RB-SkipList: 탐색 성능 향상을 위한 SkipList와 RB-Tree의 통합 기법

Q: 이 논문에서 정의한 RB-SkipList란 무엇인가?

RB-SkipList는 기존 스킵 리스트의 최상위 리스트 탐색 성능 한계를 개선하기 위해 스킵 리스트 상위 영역에 Red-Black Tree를 도입한 자료구조이다. 이는 최상위 리스트의 순차 탐색을 이진 탐색으로 전환하여 탐색 효율성을 높이고, 캐시 효율성도 향상시킨다.

Q: RB-SkipList가 기존 스킵 리스트 대비 탐색 성능을 어떻게 향상시키는가?

연구 결과, RB-SkipList는 최상위 리스트에 Red-Black Tree를 도입하여 순차 탐색을 이진 탐색으로 전환함으로써 탐색 성능을 향상시킨다. 이로 인해 기존 스킵 리스트의 최상위 리스트 탐색 시간 복잡도 O(N)을 O(logN)으로 개선하며, CPU 명령어 수 감소 및 캐시 효율성 증대를 가져온다.

신호진; 이원진; 이재동; 유시환; 최종무

doi:10.5626/KTCP.2024.30.7.313

학술저널 Full-text

저자정보: 신호진 (단국대학교) 이원진 (아라소프트) 이재동 (단국대학교) 유시환 (단국대학교) 최종무 (단국대학교)

저널정보: Korean Institute of Information Scientists and Engineers 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 제30권 제7호

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현대 컴퓨팅 시스템에서는 막대한 양에 다양한 형태의 데이터를 효율적으로 처리하기 위해 키와 밸류의 쌍으로 관리하는 키-밸류 스토어가 개발되었다. 대표적인 키-밸류 스토어인 RocksDB, LevelDB는 인-메모리 구조로 스킵 리스트를 채택해 활용하고 있다. 하지만, 스킵 리스트는 여러 개의 연결 리스트로 구성되어 있어 순차 탐색이라는 한계점을 지니고 있다. 본 논문에서는 해당 한계점을 극복하기 위해 스킵 리스트 상위 영역에 Red-Black Tree를 추가한 RB-SkipList를 제안한다. RB-SkipList는 최상위 리스트의 탐색을 이진 탐색으로 최적화하였다. 다양한 실험 결과, RB-SkipList는 기존 스킵 리스트에 비해 삽입에서 최대 2.46배, 탐색에서 4.75배 높은 성능 결과를 보였다. Linux perf tool 이벤트를 측정한 결과, CPU instruction, 캐시 효율성 모두에서 성능 향상을 보였다.

#스킵 리스트 #인-메모리 자료 구조 #키-밸류 스토어 #캐시 효율성 #skip list #Red-Black Tree #in-memory data structure #key-value store #cache efficiency

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대상 및 방법론
분석 및 수행
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