[发明专利]B+树操作装置

说明书

本申请涉及B+树操作装置，其中，所述B+树操作装置同CPU耦合，所述CPU从操作B+树的命令中提取关键字，并用提取的关键字操作所述B+树操作装置对B+树进行搜索；所述B+树操作装置将搜索结果提供给CPU；所述B+树操作装置包括：一个或多个搜索单元；搜索单元根据接收的关键字在存储器中存储的B+树中寻找被命中的节点。

技术领域

本申请涉及信息处理技术，特别地，涉及在SoC中利用软件与硬件结合方式操作B+树的方法与B+树操作装置。

背景技术

B+树是一种数据结构，在文件系统、数据库等常使用B+树存储索引。图1展示了B+树。B+树包括一个根节点、多个中间节点以及多个叶节点。节点120是根节点。节点130、节点132与节点134是中间节点，中间节点是既非根节点也非叶节点的节点。节点(140、142、144……150、152、154)是叶节点。

B+树的中间节点包括不超过m个元素，将m称为B+树的阶。B+树的根节点与中间节点的每个元素，记录了关键字(Key)与指向下级节点的指针。例如，节点130包括3个元素，第一个元素的关键字为5，其指针指向节点140，第二个元素的关键字为10，其指针指向节点142，第三个元素的关键字为20，其指针指向节点144。节点的各个元素按关键字排序。

在一些实施方式中，根节点与中间节点的每个元素记录了指向下级节点的指针，但并非每个元素都包括关键字，而是根节点与中间节点包括的关键字数量比其包括的元素少一个。例如，在节点120中，可以不包括关键字“K:5”，以及在搜索节点120时，对于小于关键字“K：28”的关键字，在搜索结果中指示下级节点130，而对于不小于关键字“K：28”且小于关键字“K：65”的关键字，在搜索结果中指示下级节点134。

B+树的叶节点包括不超过m个元素。叶节点的每个元素记录了关键字(Key)与同关键字对应的值(Value)。叶节点的各个元素按关键字排序。从而B+树的所有关键字都在叶节点中有记录，并且只有从叶节点中才能获得同关键字对应的值。为了保证B+树的平衡性，B+树的每个非根节点的元素数量不少于m/2。

B+树的非根节点的各个元素按关键字排序，排序最前的元素在例如最左边，并且该元素的关键字存在于该节点的父节点中。

现有技术中，由软件在内存中构建并操作B+树，采用例如二分法在B+树中查找关键字。二分法是软件所能获得的性能几乎最好的查找算法，但在大数据时代，数据项数量的增长，使得软件操作B+树的查找算法的性能以不能满足要求。

发明内容

需要更快的实现B+树操作。需要用硬件电路来协助软件完成B+树操作。将B+树操作的搜索过程由硬件完成，而由软件控制B+树搜索硬件，并完成B+树的完整操作。从而有效降低执行软件的CPU的任务负载，并提高B+树操作的执行效率。

根据本申请的第一方面，提供了根据本申请第一方面的第一存储设备，包括：CPU和B+树操作装置；CPU从操作B+树的命令中提取关键字，并用提取的关键字操作B+树操作装置对B+树进行搜索；B+树操作装置将搜索结果提供给CPU。

根据本申请的第一方面的第一存储设备，提供了根据本申请第一方面的第二存储设备，其中，B+树操作装置包括：一个或多个搜索单元；搜索单元根据接收的关键字在B+树中寻找被命中的节点。

根据本申请的第一方面的第一或第二存储设备，提供了根据本申请第一方面的第三存储设备，还包括存储器，存储器存储一个或多个B+树。

根据本申请的第一方面的第二或第三存储设备，提供了根据本申请第一方面的第四存储设备，其中，搜索单元将提取的关键字与B+树的节点的各个关键字进行比较，以搜索被命中的节点。

根据本申请的第一方面的第一至第四存储设备之一，提供了根据本申请第一方面的第五存储设备，其中，若操作B+树的命令是搜索命令，CPU则根据搜索结果得到命令处理结果，以将命令处理结果提供给发出操作B+树的命令的主机。