00-abstracts.tex

%%=====================================================================
%% Abstracts
%%=====================================================================

\newcommand{\abscross}{\hspace{0.8pt}X}
%\newcommand{\pagecount}{\total{page}}


%% English information
%%---------------------------------------------------------------------
\selectlanguage{english}
\author{\disauthor}          % Author of the dissertation 
\title{\distitle}            % Title of the dissertation
% Date of the manuscript
\manuscriptdate{\printdate{\dismanuscriptdate}} 
% Date of the revised manuscript 
\manuscriptreviseddate{\printdate{\disreviseddate}}
% Date of the defence     
\defencedate{\printdate{\disdefencedate}} 
\monograph{\abscross}        % Add a cross (X) if the dissertation is a monograph 
\articledissertation{}       % Add a cross (X) if the dissertation is a compound dissertation
\faculty{Faculty of Information and Natural Sciences} % Faculty
\department{Department of Computer Science and Engineering} % Department 
\fieldofresearch{Software Systems} % Field of research
\opponents{Prof.~Peter~Widmayer} % Opponent(s)
\supervisor{Prof.~Eljas~Soisalon-Soininen} % Supervisor
\instructor{Prof.~Seppo~Sippu} % Instructor
\keywords{\diskeywords}      % Keywords
\numberofpages{\pagecount~p.} % Number of pages
\isbnprint{\disisbn}         % ISBN number of the printed version
\isbnpdf{\disisbnpdf}        % ISBN number of the pdf version
\issnprint{\disissn}         % ISSN number of the printed version
\issnpdf{\disissnpdf}        % ISSN number of the pdf version
\xlanguage{English}          % Language of the dissertation
\publisher{Department of Computer Science and Engineering} % Publisher
\distribution{Department of Computer Science and Engineering} % Distribution of the printed version 
% Add a cross (X) if the dissertation can be read on the Diss service at
% http://lib.tkk.fi/Diss/
\onlineversion{\abscross}            
% Web address of the dissertation on the Diss service
\onlineaddress{\disurl} 

\begin{abstract}{english}
% English abstract of the dissertation
Many important database applications need to access previous versions of the
data set, thus requiring that the data are stored in a multiversion database
and indexed with a multiversion index, such as the multiversion
\Btree\ (MVBT) of Becker et~al. 
The MVBT is optimal, so that any version of the database can be accessed
as efficiently as with a single-version \Btree\ that is used to index
only the data items of that version, but it cannot be used in a full-fledged
database system because it follows a single-update model, and the update
cannot be rolled back.

We have redesigned the MVBT index so that a single multi-action updating
transaction can operate on the index structure concurrently with multiple
concurrent read-only transactions.
Data items created by the transaction become part of the same 
version, and the transaction can roll back.
We call this structure the \emph{transactional MVBT} (TMVBT)\@.
The TMVBT index remains optimal even in the presence of logical key
deletions. 
Even though deletions in a multiversion index must not physically
delete the history of the data items, queries and range scans 
can become more efficient, if the leaf pages of the
index structure are merged to retain optimality.

For the general transactional setting with multiple updating transactions, we
propose a multiversion database structure called the \emph{concurrent MVBT}
(CMVBT), which stores the updates of active transactions in a separate
main-memory-resident \emph{versioned \Btree} index.
A system maintenance transaction is periodically run to apply the updates of
committed transactions into the TMVBT index. 
We show how multiple updating transactions can operate on the CMVBT
index concurrently, and our recovery algorithm is based on the standard
ARIES recovery algorithm.

We prove that the TMVBT index is asymptotically optimal, and show that the
performance of the CMVBT index in general transaction processing is
on par with the performance of the time-split \Btree\ (\TSBtree)
of Lomet and Salzberg.
The \TSBtree\ does not merge leaf pages and is therefore not optimal if
logical data-item deletions are allowed. 
Our experiments show that the CMVBT outperforms the \TSBtree\ with
range queries in the presence of deletions.
\end{abstract}


