Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
DB Tree Algorithms
Search
Yunosuke Yamada
October 16, 2022
Programming
0
110
DB Tree Algorithms
Yunosuke Yamada
October 16, 2022
Tweet
Share
More Decks by Yunosuke Yamada
See All by Yunosuke Yamada
Gemini CLIでもセキュアで堅牢な開発をしたい!
yunosukey
1
250
DevOps/MLOpsに学ぶエージェントの可観測性
yunosukey
1
760
Agent Development Kitで作るマルチエージェントアプリケーション(AIAgent勉強会)
yunosukey
4
1.3k
Agent Development Kitで作るマルチエージェントアプリケーション(GCNT2025)
yunosukey
0
38
AIエージェントのオブザーバビリティについて
yunosukey
1
780
OpenTelemetry + LLM = OpenLLMetry!?
yunosukey
2
770
クラウド開発環境Cloud Workstationsの紹介
yunosukey
0
350
フロントエンドオブザーバビリティ on Google Cloud
yunosukey
1
300
ChatGPTのアルゴリズム
yunosukey
0
390
Other Decks in Programming
See All in Programming
Agentに至る道 〜なぜLLMは自動でコードを書けるようになったのか〜
mackee
4
530
高単価案件で働くための心構え
nullnull
0
110
CSC509 Lecture 13
javiergs
PRO
0
240
Tangible Code
chobishiba
3
530
ボトムアップの生成AI活用を推進する社内AIエージェント開発
aku11i
0
1.6k
歴史から学ぶ「Why PHP?」 PHPを書く理由を改めて理解する / Learning from History: “Why PHP?” Rediscovering the Reasons for Writing PHP
seike460
PRO
0
140
『HOWはWHY WHATで判断せよ』 〜『ドメイン駆動設計をはじめよう』の読了報告と、本質への探求〜
panda728
PRO
3
940
The Past, Present, and Future of Enterprise Java
ivargrimstad
0
430
エンジニアに事業やプロダクトを理解してもらうためにやってること
murabayashi
0
140
Kotlin 2.2が切り拓く: コンテキストパラメータで書く関数型DSLと新しい依存管理のかたち
knih
0
400
Blazing Fast UI Development with Compose Hot Reload (droidcon London 2025)
zsmb
0
500
Temporal Knowledge Graphで作る! 時間変化するナレッジを扱うAI Agentの世界
po3rin
5
1.3k
Featured
See All Featured
I Don’t Have Time: Getting Over the Fear to Launch Your Podcast
jcasabona
34
2.5k
Intergalactic Javascript Robots from Outer Space
tanoku
273
27k
Git: the NoSQL Database
bkeepers
PRO
432
66k
Build The Right Thing And Hit Your Dates
maggiecrowley
38
2.9k
CoffeeScript is Beautiful & I Never Want to Write Plain JavaScript Again
sstephenson
162
15k
A designer walks into a library…
pauljervisheath
210
24k
For a Future-Friendly Web
brad_frost
180
10k
Bootstrapping a Software Product
garrettdimon
PRO
307
110k
What's in a price? How to price your products and services
michaelherold
246
12k
YesSQL, Process and Tooling at Scale
rocio
174
15k
Easily Structure & Communicate Ideas using Wireframe
afnizarnur
194
16k
Why You Should Never Use an ORM
jnunemaker
PRO
60
9.6k
Transcript
DBとアルゴリズム 2021/09/09 山田悠之介
Web の技術とアルゴリズム アルゴリズムの理論には純粋なパズル的な楽しさがある Web の技術ではプラクティカルな話が中心で理論の話は多くない (そんな事ないよって方の LT をお待ちしています) DB は理論の話が多く面白い
今回は DB にまつわるアルゴリズムのうち、木に関するものを紹介 2
流れ データ構造をいくつか紹介 BST B-tree LSM tree(主題) 時間があれば LSM tree における最適化をいくつか紹介
3
BST(二分探索木) 右部分木のノードは親より大きく、左部分木のノードは親より小さい 多くの言語で Map, Set の実装に使われる 4
BST(二分探索木) バランスしている時、読み込み・書き込み (INSERT, UPDATE, DELETE)がO(log N) 5
BST はディスクと相性が悪い バランシングが頻発する → ディスクの読み書きが増える ノードサイズとページサイズと合っていない 6
B-tree (B+ tree) ディスクに最適化された探索木 多くの RDBMS (MySQL, PostgreSQL など) のストレージエンジン
でインデックスとして用いられている 7
B-tree (B+ tree) ディスク最適化 各ノードの大きさをページサイズに合わせる バランシングも兄弟への分割・兄弟とのマージなので局所的 8
B-tree の向き・不向き 読み込み・書き込みともに だが、 書き込みが多いユースケースではボトルネックになる ミュータブルなので排他制御が必要 O(log N) 9
LSM tree 書き込みに最適化されたデータ構造 Cassandra などの NoSQL, Spanner などの分散 DB で用いられる
書き込みが 、読み込みが 書き込み時はメモリとログに書くだけにして、 重複を読み込み時に解決する ディスク上のコンポーネントはイミュータブルで、 ロックなしで読み書きできる O(1) O(N) 10
LSM tree 小さなメモリ上のコンポーネント (memtable) 大きなディスク上のコンポーネント(複数) からなる 11
LSM tree 全ての書き込みは memtable に適用される 耐久性を保証するためにログファイルが必要となる memtable はサイズが閾値になると,ディスク上に永続化される ディスク上のデータ構造は B-tree
が一般的 12
LSM tree フラッシュ後のテーブルの数を抑えるために定期的にマージする (コンパクション) コンパクションではマージされた結果を新しいファイルに書き出す (イミュータブル) 13
LSM tree の書き込みと読み込み 追加・更新は memtable に新たに key と value を追加するだけ
削除では memtable からデータレコードを削除するだけでは不十分 (ディスク上のコンポーネントが同じキーのデータレコードを 保持している可能性がある) value に特別な削除エントリ(墓石)を割り当てることで対応 読み込みでは複数のコンポーネントにアクセスし、 タイムスタンプを比較して最新の結果を返すようにする → どのコンポーネントにレコードがあるか知りたい 14
Leveled compaction レベル 0 はフラッシュされたテーブルがそのまま入る レベル 1 以降は上のレベルからマージされ、 key の範囲が各レベルで被らないようにすることで探索を最適化する
15
Bloom Filter 各レベルである key がどのテーブルの範囲にあるかはわかるが、 本当にそのテーブルにあるかは分からない Bloom filter という確率的データ構造がよく使われる 16
Bloom Filter 構築時: 要素の key に対して hash 値のビットを全て立てる (ビット配列は共有) 探索時:
hash 値のビットが全て立っていれば要素かもしれない、 そうでなければ要素ではない 17
まとめ B-tree は読み込み・書き込みともに優れたデータ構造 特殊なケースでは書き込みに特化した LSM tree が使われる LSM tree の読み取りを改善する最適化がいろいろある
18
参考資料 Database Internals 19