多存储层次能效散列连接算法

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1、浙江工业大学硕士学位论文多存储层次能效散列连接算法作者姓名：刘明超指导教师：杨良怀浙江工业大学计算机科学与技术学院2013年10月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterEnergy--EfficientJoinAlgorithmsinMulti--MemoryHierarchiesCandidate：LiuMingChaoAdvisor：YangLiangHuaiCollegeofComputerScienceandTechnologyZhejiang

2、UniversityofTechnologyoct2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：办lI泪怨日期：诜I多年／妇，多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门

3、或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。日期：知l肄f2r月J5)日日期：扣笋Ia月’尸日浙江工业大学硕士学位论文多存储层次能效散列连接算法摘要连接是数据库系统查询处理中的一个核心操作，高能效连接算法是能效DBMS中的一个重要研究议题。固态盘和硬盘比较具有随机读写性能快的优势，数据库系统中合理利用这一优势提升连接算法的能效成为可能。本文针对散列连接分区阶段随机写严重的情况，分别在二存储层次(内存+固态盘或硬盘)和多

4、存储层次(内存+固态盘和硬盘)两种情形下，提出了不同的解决方案消除随机VO对算法性能和能效的不利影响。主要完成了以下几方面工作：1．在数据库存储设备为固态盘的环境中提出了单文件的GRACE散列连接算法(SFHJ)，SFHJ分区阶段同一张表的所有分区存储在一个临时文件。该算法能利用固态盘随机读延迟低和顺序写带宽高的优势，提升连接算法性能。2．在数据库存储设备为硬盘的环境中，提出通过缓存优化来减少随机VO的缓存优化混合散列连接算法(OHHJ)，即通过合理优化分区阶段桶缓存的大小来尽量减少分区过程中产生的随机VO。3．在由HDD和SSD混合的数据库多存储层次系统中

5、，结合SFHJ提出了基于硬盘和固态盘混合存储系统下的组合盘GRACE散列连接算法(CGHJ)。CGHJ对GRACE散列连接算法分区阶段作如下改进：将固态盘作为内存和硬盘之间的缓存，分区阶段桶缓存满后先写回固态盘的临时文件；临时文件缓存满后，利用迁移缓存将固态盘中的数据转移到硬盘的分区文件。同时在多存储层次系统下对HHJ进行改进，提出了CHHJ。实验结果表明OHHJ能效要一直好于HHJ，而SFHJ和CGHJ在特定的条件下能效也能得到较大的提升。关键词：随机I／O，固态盘，混合存储系统，散列连接浙江工业大学硕士学位论文Energy-·EfficientHashJ

6、oinAlgorithmsinMulti--MemoryHierarchiesABSTRACTJoinisthecoreopermionandenergy-efficientjoinalgorithmhasbeenhighlyconcernedinpower-awareDBMS．Solidstatedriver(SSD)hasafasterrandomI／Ospeedcomparedwitllharddisk，thisadvantagecanbeusedtoimproveenergy-efficiencyofjoinalgorithm．Toreduceser

7、iousrandom-writesinpartitionphaseofhashjoin，whichaffectstheperformanceandenergyefficiency,thisthesisproposessolutionsbyconsideringthedifferentmemoryhierarchies(RAM+SSDorharddisk，andRAM+SSDandHDD)．Thecontributionsareasfollows：1．TheSFHJjoinalgorithmispresented，whichstoresallthepartit

8、ionsofarelmioninonetempora