内存数据库中的存储管理与查询优化

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1、东南大学硕士学位论文内存数据库中的存储管理与查询优化姓名：陶洪强申请学位级别：硕士专业：计算机科学与技术；计算机应用技术指导教师：徐立臻2012-06-04摘要随着科技发展的日新月异，传统的磁盘数据库已无法满足一些新的应用需求，同时随着计算机主存容量的变大、价格的降低，内存数据库成了新的研究与开发热点。内存数据库将数据库的工作版本放在内存中，极大减少了磁盘I／O开销，使得磁盘I／o不再是数据库的性能瓶颈，内存数据库系统的设计目标也变成了提高数据库的效率和存储空间利用率。本文以东南大学数据库课题组自主研发的内存数据库系统SwiftMMDB为基础

2、，深入研究了内存数据库的存储管理和查询优化方面的关键技术，详细阐述了在SwiftMMDB中的解决方案，并以Swift~眦DB为平台对本文提出的算法、策略等进行了论证。在存储管理方面，本文分析了现有存储空间分配方案的优缺点，提出了基于块的内存分配法，使得SwiftMMDB不仅能够快速发现可用内存，而且也保证了存储空间的高效利用；同时，Swift删DB对系统信息和数据信息采用不同的存储管理方案，进一步提高了系统性能；在此基础上，本文研究了SwiftMMDB的索引机制，将改进的静态Hash索引与T树索引相结合，使得系统在进行查询处理时能够根据操作类

3、型自动选择索引，可以进一步提高系统效率与灵活性。在查询优化方面，本文根据内存数据库的特点，提出了新的代数优化规则，并对连接运算进行了优化，在进行多表连接时结合多线程技术，采用完全二叉树作为连接树形，大大提高了系统的查询效率。在详细分析查询操作代价的基础上，给出了SwiftMMDB的代价估算模型，有效支持查询执行方案的制定。最后，实现了SwiftMMDB原型系统，并对存储空间分配法和各种典型查询操作进行了详细的测试和性能分析，实验证明，本文提出的存储管理方案和查询优化技术符合内存数据库的特点，取得了较好的效果。关键词：内存数据库，存储管理，内存

4、分配，索引，查询优化ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,thetraditionaldiskresidentdatabaseshavebeenunabletomeetsomenewapplicationrequirements．Atthesametime，withthecomputermainmemorycapacitybecomeslargerandpricebecomeslower,themainmemorydatabasehasbecomeanewresearcha

5、nddevelopmentfocus．Inmainmemorydatabase，workingversionoft}leda讪aseisinthemainmemory,consequently,itgreatlyreducesthediskI／OoverheadandmakesthediskI／Oisnolongeraperformanceboaleneckofthedatabase．Thedesigngoalsofthemainmemorydatabasesystemturnintoimprovingefficiencyandstorage

6、spaceutilization·CombiningthemainmemorydatabasesysterrnSwiftMMDBwhichisindependentlyresearchedanddevelopedbythedatabasesystemlaboratoryofSoutheastUniversity,thispaperdeeplystudiesthekeytechnologyofstoragemanagementandqueryoptimizationinmainmemorydatabase·Itdescribedthesolut

7、ionindetailinSwiftMMDB，andusedSwiftMMDBastheplatformtodemonstratetheproposedalgorithmandstrategies．Attheaspectofstoragemanagement，thispaperanalyzestheadvantagesanddisadvantagesoftheexistingstoragespaceMlocmionalgorithm，andproposestheblock-basedmemoryallocationmemod．whichmak

8、esSwiftMMDBnotonlytoquicklydiscovertheavailablememory,butalsotoensuretheefficientu