[发明专利]分布式实时数据库数据层次索引方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式实时数据库领域，特别是涉及一种分布式实时数据库数据的层次索引方法。

背景技术

随着计算机技术的发展以及自动化水平的提高，出现了很多对数据的存取和管理具有时间约束的应用，例如电力系统调度、工业控制、证券交易、航空航天等等。这些应用通常需要实时对监控设备进行采样以了解系统运行最新状况，因而采集频率非常高，达到每秒25、50甚至100帧；同时，指定时间内的所有数据必须完整保存，从而需要维护海量的数据；并且要求在指定的时刻或时间范围内对数据进行采集、处理并作出正确响应，具有明显的时效性。如此海量、实时、高频的数据，传统的关系型数据库无论是存储还是检索都显得捉襟见肘，很难满足这些应用的需求。近年来，实时数据库的出现使得这些应用需求的实现成为可能。实时数据库是专门设计用来处理具有时间序列特性的数据库管理系统，该系统用于对上述领域实时、高频、海量数据进行存储管理。同时，为了提高系统的扩展性、容错性以及存储检索速度，将实时数据库系统分布式化。

整个分布式实时数据库系统主要由两类节点，其一是中心控制服务器，整个系统只有一个，主要存储系统相关元数据，如每个数据存储服务器节点信息，数据分片信息，访问控制信息等；其二是数据存储服务器，整个系统可以有多个，可以分步在不同的计算机，它主要用于分布式实时数据库数据的存储。客户端对数据的存储和检索首先向中心控制服务器发送请求，查询实际数据所在的数据存储服务器，然后再跟具体的数据存储服务器通信，实现数据的真正存储和检索。因而实际数据库数据的传输在客户端和数据存储服务器之间进行。

而在分布式实时数据库系统中，索引技术的好坏直接影响着数据库的存储检索速度，本发明正是为了实现一种分布式环境下高效的实时数据库索引而开发实现的。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式环境下的实时数据库层次索引方法，该方法在实现实时数据库分布式的条件下，保证了实时数据库数据的高效存储和检索。

为了解决上述技术问题，本发明至少包括中心控制服务器、数据存储服务器，并首先构造了一个环形哈希空间，该空间构造方法如下：

将数据存储服务器通过一定哈希算法映射到n位的哈希键值，也即0~2^n-1次方的数值空间，然后将该空间首(0)尾(2^n-1)相连，构成环形哈希空间。

步骤A：系统初始化，将数据存储服务器的特征标识码通过哈希算法映射到环形哈希空间，对应的哈希环空间值为该数据存储服务器节点的标识；

步骤B：系统添加标签点，客户端发送加点请求给中心控制服务器，中心控制服务器根据请求标签点特征标识码计算该点名MD5值，通过与步骤1相同的哈希算法将该MD5值映射到环形哈希空间，并且按顺时针方向寻找数据存储服务器节点，第一个成功节点即为该标签点存放位置；系统插入数据或查询数据时，向中心控制服务器发送请求，查找并确定标签点存放的数据存储服务器；

步骤C：客户端发送增加标签点、存储或检索数据请求，

请求增加标签点，对标签点特征标识码做哈希将待添加的标签点映射到标签点哈希表中；

存储或检索数据，数据存储服务器对标签点名做哈希，取得标签点信息，从而获取B+树索引根节点所在位置。

步骤D：确定存储或检索的标签点数据数据实际存放位置

从B+树根节点开始，对比每个索引节点索引的时间范围，确定遍历下一层索引节点的指针，层次搜索B+树索引节点，确定请求存储或检索数据的实际插入或存放的数据节点位置。

本发明方法的有益效果是，可以在实现实时数据库分布式功能的条件下，保证实时数据库数据存储和检索的效率。同时，对每个标签点建立单独的B+树数据索引，标签点索引具有高度的独立性，从而使得分布式实时数据库每个数据存储服务器之间具有高度的自治性。

附图说明

附图1是支撑本发明方法的分布式实时数据库框架结构实例。

附图2是分布式实时数据库DataServer和TAG点在Hash环上的映射。

附图3是DataServer端TAG点PointHashTable以及TAG点内部数据的B+树索引结构。

具体实施方式

本发明中引用英文名称对应中文解释如下：

NameServer：中心控制服务器

DataServer：数据存储服务器

Client：客户端

TAG点：标签点

PointHashTable：标签点哈希表