[发明专利]加速计算机数据库事务处理的装置

说明书

发明背景

本发明与加速计算机数据库的事务处理的装置和方法有关。

计算机数据库是数据记录的一个集合，每一数据记录具有一个或多个逻辑关键字，这些逻辑关键字起到记录的“名字”的作用。一般来讲，当一个应用程序请求访问数据库中的一个记录时，它就向一数据库管理程序提供一逻辑关键字值，接着，数据库管理程序从保存在磁盘或存储器的索引中获得信息，以将该逻辑关键字值映射到一记录的地址值。这一记录地址值指定与该逻辑关键字值有关的数据记录在磁盘上的位置。因此，数据库索引的作用与一本书的索引非常相似：读者提供一逻辑关键字值(感兴趣的主题)，接着由索引提供要寻找的信息的一记录地址值(页号)。

一数据库可以具有多个关键字。一般来讲，选择某一关键字作为“主关键字”，它提供对该记录的明确的和迅速的访问，而“从关键字”提供对一记录的较慢的或较不明确的访问。比如，一个雇员数据库可以使用雇员的编号作为它的主关键字，而将雇员的名字和部门编号作为从关键字。关键字索引作为数据库的固定部分驻留在磁盘上。它可以与数据记录本身存储在同一个文件中(就象与一本书粘连在一起的目录一样)，也可以驻留在单独的文件中(就象一本多卷百科全书的索引/总览卷)。

已知的数据库管理系统分成两个逻辑层：称为数据库管理程序的高层--它提供用户接口(比如数据库查询语言)，和称为数据库引擎(database engine)的底层--它维护数据库的结构，即逻辑关键字值和存储在数据库文件中的物理数据之间的关系。

发明概述

第一，本发明提供了管理计算机数据库的硬件加速设备。该加速设备包括存储一映象(该映象将记录的关键字值与记录的地址值相关连)的一关键字存储器；一搜索处理器(对于一给定的关键字值，用它搜索关键字存储器，并将相关的记录关键字值提供给中央处理器)；一总线接口(用于将搜索处理器和关键字存储器连接到中央处理器)；和一数据库管理软件(它在中央处理器上执行，通过在总线接口上向搜索处理器发送请求而要求从关键字值到记录地址值的映象)。

本发明的较佳实施例可以包括下列特征。关键字存储器可以存储从一个关键字到多个记录地址的映象，比如对于非唯一的从关键字。搜索处理器可以包括使用二分搜索结构搜索关键字存储器的结构，该结构能提供关键字存储器中与一给定的关键字值相匹配的第一项。数据库管理软件具有一结构，在将一关键字值提供给搜索处理器以映象到一记录地址之前，它执行从一逻辑关键字值到一编码的关键字值的映象。中央处理器包括分配关键字存储器的结构。存储在主计算机的磁盘存储器中的索引文件可以存储关键字存储器内容的映象。可以有一个存储器端口，通过它中央处理器可以读和写关键字存储器。搜索处理器可以向中央处理器提供对应于给定关键字值的关键字存储器的一个项的索引，然后数据库管理软件从对应于该索引的关键字存储器中读出各项。数据库加速设备可以包括向/自关键字存储器中增加和/或删除项的结构。

第二，本发明具有一种改进的二分搜索，该方法在所搜索的项的值不唯一的情况下对搜索存储器特别有用。改进的二分搜索在存储器中找到第一个匹配给定值的项。如同在一个通常的二分搜索中，各项以排序了的顺序存储在存储器中。产生一试探地址，即开始和末尾地址的平均值，并且试探对应的项。根据试探的项与给定值的比较结果，将开始或末尾地址设为试探地址。该改进利用了由试探项与给定值的比较所产生的进位(CARRY)，以改变在搜索的下一次重复中计算的试探地址。在找到给定的值时，该搜索并不终止，而是继续进行，直到其开始和末尾地址收敛在匹配给定值的第一项上。

本发明的优点如下，使用数据库加速设备的数据库管理程序比没有加速设备的要快得多，这是因为不需要访问索引信息的磁盘备份就能完成逻辑关键字值到记录地址值的映射。对于数据库软件销售商，本发明提供了防止复制的特点：没有数据库加速设备板数据库管理软件的非法拷贝是没有用的。以前的软件数据库引擎不得不在搜索的快速访问与对记录的增加或删除的慢速访问(一般是分层组织)，以及对记录的增加或删除的快速访问与慢速搜索(一般是关系数据库)之间作一折衷。相反，本发明以比任一软件数据库引擎高得多的速度进行搜索和更新功能，而且设计上更为简单。

从下面一较佳实施例的描述以及附图中可更清楚地了解本发明的其它优点和特点，其中：

附图的简要描述

图1是具有数据库加速设备的计算机的框图。

图2显示了一数据库的磁盘记录和具有一关键字存储器的一数据库加速设备。

图3是数据库加速设备的框图。