%% Finnish information
%%---------------------------------------------------------------------
\selectlanguage{finnish}
\author{\disauthor}          % Väitöskirjan tekijä
\title{\distitlefi}          % Väitöskirjan nimi
\manuscriptdate{\dismanuscriptdate} % Käsikirjoituksen päivämäärä
\manuscriptreviseddate{\disreviseddate} % Korjatun käsikirjoituksen päivämäärä 
\defencedate{\disdefencedate} % Väitöstilaisuuden ajankohta
\monograph{\abscross}        % Lisää rasti (X) jos väitöskirja on monografia 
\articledissertation{}       % Lisää rasti (X) jos väitöskirja on nippuväitöskirja
\faculty{Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta} % Tiedekunta  
\department{Tietotekniikan laitos} % Laitos 
\fieldofresearch{Ohjelmistojärjestelmät} % Tutkimusala
\opponents{Prof.~Peter~Widmayer} % Vastaväittäjä(t)
\supervisor{Prof.~Eljas~Soisalon-Soininen} % Työn valvoja 
\instructor{Prof.~Seppo~Sippu} % Työn ohjaaja
\keywords{\diskeywordsfi}    % Asiasanat
\numberofpages{\pagecount~s.} % Sivumäärä
\isbnprint{\disisbn}         % Painetun version ISBN numero
\isbnpdf{\disisbnpdf}        % pdf-version ISBN numero
\issnprint{\disissn}         % Painetun version ISSN numero
\issnpdf{\disissnpdf}        % pdf-version ISSN numero
\xlanguage{Englanti}         % Väitöskirjan kieli
\publisher{Tietotekniikan laitos} % Julkaisija 
\distribution{Tietotekniikan laitos} % Painetun väitöskirjan jakelu
% Lisää rasti (X) jos väitöskirja on luettavissa verkossa osoitteessa
% http://lib.tkk.fi/Diss/
\onlineversion{\abscross}            
% Väitöskirjan verkko-osoite Diss-palvelussa
\onlineaddress{\disurl} 

\begin{abstract}{finnish}
% Väitöskirjan suomenkielinen tiivistelmä
Perinteisesti tietokantasovellusten tietokantaan tekemät päivitykset
korvaavat tietokannan tilan uudella, jolloin aiem\-paa tilaa eli versiota ei
enää ole olemassa.
Nykyisin tietokantasovelluksilla haetaan kuitenkin myös aiem\-pi\-en
versioiden monikoita, mikä
%Useissa nykyisissä tietokantasovelluksissa on kuitenkin tärkeää voida
%kysellä myös aiempien versioiden monikoita, mikä 
tulee ottaa huomioon tietokantojen hakemistorakenteiden suunnittelussa.
Becker ja kumppanit ovat kehittäneet \emph{moniversio-\Bpuu{}n}
(\emph{multiversion \Btree}, MVBT), joka on eräs optimaalinen
moniversiohakemistorakenne.
Optimaalisuus tarkoittaa tässä sitä, että kaikki operaatiot ovat aina yhtä
tehokkaita kuin vastaavassa yhden version hakemisto\-rakenteessa.
MVBT-rakenteen rajoitteena on kuitenkin se, että siinä yksi versio
voi sisältää vain yhden päivitysoperaation, kun taas trans\-aktio\-mallissa
yksi trans\-aktio voi tehdä monta päivitystä. 
Toinen rajoite rakenteessa on se, että päivityksiä ei voi peruuttaa.

Väitöskirjassa laajennetaan MVBT-rakennetta siten, että yksi transaktio voi
päivittää useampaa avainta ja transaktiot voidaan peruuttaa. 
Laajennetussa \emph{transaktionaalisessa MVBT}-rakenteessa
(\emph{transactional MVBT}, TMVBT) voidaan yhtä 
päivitystransaktiota suorittaa rinnakkain usean lukutransaktion kanssa.
Hakemistorakenne on optimaalinen kaikissa tilanteissa, myös
poisto-operaatioiden jälkeen.
%Vaikka historiatiedot tulee säilyttää moniversiohakemistorakenteessa, voidaan
%avainvälihakujen suoritustehoa parantaa kopioimalla ja yhdistämällä
%tietokantasivuja joilta on poistettu monikoita.

TMVBT-rakennetta ei voi sellaisenaan käyttää tilanteissa, joissa
tietokantasovelluksessa täytyy suorittaa rinnakkain useita
päivitystransaktiota. 
Näitä tilanteita varten väitöskirjassa esitellään \emph{rinnakkainen
MVBT}-rakenne (\emph{concurrent MVBT}, CMVBT), joka koostuu
TMVBT-rakenteesta sekä sen rinnalla toimivasta keskus\-muistissa pidettävästä
\emph{versioidusta \Bpuu{}sta} (VBT), johon aktiivisten trans\-aktioiden
muutokset tallennetaan trans\-aktioiden suorituksen ajaksi. 
Kun trans\-aktiot sitoutuvat, muutokset siirretään versioidusta \Bpuu{}sta
TMVBT-rakenteeseen. 
CMVBT toimii yleisten rinnakkaisuudenhallinta-algoritmien
kanssa ja sen elvytysalgoritmi perustuu yleisesti käytettyyn
ARIES-elvytysalgoritmiin.

Väitöskirjassa todistetaan, että päähakemistorakenteena toimiva TMVBT on
optimaalinen. 
Lisäksi osoitetaan kokeellisesti, että CMVBT-rakenne on yhtä tehokas 
kuin Lometin ja Salzbergin \TSBpuu\ (time-split \Btree) yleisissä kyselyissä
ja päivityksissä, sekä tehokkaampi avainvälihauissa, kun
tietokannasta on poistettu monikoita.
Tehokkuusero johtuu siitä, että \TSBpuu\ ei yhdistä tietokantasivuja eikä
täten ole optimaalinen.
\end{abstract}

\selectlanguage{english}