Perst嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分析與研究

引言

Perst是McObject公司發(fā)布的一款非常袖珍的開(kāi)源嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，是一個(gè)簡(jiǎn)單，快速，便捷，面向?qū)ο?，適合java與.Net的數(shù)據(jù)庫(kù)。Perst不需要專(zhuān)門(mén)的編譯器與預(yù)處理器，支持ACID事務(wù)[2]。對(duì)于在資源受限的移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)，PDA等）上存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的I/O操作往往要消耗很多的設(shè)備資源。由于移動(dòng)設(shè)備內(nèi)存小，性能較差，如果采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（如 SQLServer2000，Oracle）管理數(shù)據(jù)，僅靠其有限的內(nèi)存資源是不能運(yùn)行這些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的，這樣就有必要采用一些特殊的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 Perst數(shù)據(jù)庫(kù)正是為這類(lèi)設(shè)備研究開(kāi)發(fā)的，它們是如何在資源受限的設(shè)備上完成大量數(shù)據(jù)的訪問(wèn)操作。其實(shí)這些設(shè)備的系統(tǒng)資源主要消耗在從磁盤(pán)上讀取數(shù)據(jù)的 I/O操作。如何提供一種有效的文件存儲(chǔ)策略來(lái)降低對(duì)磁盤(pán)的I/O操作是嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。文章將著重介紹Perst嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的文件存儲(chǔ)策略和B+樹(shù)索引結(jié)構(gòu)[3]。

1 Perst基本概念介紹

1.1 頁(yè)P(yáng)age

Perst對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的基本操作都是以頁(yè)為單位進(jìn)行的。這些基本操作包括：內(nèi)存分配，從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中讀取數(shù)據(jù)，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件等。Perst一頁(yè)默認(rèn)的大小是4K。

1.2 對(duì)象標(biāo)識(shí)符OID

Perst創(chuàng)建的每個(gè)對(duì)象都是可以持久化的，即它可以被保存在數(shù)據(jù)庫(kù)文件中。每個(gè)持久化的對(duì)象都會(huì)用對(duì)象標(biāo)識(shí)符（OID）引用，通過(guò)對(duì)象標(biāo)識(shí)符，程序可以從數(shù)據(jù)庫(kù)文件中找到該對(duì)象在文件中實(shí)際存放位置。

1.3 Root Object

Perst的每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件都必須有且只能有一個(gè)稱(chēng)作Root Object的類(lèi)。在這個(gè)類(lèi)中定義了數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的所有索引結(jié)構(gòu)。通過(guò)這個(gè)類(lèi)，程序可以定位到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的所有記錄對(duì)象。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)Header信息的存儲(chǔ)格式

Perst數(shù)據(jù)庫(kù)文件開(kāi)始的第一頁(yè)中，前139個(gè)字節(jié)存放Perst數(shù)據(jù)庫(kù)使用情況和數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)等Header信息。它在文件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。表2.1到2.4對(duì)圖2.1中Header信息中的每個(gè)數(shù)據(jù)做了詳細(xì)分析。數(shù)據(jù)意義如表所示。

圖2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的Header信息

表2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)Header信息前3個(gè)字節(jié)意義

表2.2數(shù)組root[0]結(jié)構(gòu)

數(shù)組root[1]是root[0]的備份，每個(gè)元素對(duì)應(yīng)的意義相同