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内存数据库技术及其应用研究(5)

时间:2017-06-08 21:37来源:毕业论文
引数据全在内存中,所以指针在数据结构中被广泛的使用。[9] 应用进程可以通过 指针或者位置独立的数据库偏移量来访问数据, 无需像磁盘数据库系统那


引数据全在内存中,所以指针在数据结构中被广泛的使用。[9]
应用进程可以通过
指针或者位置独立的数据库偏移量来访问数据, 无需像磁盘数据库系统那样通过
缓冲区访问磁盘数据。其次,若一个大的数据对象在数据库中多次出现,则内存
中只需存储一次,其它地方使用指针来引用。
2.2.2  索引结构
传统的磁盘数据库系统的索引结构主要是 B/B+树,其设计的目的主要是以
改善cache 性能为出发点,减少磁盘的I/O次数,以较少的磁盘存取为代价来访
问数据。而在内存数据库系统中,数据结构设计的目的主要是减少内存的开销和
处理器需要执行的指令数,所以需要采用不同的索引结构。目前,人们已提出了
多种索引结构,其中比较流行的是hash 索引T 树索引结构(T-Tree) 。
T 树索引是由AVL 树和B树发展而来的,其节点的数据结构如图所示: 可以看出,由于是二叉树,所以T 树具有AVL树的高效的二分查找特性,但
同时由于高度一般高于B树,所以在对数据读写时加锁的开销更大。因为一个节点可以包含多个元素,所以和B树一样,T 树也具有良好的更新和存储特性。与
磁盘索引结构的B树不同,它不一定要求路径最短,这主要是因为内存的树的遍
历速度要远高于磁盘。因为每个节点都保持在半满河全满之间,所以索引一般不
需要溢出块,由插入和删除所引起的数据移动通常只需要在一个节点内进行,减
少了为了保持树平衡所需要的旋转操作。[10]
由于索引和数据全都保存在内存中,
所以在一个T 树节点中不需要像B树那样存放索引键值—指针对, 只需要存放指
向内存中相应记录对应字段的指针即可。而且,元组和数据可以分开存储,元组
仅保存指向数据的指针,数据可以散布于内存中。这样,索引中变长字段的存储
不再是问题。此外,因为指针一般比它指向的字段要小,所以可以节省大量的内
存空间。因此目前主流的内存数据库均采用T 树作为通用的索引结构。
2.2.3  并发控制
并发控制的开销对数据库系统性能的影响很大, 传统的磁盘数据库系统通常
都采用细粒度的锁控制, 以保证事务的并发。 然而内存数据库的常驻内存的特性,
使其与传统的数据库系统有所不同:首先,内存访问速度要比磁盘快得多,因此
在内存数据库系统中,同样一个事务的执行时间会比磁盘数据库要短的多,所以
在基于锁的并发控制系统中,锁的时间将会很短,对锁的竞争比磁盘数据库小。
其次,磁盘数据库系统一般把锁保存在内存中,数据保存在磁盘中,而内存数据
库系统将数据、元数据均常驻内存,使得系统可以采用统一的方式访问它们。
在实际的应用中, 内存数据库使用的并发控制机制与磁盘数据库的基本相同,
但在细节上存在一定差异。由于全部数据都存储在内存中,事务执行时间较短,
持有锁的时间也较短,所以系统中并发冲突较少,因此主要可以通过以下方法减
少锁的开销:
(1)采用较大的锁粒度(如表级锁、库级锁);
(2)采用乐观加锁方式;
(3)减少锁的类型;
(4)将锁信息存储在数据本身。
一般的磁盘数据库系统采用的是细粒度锁(字段、记录) ,可以减少竞争,
提高并发度,但是锁的开销会增大;采用粗粒度锁(关系,甚至整个数据库)情 内存数据库技术及其应用研究(5):http://www.751com.cn/jisuanji/lunwen_8776.html
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