems, and high-precision power meters, and measured and analyzed basic power-performance profiles of hard disk drives. Based on the results, we developed a basic cost estimation method, which uses power consumption as one of metrics, for basic database operators including full-table scan, index scan, projection and basic join methods. By conducting an experimental evaluation using an open-sourced database system and TPC-H dataset, we confirmed that our method could accurately estimate execution performance and power consumption of SQL queries with basic selections, projection and joins. By analyzing the results of the experiments, we concluded that more than 100 times better energy efficiency could be achieved by utilizing the proposed method and state-of-the-art query execution method / (2) Design of a basic scheme to measure performance and power consumption on practical systems for an energy-saving database query compiler: In order to establish a basic scheme to measure performance and power consumption for an energy-saving database query compiler, we clarified configuration information items that were required for energy saving control, defined their acquisition procedure, and designed a energy-saving control mechanism. We also studied a basic power consumption prediction method utilizing information on performance and power consumption of fundamental database operations. The result of prelimilary experiment using TPC-H showed that prediction error was less than 3%. / (3) Comprehensive management and promotion of research and development in the project: We work closely throughout the entire project and strongly promoted research and development by regularly holding the Steering Committee and the Regular Meetings on Technical Issues. We sent a project assistant professor to the international conference for investigating case studies of latest CPS and IoT applications, and sent a project assistant professor and a project researcher to another international conference for giving a lecture on query compiler technology on open-sourced software and investigating the latest technology trends in that fields. / (4) Operation of Research and Development Committee: We invited two external experts in data engineering and hold the Research and Development Committee for confirmation of progress of research and development and discussion toward drafting a plan for a national project.
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