[发明专利]一种用于卫星地面设备监控的数据库索引方法

说明书

技术领域

本发明属于数据库设计技术领域，涉及一种用于卫星地面设备监控的数据库索引方法。

背景技术

卫星地面设备监控系统需要对大量数据信息进行采集、传输、综合分析、计算等处理。从监控系统组成可以看出，数据是联系各功能模块的纽带。随着卫星地面应用系统的发展，地面设备监控系统的功能需求也不断增多、增强，数据量也不断扩大，数据之间的关系也越来越复杂。因此需要将数据库技术引入卫星地面设备监控，用数据库技术来管理、处理监控过程中的数据。但卫星地面设备监控中数据的一个显著特点是具有时间特性，且有效时间是短暂的，过时则失效。而以关系数据库为代表的传统数据库的设计目标是维护数据的正确性、保证系统的低代价和提供友好的用户接口。这种数据库系统对传统的商务和事务型应用是有效、成功的，但对于新领域的实时数据和实时事务的应用要求难以胜任。所以，需要结合数据库技术和实时技术，研究具有显式定时限制的实时数据库系统。

索引作为实时数据库的存储引擎，其性能的好坏直接影响实时数据库的稳定性、可靠性、实时性。在卫星地面设备监控中，实时数据库将面临超大量的实时数据，最新的实时数据必须能在一定时间内存入数据库，相对陈旧的历史数据在给定关键字时必须能在一定时间内检索到相应的值。传统索引并没考虑到这种超大量实时数据的特点，导致其索引插入和查询的实时性上很难达到要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提出了一种用于卫星地面设备监控的数据库索引方法。采用本发明解决了卫星地面设备监控中大量有关设备状态实时数据的高效存储和有序查询。

本发明的技术解决方案是：

本发明中的一种用于卫星地面设备监控的数据库索引方法，包括以下步骤：

(1)对卫星地面被监控设备设定设备采集点，并用设备描述符对设备采集点进行标识，在对卫星地面监控设备进行实时数据采集过程中，建立以设备描述符为关键字的哈希表和对应于每个设备采集点的B⁺树，转入步骤(2)；所述哈希表用于根据设备描述符定位到与设备描述符对应的设备采集点的B⁺树；

(2)在采集时刻，根据从设备采集点获取的数据中的设备描述符通过哈希表定位到设备采集点的B⁺树的根节点；再根据获取的数据中的采集时刻，确定设备采集点的B⁺树的叶子节点，转入步骤(3)；

(3)检查步骤(2)中B⁺树的叶子节点是否充满，若叶子节点未充满，则将对应于步骤(2)采集时刻的数据存储到叶子节点中；若叶子节点已充满，则根据采集时刻建立数字压缩树，并将叶子节点中存储的数据转存到新建立的数字压缩树中；若叶子节点的全部数字压缩树都充满，则转入步骤(4)；

(4)对B⁺树的叶子节点进行分裂，形成新的叶子节点，并对新到达的数据先后进行步骤(2)(3)的操作，建立索引。

在所述步骤(3)中采用一种256阶压缩数字树。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明根据地面设备监控中实时数据的特点以及检索要求，采用哈希表、B⁺树和Judy array数字树混合索引取代实时数据库中常用的哈希表、B⁺树索引机制，达到索引关键字压缩和顺序存储，并保证记录的实时插入和有序查询。

1)当给定设备采集点描述符时，哈希表的检索特性能快速定位到设备采集点所在的B⁺树，B⁺树的平衡特性显著减少了对实时数据采集时刻的查询和插入所需要的磁盘寻址次数，保证了记录的实时插入和快速查询。

2)Judy array数字压缩树适合索引的线性连续插入，能有效压缩索引的关键字，有利于减少索引本身占用的存储空间。

3)Judy array数字压缩树存放在连续的页面里，可利用磁盘吞吐连续数据的优势读取Judy array所占页面，一旦读取的页面装载进内存后，又可利用内存的随机特性访问数字树记录，这也保证了记录的实时插入和快速查询。

附图说明

图1为Judy array节点指针转化为窄节点指针示意图；

图2为Judy array线性叶节点分裂为低层叶节点示意图；

图3为Judy array外来者插入索引到窄节点指针示意图；

图4为本发明数据库索引示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。