[发明专利]一种异构存储介质下嵌入式数据库的管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式数据库领域，具体涉及一种异构存储介质下嵌入式数据库的管理方法。

背景技术

嵌入式数据库系统在运行环境和运行方式上与常见的企业级数据库管理系统有很大差别，主要表现在传统的企业级数据库如Oracle、DB2过于庞大，对cpu主频和磁盘容量有很高的要求，无法在硬件资源有限的嵌入式系统上面安装和使用；除此之外，传统数据库缺乏实时响应的机制，并且受限于硬盘读写速度，无法满足高实时性的要求。在嵌入式数据库领域，存储管理的研究目的是运用嵌入式、数据库等多种技术实现数据在存储器上的高效存储与快速存取。

目前，常见的嵌入式数据库有两种，内存数据库和外存数据库。但无论哪种，都只是基于单一存储介质。内存数据库存在于嵌入式处理器的内存中，其优势是I/O操作少、访问速度快，但存在的问题是存储空间有限，稍微大一些的数据量就无法使用；而外存数据库的所有数据及索引存储在外存中，其优势是存储容量大，但问题是外存读写速度慢，频繁的外存访问导致数据库效能低下。

发明内容

针对现有的单一存储介质下嵌入式数据库存在的问题，本发明提出一种异构存储介质下的嵌入式数据库管理方法，其目的在于综合两种存储介质的优势，提高数据库反应速度，扩大数据库存储容量，充分利用了嵌入式处理器的内存，由此解决单一存储介质所带来的数据库性能瓶颈的技术问题。

一种异构存储介质下嵌入式数据库的管理方法，具体为：

构建数据库的准备步骤：将数据文件分为小数据块和大数据块，并为各数据块分配ID、地址和优先级，大数据块的优先级低于小数据块，地址初始赋值为数据块待存入的外存地址；为每个数据块建立包含数据块ID、地址和优先级信息的索引块；构建包含所有索引块信息的信息块；

将数据库存入外存的步骤：将信息块、索引块和数据块存入外存；

将数据库加载到嵌入式处理器内存的步骤：将信息块加载到内存，依据信息块携带的索引块信息将索引块加载到内存，依据索引块携带的数据块信息将小数据块中优先级高的加载到内存，并将被加载小数据块的索引块内的地址更新为所在内存地址；

访问数据库的步骤：嵌入式处理器查询到待访问数据的索引块，若该数据块存在于内存，则根据索引块携带的内存地址访问数据，若该数据块存在于外存，则根据索引块携带的外存地址访问数据。

进一步地，还包括数据块在内存的动态调度步骤：对于已经完成访问的内存数据块，将其优先级降到最低级；对于访问时延要求降低的内存数据文件，将其优先级降低；将上述两种降低优先级的内存数据块释放到外存，并将其索引块内的地址更新为所在外存地址；根据内存使用情况，综合考虑将访问时延要求和优先级相对较高的外存数据块补充加载到内存，并将该数据块的索引块内的地址更新为其所在内存地址。

进一步地，在所述构建数据库的准备步骤中，还根据逻辑形式将所述大数据块划分为一维大数据块和二维大数据块；二维大数据块被划分为多个子块；所述二维大数据块对应的索引块包括一级索引块和二级索引块，一级索引块包含二级索引块待存入的外存地址信息，二级索引块包含各子块待存入的外存地址信息；

在所述将数据库加载到嵌入式处理器内存的步骤中，将二维大数据块的一级索引块和二级索引块加载到内存，并将一级索引块内的地址更新为二级索引块在内存中的地址；

在所述访问数据库的步骤中，嵌入式处理器查询到待访问数据的一级索引块，进而找到对应的二级索引块，再根据二级索引块携带的子块地址信息访问外存中的子块。

进一步地，在所述构建数据库的准备步骤中，对于小数据块按照被访问紧急程度和访问频率综合考虑越高则优先级别越高的原则分配优先级，大数据块的优先级设置为最低级。

进一步地，所述信息块、索引块存储于数据库的第一个页面，小数据量文件以多个文件合并方式从数据库第二个页面开始的位置起存储，接着存储二维大数据块的各子块，最后存储一维大数据块。

本发明的技术效果体现在：

本发明组合使用内存和外存两种存储介质，将大数据文件存储在外部大容量存储器，小数据文件根据嵌入式处理器内存使用情况及文件的优先级决定其存储在内存还是外部大容量存储器，综合两种存储介质的优势，提高数据库反应速度，扩大数据库存储容量。采用优先级机制，使用户能以最快的速度访问到最需要访问的数据，满足了用户的数据使用需求。

进一步地，对内存进行动态调度，将访问几率低和时延要求降低的数据块释放于外存，而访问时延要求和访问几率高的数据块补充加载到内存中，提高数据访问效率，弥补嵌入式处理器内存容量小的客观短板。