基于閃存的嵌入式數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，應(yīng)用終端對(duì)數(shù)據(jù)的存取能力提出了更高的要求，因此有必要使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于NAND閃存的優(yōu)良特性，目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)它作為存儲(chǔ)介質(zhì)。但是不同于傳統(tǒng)磁盤，往NAND閃存中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，不能在原來數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上覆蓋而是必須在已經(jīng)執(zhí)行了擦除操作的區(qū)塊中進(jìn)行，對(duì)各個(gè)區(qū)塊執(zhí)行擦除操作的次數(shù)是有限制的。而數(shù)據(jù)庫的寫操作發(fā)生次數(shù)是很多的，從而導(dǎo)致了擦除操作的增多，減短了NAND 閃存使用期限。怎么克服NAND閃存這一

2、特性是一直備受關(guān)注的問題。
　　 B+樹數(shù)據(jù)庫索引在數(shù)據(jù)讀寫等方面的性能有著較大的優(yōu)勢(shì)，可移植性強(qiáng)，有較好的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。在數(shù)據(jù)庫實(shí)際應(yīng)用中，索引的寫入次數(shù)是很多的，這對(duì)NAND 閃存使用期限會(huì)產(chǎn)生影響，因此需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)NAND閃存物理特性的索引機(jī)制，盡量減少對(duì)NAND 閃存的寫入和擦除操作。
　　 在分析NAND 閃存和嵌入式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，首先結(jié)合“附加頁”和B+樹索引，在結(jié)點(diǎn)將要分裂時(shí)，使用“附加頁”來存儲(chǔ)

3、插入的新的關(guān)鍵字，有效地緩解了分裂操作，從而減少了對(duì)NAND 閃存的寫入和擦除，并且提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)率；其次結(jié)合日志文件系統(tǒng)思想，采用Log-Mode的B+樹索引機(jī)制，跟隨結(jié)點(diǎn)的變化，將變化的內(nèi)容記入到日志。每一次寫操作對(duì)應(yīng)一條Log Entry，當(dāng)待寫入到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄占滿系統(tǒng)開設(shè)的記錄緩沖區(qū)時(shí)，對(duì)應(yīng)的日志記錄就被寫到NAND閃存中。建立一個(gè)B+樹結(jié)點(diǎn)構(gòu)架圖，并用結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的日志記錄地址鏈表（NLAT）把結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的日志記錄聯(lián)系起來

4、。Log-Mode索引樹合并了大量寫入操作，減少了對(duì)NAND閃存的擦寫，延長了閃存使用期限。對(duì)NLAT中鏈表長度通過“壓縮”日志記錄進(jìn)行了控制從而提高了系統(tǒng)讀性能，并且對(duì)讀寫性能進(jìn)行了分析。對(duì)“過時(shí)”的日志記錄進(jìn)行清理，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出了一種平衡磨損算法，均衡地使用NAND閃存的各個(gè)區(qū)塊，從而延長閃存使用期限。最后搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在嵌入式Linux系統(tǒng)中，將改進(jìn)后的索引應(yīng)用到SQLite3嵌入式數(shù)據(jù)庫中，對(duì)比測(cè)試各數(shù)據(jù)指標(biāo)，結(jié)果表明改進(jìn)后