[发明专利]一种基于键值数据库的层次化存储与查询方法

说明书

技术领域

本发明涉及键值数据库(Key-Value数据库)技术领域，具体涉及一种基于键值数据库的层次化存储与查询方法。

背景技术

对比典型SQL数据库，键值数据库(Key-Value数据库)用于存储无结构的键值数据，即以键码(即Key)作为索引，对Key对应的数据记录(即Value)进行读、写、删除等操作。由于键值数据库只关心通过Key索引Value的过程，不关心Value中存储的具体数据的结构和内容，因此键值数据库相较于SQL数据库而言，具有功能专一、平面化存取数据性能高、分布式处理的可扩展性强的优点。

目前，键值数据库对数据本身的结构表达能力较弱，整个数据库可以被简单地看成一张扁平的一维数组形式的大表，使用key作为数组的索引，value是数组中对应元素的数据。这种扁平化的一对一存储查询模式存在以下不足。

一、现实生活中的数据往往是具有一定属性层次的。以图1所示的班级学生的考试成绩为例，1班包括小王和小李等学生节点，每一位学生又分别包括语文、数学等科目节点，每一个科目节点对应一个考试成绩的数值，例如小王的语文成绩为91分。如果想按照图1所示的数据组织，分层分类存储各个同学的分数数据，则键值数据库现有的扁平化的一对一<key,value>存储模式很难满足该存储需求。

二、现有的键值数据库很难对某同一层次的数据进行查询并迭代。参见图1，若键值数据库存储各个人的考试成绩的话，通常的key-value对描述可能是：<“1班的小王的语文成绩”，91>，若我们想从中查询1班都有哪几位学生时，尽管上述键值数据库中key的信息包含了该问题的答案，但现有的键值数据库将很难做出查询。这是因为现有的键值数据库不存在层次化的存储结构，所以只能够通过迭代整个数据库中所有的Key的方式来逐一查询并提取信息，整体效率相对较低，耗时长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够在键值数据库的传统特性的基础上具备高速层次化数据的存储和查询能力，能够有效地组织和存储类似树状的复杂数据，可作为轻型分布式网络文件系统支持海量文件的目录方式数据存储的基于键值数据库的层次化存储与查询方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于键值数据库的层次化存储与查询方法，其实施步骤如下：

1)预先在有序存储的键值数据库中构建层次化键码命名规则，所述层次化键码命名规则将键码定义为以分隔符开头、且由分隔符和子串交替组合组成，分隔符的数量表示键码的级数；确定两个合法的键码之间的大小比较方法，级数越大则键码越大，级数相同的键码则根据字符串比较确定大小；

2)接收键值数据库的访问请求，如果访问请求为数据存储请求，则跳转执行步骤3)，如果访问请求为数据查询请求，则跳转执行步骤4)；

3)根据所述两个合法的键码之间的大小比较方法来确定数据存储请求的键码排序位置，然后按照排序位置将数据存储请求的数据插入键值数据库，返回执行步骤2)；

4)在键值数据库中按照从小到大的顺序查找第一个大于或等于数据查询请求的目标键码key_dir目录下所有可能键码的下确界作为起始键码key_start，从起始键码key_start开始，按照从小到大的顺序将所有以目标键码key_dir开头的键值对以及子目录作为数据查询请求的结果返回。

优选地，所述步骤1)中确定的两个合法的键码之间的大小比较方法如下：

1.1)接收由key1和key2组成的两个合法的键码；

1.2)比较key1和key2之间的级数大小，如果key1和key2的级数不同，则跳转执行步骤1.3)，否则跳转执行步骤1.4)；

1.3)判断key1的级数大于key2的级数是否成立，如果成立则判定key1比key2大，否则判定key2比key1大，返回比较结果并退出；

1.4)初始化i为1；

1.5)判断key1的级数大于或等于i是否成立，如果成立则跳转执行步骤1.6)；否则判定key1等于key2，返回比较结果并退出；

1.6)判断key1和key2的前i级子串是否相等，如果相等则将i增加1，跳转执行步骤1.5)；否则，判断key1的第i级子串大于key2的第i级子串是否成立，如果成立则判定key1比key2大，否则判定key2比key1大，返回比较结果并退出。