内存数据库存储管理设计与实现

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内存数据库由于全部或者大部分数据常驻内存,故其事务处理过程中的I/O很少。因此,与磁盘数据库以减少I/O为主要优化目标不同,内存数据库不再以此为主要优化目标。这也意味着磁盘数据库中的各种处理方法不再适用于内存数据库,而需要针对内存数据库的自身特点来研究新的处理方法。作为内存数据库的各种功能的基础,存储管理有着十分重要的地位。存储管理不仅直接影响着内存数据库的性能,也影响了各种上层功能,故内存数据库存储管理的研究具有重要的意义。基于以上需求,研究了内存数据库的存储管理,并给出了相应的存储管理器的设计与实现。具体而言,研究内容包括内存数据库的数据组织、内存管理以及索引。主要工作如下:在分析内存数据库的存储层次的基础上,设计了存储管理器的存储层次以及记录的组织方法;通过改进记录的格式从而大幅度提高了存储管理器的性能;设计并实现了一个基于多内存池,可以有效利用内存资源的内存管理方法;设计并实现了一个灵活的启动加载策略和一个内外存数据交换策略;详细分析了哈希索引、T-树索引和缓存敏感索引的特点及其适用性,给出了T-树索引的详细设计、实现及其优化方法。最后,通过实验表明,索引节点块的大小对索引性能存在着较大的影响;记录格式的改进显著提升了该存储管理器的性能。另外,还通过与FastDB的对比实验表明,该存储管理器的综合性能较实际内存数据库系统FastDB相当或更高,在实践中是可行的。
目录第2-4页
摘要第4-5页
Abstract第5页
第一章 绪论第6-15页
    1.1 课题背景第6-7页
    1.2 国内外研究概况第7-13页
        1.2.1 内存数据库的研究概况第7-11页
        1.2.2 几个典型的内存数据库系统第11-13页
    1.3 课题的主要研究内容第13页
    1.4 本文章节安排第13-15页
第二章 内存数据库存储管理核心技术第15-20页
    2.1 存储层次简介第15-16页
        2.1.1 单一层次存储方式第15页
        2.1.2 多层次存储方式第15-16页
    2.2 记录组织方式第16-17页
    2.3 内存池管理技术第17-18页
    2.4 数据索引技术第18-20页
第三章 内存数据库存储管理需求分析与设计第20-31页
    3.1 存储管理总体需求第20-21页
    3.2 存储层次的设计第21-22页
    3.3 记录组织的设计第22-23页
    3.4 记录格式的设计第23-24页
    3.5 内存管理器的设计第24-28页
        3.5.1 内存池的管理第25-26页
        3.5.2 启动加载管理第26页
        3.5.3 数据交换管理第26-28页
        3.5.4 索引的设计第28页
    3.6 存储管理总体结构第28-30页
    3.7 小结第30-31页
第四章 内存数据库存储管理的实现第31-59页
    4.1 数据组织的实现第31-36页
        4.1.1 存储层次的实现第31-32页
        4.1.2 记录组织的实现第32-36页
    4.2 内存管理的实现第36-45页
        4.2.1 内存管理器的实现第36页
        4.2.2 内存池的实现第36-41页
        4.2.3 启动加载的实现第41-42页
        4.2.4 数据交换的实现第42-45页
    4.3 索引的实现第45-58页
        4.3.1 查询操作的实现第45-47页
        4.3.2 插入操作的实现第47-49页
        4.3.3 删除操作的实现第49-53页
        4.3.4 更新操作的实现第53页
        4.3.5 平衡操作的实现第53-58页
    4.4 小结第58-59页
第五章 实验与分析第59-65页
    5.1 实验环境及准备第59-60页
    5.2 实验结果及分析第60-64页
        5.2.1 块大小对性能的影响第60-61页
        5.2.2 记录格式的改进对性能的影响第61-62页
        5.2.3 与FastDB的对比第62-64页
    5.3 小结第64-65页
第六章 总结与展望第65-67页
    6.1 全文总结第65-66页
    6.2 研究展望第66-67页
参考文献第67-72页
致谢第72-73页
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