基于閃存的嵌入式數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，應(yīng)用終端對數(shù)據(jù)的存取能力提出了更高的要求，因此有必要使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于NAND閃存的優(yōu)良特性，目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)它作為存儲介質(zhì)。但是不同于傳統(tǒng)磁盤，往NAND閃存中寫入數(shù)據(jù)時，不能在原來數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上覆蓋而是必須在已經(jīng)執(zhí)行了擦除操作的區(qū)塊中進行，對各個區(qū)塊執(zhí)行擦除操作的次數(shù)是有限制的。而數(shù)據(jù)庫的寫操作發(fā)生次數(shù)是很多的，從而導(dǎo)致了擦除操作的增多，減短了NAND 閃存使用期限。怎么克服NAND閃存這一

2、特性是一直備受關(guān)注的問題。
　　 B+樹數(shù)據(jù)庫索引在數(shù)據(jù)讀寫等方面的性能有著較大的優(yōu)勢，可移植性強，有較好的穩(wěn)定性和可維護性。在數(shù)據(jù)庫實際應(yīng)用中，索引的寫入次數(shù)是很多的，這對NAND 閃存使用期限會產(chǎn)生影響，因此需要設(shè)計一種針對NAND閃存物理特性的索引機制，盡量減少對NAND 閃存的寫入和擦除操作。
　　 在分析NAND 閃存和嵌入式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，首先結(jié)合“附加頁”和B+樹索引，在結(jié)點將要分裂時，使用“附加頁”來存儲

3、插入的新的關(guān)鍵字，有效地緩解了分裂操作，從而減少了對NAND 閃存的寫入和擦除，并且提高了數(shù)據(jù)存儲率；其次結(jié)合日志文件系統(tǒng)思想，采用Log-Mode的B+樹索引機制，跟隨結(jié)點的變化，將變化的內(nèi)容記入到日志。每一次寫操作對應(yīng)一條Log Entry，當待寫入到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄占滿系統(tǒng)開設(shè)的記錄緩沖區(qū)時，對應(yīng)的日志記錄就被寫到NAND閃存中。建立一個B+樹結(jié)點構(gòu)架圖，并用結(jié)點對應(yīng)的日志記錄地址鏈表（NLAT）把結(jié)點與結(jié)點對應(yīng)的日志記錄聯(lián)系起來

4、。Log-Mode索引樹合并了大量寫入操作，減少了對NAND閃存的擦寫，延長了閃存使用期限。對NLAT中鏈表長度通過“壓縮”日志記錄進行了控制從而提高了系統(tǒng)讀性能，并且對讀寫性能進行了分析。對“過時”的日志記錄進行清理，結(jié)合實際應(yīng)用提出了一種平衡磨損算法，均衡地使用NAND閃存的各個區(qū)塊，從而延長閃存使用期限。最后搭建實驗平臺，在嵌入式Linux系統(tǒng)中，將改進后的索引應(yīng)用到SQLite3嵌入式數(shù)據(jù)庫中，對比測試各數(shù)據(jù)指標，結(jié)果表明改進后