[發明專利]一種異構存儲介質下嵌入式數據庫的管理方法

有效

• 申請號: 201310303009.5
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103412884A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 鐘勝;桑農;黎云;王建輝;王征添;賀勇剛;俞鵬先
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及嵌入式數據庫領域，具體涉及一種異構存儲介質下嵌入式數據庫的管理方法。

背景技術

嵌入式數據庫系統在運行環境和運行方式上與常見的企業級數據庫管理系統有很大差別，主要表現在傳統的企業級數據庫如Oracle、DB2過于龐大，對cpu主頻和磁盤容量有很高的要求，無法在硬件資源有限的嵌入式系統上面安裝和使用；除此之外，傳統數據庫缺乏實時響應的機制，并且受限于硬盤讀寫速度，無法滿足高實時性的要求。在嵌入式數據庫領域，存儲管理的研究目的是運用嵌入式、數據庫等多種技術實現數據在存儲器上的高效存儲與快速存取。

目前，常見的嵌入式數據庫有兩種，內存數據庫和外存數據庫。但無論哪種，都只是基于單一存儲介質。內存數據庫存在于嵌入式處理器的內存中，其優勢是I/O操作少、訪問速度快，但存在的問題是存儲空間有限，稍微大一些的數據量就無法使用；而外存數據庫的所有數據及索引存儲在外存中，其優勢是存儲容量大，但問題是外存讀寫速度慢，頻繁的外存訪問導致數據庫效能低下。

發明內容

針對現有的單一存儲介質下嵌入式數據庫存在的問題，本發明提出一種異構存儲介質下的嵌入式數據庫管理方法，其目的在于綜合兩種存儲介質的優勢，提高數據庫反應速度，擴大數據庫存儲容量，充分利用了嵌入式處理器的內存，由此解決單一存儲介質所帶來的數據庫性能瓶頸的技術問題。

一種異構存儲介質下嵌入式數據庫的管理方法，具體為：

構建數據庫的準備步驟：將數據文件分為小數據塊和大數據塊，并為各數據塊分配ID、地址和優先級，大數據塊的優先級低于小數據塊，地址初始賦值為數據塊待存入的外存地址；為每個數據塊建立包含數據塊ID、地址和優先級信息的索引塊；構建包含所有索引塊信息的信息塊；

將數據庫存入外存的步驟：將信息塊、索引塊和數據塊存入外存；

將數據庫加載到嵌入式處理器內存的步驟：將信息塊加載到內存，依據信息塊攜帶的索引塊信息將索引塊加載到內存，依據索引塊攜帶的數據塊信息將小數據塊中優先級高的加載到內存，并將被加載小數據塊的索引塊內的地址更新為所在內存地址；

訪問數據庫的步驟：嵌入式處理器查詢到待訪問數據的索引塊，若該數據塊存在于內存，則根據索引塊攜帶的內存地址訪問數據，若該數據塊存在于外存，則根據索引塊攜帶的外存地址訪問數據。

進一步地，還包括數據塊在內存的動態調度步驟：對于已經完成訪問的內存數據塊，將其優先級降到最低級；對于訪問時延要求降低的內存數據文件，將其優先級降低；將上述兩種降低優先級的內存數據塊釋放到外存，并將其索引塊內的地址更新為所在外存地址；根據內存使用情況，綜合考慮將訪問時延要求和優先級相對較高的外存數據塊補充加載到內存，并將該數據塊的索引塊內的地址更新為其所在內存地址。

進一步地，在所述構建數據庫的準備步驟中，還根據邏輯形式將所述大數據塊劃分為一維大數據塊和二維大數據塊；二維大數據塊被劃分為多個子塊；所述二維大數據塊對應的索引塊包括一級索引塊和二級索引塊，一級索引塊包含二級索引塊待存入的外存地址信息，二級索引塊包含各子塊待存入的外存地址信息；

在所述將數據庫加載到嵌入式處理器內存的步驟中，將二維大數據塊的一級索引塊和二級索引塊加載到內存，并將一級索引塊內的地址更新為二級索引塊在內存中的地址；

在所述訪問數據庫的步驟中，嵌入式處理器查詢到待訪問數據的一級索引塊，進而找到對應的二級索引塊，再根據二級索引塊攜帶的子塊地址信息訪問外存中的子塊。

進一步地，在所述構建數據庫的準備步驟中，對于小數據塊按照被訪問緊急程度和訪問頻率綜合考慮越高則優先級別越高的原則分配優先級，大數據塊的優先級設置為最低級。

進一步地，所述信息塊、索引塊存儲于數據庫的第一個頁面，小數據量文件以多個文件合并方式從數據庫第二個頁面開始的位置起存儲，接著存儲二維大數據塊的各子塊，最后存儲一維大數據塊。

本發明的技術效果體現在：

本發明組合使用內存和外存兩種存儲介質，將大數據文件存儲在外部大容量存儲器，小數據文件根據嵌入式處理器內存使用情況及文件的優先級決定其存儲在內存還是外部大容量存儲器，綜合兩種存儲介質的優勢，提高數據庫反應速度，擴大數據庫存儲容量。采用優先級機制，使用戶能以最快的速度訪問到最需要訪問的數據，滿足了用戶的數據使用需求。

進一步地，對內存進行動態調度，將訪問幾率低和時延要求降低的數據塊釋放于外存，而訪問時延要求和訪問幾率高的數據塊補充加載到內存中，提高數據訪問效率，彌補嵌入式處理器內存容量小的客觀短板。