內(nèi)存數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)的研究與設(shè)計.pdf

1、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(MMDB)是近年來發(fā)展較為迅速的一種數(shù)據(jù)技術(shù)。由于目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)的發(fā)展，對于數(shù)據(jù)的響應(yīng)速率提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的磁盤數(shù)據(jù)庫已經(jīng)無法滿足一些新型業(yè)務(wù)的要求，同時硬件技術(shù)的發(fā)展降低了內(nèi)存的制造成本，為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫提供了可行性。目前已經(jīng)研發(fā)出了許多以內(nèi)存數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的NoSQL數(shù)據(jù)庫，并發(fā)揮著良好的作用。NoSQL數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點在于其快速的讀寫能力以及強大的擴(kuò)展性，非常適合于大數(shù)據(jù)處理以及分布式系統(tǒng)。但同時NoSQL數(shù)

2、據(jù)庫也存在一些缺陷， NoSQL弱化了事務(wù)的ACID特性，所以無法支持像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫那樣強大的事務(wù)特性。而大部分NoSQL數(shù)據(jù)庫都是基于KV模式，所以范圍查詢效率不高。此外各大NoSQL數(shù)據(jù)庫采用的語法不同，并且不支持SQL語言。
　　基于上述情況，本文將圍繞內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的一些關(guān)鍵技術(shù)展開研究，主要研究數(shù)據(jù)庫的索引技術(shù)、事務(wù)及并發(fā)控制技術(shù)，并將此應(yīng)用于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。本文的具體研究工作如下:
　　(1)分析對比主流的數(shù)據(jù)庫索引技

3、術(shù)，受字符串后綴數(shù)組的啟發(fā)，提出一種基于后綴數(shù)組的字符串B+樹索引，該索引在現(xiàn)有的B+樹架構(gòu)上引入了字符串后綴數(shù)組，很大程度上提高帶有前后百分號的字符串模糊匹配效率，而在傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，該操作通常都是基于全表遍歷。
　　(2)針對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在處理樹狀數(shù)據(jù)方面的缺陷，提出一種Hash索引和二叉樹索引相結(jié)合的HB樹索引，該索引具有很高的向上遍歷和向下遍歷效率，可以迅速的訪問樹狀數(shù)據(jù)中的各個節(jié)點。同時該索引可以與數(shù)據(jù)庫中的其他索

4、引相結(jié)合從而進(jìn)一步提高查詢效率，該索引技術(shù)提高了數(shù)據(jù)庫在文件系統(tǒng)當(dāng)中的性能。
　　(3)在事務(wù)與并發(fā)控制方面利用數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的回滾區(qū)，提出一種回滾區(qū)與時間戳相結(jié)合的并發(fā)控制策略。該策略可以使讀操作不需要加鎖，從而提高數(shù)據(jù)庫的讀并發(fā)性，并簡化了加鎖策略。同時基于該策略實現(xiàn)了以內(nèi)存塊為單位的異步增量持久化技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)庫的持久化性能。
　　(4)在研究數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并且開發(fā)了一款小型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫采用C++語