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内存数据库的研究设计与实现

作　者: 沙先军
导　师: 王爱平
学　校: 安徽大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 内存数据库 Hash索引 T树索引 共享内存 数据同步 容灾备份
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 186次
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内容摘要


随着科技的进步,客观应用条件的成熟和新的应用需求使得内存数据库应运而生。内存数据库技术是一种新的数据库技术,它的设计思想是在系统运行的时候将全部数据库或者部分数据库先读到内存中,并且要求所有的数据操作是在内存中完成,这个时候磁盘I/O操作已经不再是内存数据库的瓶颈,所以内存数据库的设计目标是提高处理器访问数据的速度和内存空间的利用率,而外存磁盘上的数据只是作为内存数据库的一个数据备份。在一般情况下,内存数据库的访问速度是传统的物理数据库10～20倍左右。内存数据库的最初设计目标是为了解决在电信、金融等领域的关键应用。随着电信业务的发展,电信级业务支撑系统为了越来越迅捷的响应业务请求,将越来越多的数据从物理磁盘加载到内存中,特别是在电信业务支撑系统中实时计费账务、在线计费等实时应用和嵌入式系统等领域,内存数据库的应用起着举足轻重的作用。本文结合电信业务的应用需求对内存数据库进行了设计与实现。第一章引入了内存数据库的概念,介绍了内存数据库和磁盘数据库的差异性,并着重介绍了内存数据库的研究发展历史；在第二章着重讨论了内存数据库的关键技术,本文采用了共享内存机制,在开辟的共享内存中建立表、字段、记录结构,并根据内存数据库的特点,采用了Hash表和T树的索引结构,以达到检索速度和存储效率的平衡；第三章设计了内存数据库的数据组织、数据存储、数据操作以及行级锁；第四章实现了内存数据库的核心模块,包括主服务进程、数据同步进程和数据备份进程,支持与磁盘数据库(ORACLE、Sybase、DB2等)的灵活同步。支持SOCKET、直连(direct access)等模式下的数据通信访问,在同主机采用direct access连接模式,可以避开进程间通讯的开销,使得应用程序像使用自己的内存一样访问内存数据库,可以极大的提高访问效率。提供容灾存储分离的复制方式,支持多个MMDB之间的指定表的星型双向复制。第三与第四完成内存数据库系统的核心设计与实现,在全文中具有重要的作用。第五章的系统测试包括有性能测试和高可用测试,第六章是总结部分。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 引言  9-18
  1.1 内存数据库概述  9-14
    1.1.1 内存数据库的基本概念  9-10
    1.1.2 内存数据库与磁盘数据库的比较  10-12
    1.1.3 内存数据库的应用  12-14
  1.2 内存数据库的研究与发展  14-16
    1.2.1 国内外研究现状  14-15
    1.2.2 内存数据库技术发展历程  15-16
  1.3 课题背景及本文主要工作  16-18
    1.3.1 课题背景  16-17
    1.3.2 本文主要工作  17-18
第二章 内存数据库关键技术综述  18-30
  2.1 内存数据库的技术研究方向  18-23
    2.1.1 数据存储技术  18-19
    2.1.2 数据访问技术  19-20
    2.1.3 查询处理技术  20-21
    2.1.4 并发控制技术  21-22
    2.1.5 日志处理技术  22
    2.1.6 备份恢复技术  22-23
  2.2 内存数据库常用技术  23-30
    2.2.1 共享内存  23-26
    2.2.2 索引技术  26-30
第三章 内存数据库结构设计  30-45
  3.1 内存数据库的架构设计  30-33
    3.1.1 架构设计  30-32
    3.1.2 数据访问  32-33
  3.2 数据的组织方式  33-37
    3.2.1 内存表结构操作  33-34
    3.2.2 内存表数据结构  34-35
    3.2.3 数据存储区  35-36
    3.2.4 索引存储区  36
    3.2.5 空闲记录列表  36-37
  3.3 数据表操作  37-39
    3.3.1 检索数据  37
    3.3.2 插入数据  37-38
    3.3.3 删除数据  38-39
    3.3.4 更新数据  39
  3.4 并发控制  39-41
    3.4.1 行级锁逻辑流程  39-40
    3.4.2 数据结构  40-41
  3.5 表级操作  41-45
    3.5.1 DDL  42-43
    3.5.2 DML  43-45
第四章 内存数据库核心实现  45-66
  4.1 功能组织  45-48
    4.1.1 程序功能介绍  45-46
    4.1.2 程序编译链接关系  46-47
    4.1.3 模块功能介绍  47-48
  4.2 主服务进程实现  48-53
    4.2.1 主控模块  48-51
    4.2.2 监听服务模块  51-53
  4.3 数据同步进程实现  53-60
    4.3.1 ORACLE同步到内存  54-57
    4.3.2 内存同步到ORACLE  57-60
  4.4 远程数据备份进程实现  60-66
    4.4.1 容灾备份结构  61-62
    4.4.2 容灾备份实现  62-66
第五章 内存数据库测试  66-73
  5.1 性能测试  66-70
    5.1.1 批量读数据  66-68
    5.1.2 批量插入操作  68
    5.1.3 后台库数据更新刷新同步  68-69
    5.1.4 文件和数据库静态数据同步  69-70
  5.2 高可用性测试  70-73
    5.2.1 异常切换测试  70-71
    5.2.2 后台数据库异常测试  71
    5.2.3 内存数据库内存异常测试  71-73
第六章 结束语  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 程序设计 > 数据库理论与系统
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