[发明专利]嵌入式内存数据库的内存页面管理调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内存页面管理调度方法，尤其涉及一种针对嵌入式设备空间有限的主存储器进行内存页面逻辑扩展和缓冲管理的方法，属于数据库存储管理技术领域。

背景技术

目前在国内嵌入式内存数据库市场上占主导地位的嵌入式内存数据库产品均为进口的国外数据库产品，譬如Oracle公司的TimesTen、McObject公司的extremedb和Sybase公司的UltraLite等。由于国外嵌入式内存数据库厂商为了限制核心技术外流，对国内市场只提供最终产品和服务，而对于产品的核心技术资料和源代码进行严密的保护。

国内也存在一些嵌入式内存数据库产品，但主要都是针对内存模式开发的纯内存数据库系统，并且都是把磁盘文件作为内存数据库内存镜像的一个备份文件。系统在运行时只可以将内存数据库中被改变的数据备份到磁盘文件中，而不能从磁盘文件动态的加载数据到内存数据库中。这样会导致容量超过内存几个数量级的磁盘空间不能在数据库运行期间被灵活的使用。纯内存数据库的最大限制是创建的数据库大小最大不能超过内存容量的大小。这在内存比较小的嵌入式设备应用中是非常不利的限制，尤其在需要存储多媒体数据时数据库大小很容易超出嵌入式设备内存的容量。

在内存数据库中数据存储的基本单位是页面，空闲页面管理的好坏，直接关系到系统性能的高低。在数据量大和数据组织形式多的情况下，表现尤其突出。钟宝荣、袁文亮在《内存数据库中空闲页面管理的方法研究》(《计算机工程与设计》2007年第7期)中介绍了针对内存数据库中空闲页面的两种管理方法：可用空间表和位示图法，并进行了详细的论述，描述了两种不同的数据结构，重点对空闲页面的管理策略进行了讨论，对不同系统选择数据库管理提供了有效的参考依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种嵌入式内存数据库的内存页面管理调度方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种嵌入式内存数据库的内存页面管理调度方法，所述内存数据库的内存空间划分成以页为单位的多个块，且每个页的大小与数据库磁盘文件页的大小完全相同，每个磁盘文件页与内存页建立映射，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：系统获取要读写的数据库文件的偏移量，并进行偏移量与页号映射。

步骤2：检测是否有哈希冲突，如果有则进行相应的哈希冲突解决处理；如果没有则进入下一步骤；

步骤3：检查内存中是否有可以装载数据的页面

如果没有则根据页面调度算法从内存中选择出可以数据交换的内存页；如果有则进入下一步骤；

步骤5：将新的数据内容写到内存页中。

通过本发明可以使嵌入式内存数据库既能实现接近于全内存数据库的性能，又可以使数据库的存储容量达到磁盘的数据容量，使嵌入式内存数据库摆脱了嵌入式设备内存资源的限制。并且对用户不透明，无需用户管理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为页面管理的框图；

图3为文件偏移量到页号的映射关系示意图；

图4为哈希冲突检测示意图；

图5为页面装载时没有空闲页情况的示意图；

图6为从空闲链表中删除最久未被使用的页的示意图；

图7为更新哈希表并清除无效哈希值的示意图。

具体实施方式

在本发明中，利用了已经被证明了的数据访问的时间局部性原理和空间局部性原理来解决内存空间不足的问题。此局部性原理在操作系统的虚拟内存实现技术中已经被很好的采用，并且经过实验验证了其对解决内存空间不足的有效性。

局部性原理是指CPU在访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。时间局部性是指如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。程序循环、堆栈等是产生时间局部性的原因。空间局部性是指在最近的将来将要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是临近的。内存数据库就是基于这样的考虑而提出来的。