基于闪存的数据库存储结构研究

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUnier‘tyfortheDegofunlVers1DegreeMasterofEngineeringAuthor：LiuBo一’．bupervlsor：一．ProfessorChenGangSubject：College：SubmittedDate：2013—01—09浙江大学硕士学位论文摘要闪存作为一种新的存储介质，正在逐步取代磁盘的主导地位。但是由于历史原因，关系数据库的页面存储结构主要是针对于磁盘的特点设计的，未能充分发挥闪存的性能优势。因此基于闪存的数据库研究成为当前的一个重要课题。现阶段对闪存数据库的研究主要集中在

2、以传统页面存储结构为基础进行优化，其性能仍然受到传统架构的制约。本文提出一种基于闪存的数据库存储结构(FBSS)，主要针对于闪存读写速度不均衡的特性，将数据分成块(Block)与页面(Page)。在Block中存储若干个Page。Block为最小的数据写入单位，即NAND型闪存的擦除单位。Page为最小的数据读取单位。为了进一步优化读写性能，本文提出了一种针对新型数据库存储结构的压缩算法。该压缩算法的主要特点是，将数据按照Block压缩，在读取时，只需要以Page为单位解压即可。这样在保证数据有良好压缩率的前提下，在读取时不会因为只需要一小部分数据而整块的解压，既减小了读取时的10量，又降低

3、了解压带来的CPU开销。通过实验验证，应用FBSS数据库存储结构使得数据体积大幅缩减，并且具有较好的随机访问性能，对改善数据库的IO瓶颈具有重大意义。关键词：数据库，存储结构，闪存，压缩浙江大学硕士学位论文AbstractFlashmemory,anewstoragemedium，isgraduallyreplacethedominantpositionofmagneticdisk．DuetOhistoricalreasons，thepagestoragestructureofrelationaldatabaseismainlydesignedforthecharacteristicsoft

4、hedisk，whichcouldnotmakefulluseofflashmemory．Atpresentresearchonflashmemorydatabaseisanimportantissue，butismainlyfocusontheoptimizationofthetraditionalpagestoragestructure．Theperformanceofflashmemoryisstillrestrictedbythetraditionalarchitecture．Thispaperpresentsanewtypeofstoragestructurewhichmainly

5、aimsattheimbalancedspeedofreadingandwritingcharacteristicsofflashmemory．ThedatahasbeendividedintoBlockswhicharethesmallestwriteunitwiththesamesizeoftheeraseunitofNANDflashmemoryandPageswhicharethesmallestreadunit，whileoneBlockcontainingmanyPages．Inordertofurtheroptimizetheaccessperformance，thispape

6、rproposesanewcompressionalgorithmbasedonthenewdatabasestoragestructure．ThecompressionalgorithmneedstheentireBlocktocompress，whileonlyneedasmallpieceofdatawhichbelongtoonePagetodecompress，whichensurethegoodcompressionrateandneednotreadentirecompresseddatatofindthesmallpieceofdatawhichwewant，whichnot

7、onlyreducetheIO，buIalsoreducetheCPUoverheadofthedecompression．Throughtheexperiment，applicationofFBSSdatabasestoragestructuregreatlyreducethedatasize，andbringgoodrandomaccessperformance，whichisofgreatsignifi