内存数据库的设计与实现-精品
实时内存数据库的设计与实现_索引原则
把实时数据值保存到历史数据库的过程所采用的方式与实时内存数据库实时化过程所采用的方式是一个相反的过程。
考虑到不同的点可以设置不同的存储周期，若单个点定义存盘，则在历史数据库中该点对应一个表，当点数较多时，数据库中的表就会很多，这样很不合理。
如果所有的点对应一个表进行存储，那么将造成表的臃肿，同时由于存储数据的存储周期不同会使很多字段为空值。
因此，应首先按照不同的存储周期把点进行分组，然后每一组对应一个表来对数据进行存储。
由于需要对点进行分组，所以历史数据库中数据点的表结构是不固定的，需要组态生成。
随着同一存储周期的点的增加或减少，表的字段也可以动态地增加或减少。
系统中同一存储周期的同一类型点存储表建立的具体实现过程为[7]：1．访问系统中的ODBC；2．设定连接的数据库；3．设定访问该数据库的数据源名称；4．设定要生成的存储表的名称；5．设定该表的存储周期；6．访问实时内存数据库定义的该类型表；7．选择该类型表中与第（5）步中设定的存储周期相同的点作为第（4）步中要生成的表的字段；8．生成存储表；9．生成存储表成功后，向存储管理表中添加相应的记录。
3.4 实时内存数据库数据的索引数据库中的索引与书籍中的索引类似。
在一本书中，利用索引可以快速查找所需信息，而无需阅读整本书。
在数据库中，索引使数据库程序无需对整个表进行扫描便可以在其中找到所需的数据。
书中的索引是一个词语列表，其中注明了包含各个词的页码。
而数据库中的索引是一张表，其中注明了表中包含各个值的“行”所在的存储位置。
创建索引可以大大提高应用的系统性能、可以加快数据检索速度、可以加速表与表之间的连接、可以减少分组和排序的时间[8]。
3.4.1数据库的索引原则索引有助于提高检索的性能，但索引的增加也有其不利的一面，过多的索引会导致系统效率的降低，这是因为创建和维护索引需要耗费时间，同时需要占用一定的物理空间；数据进行正常维护（添加、删除和修改）时，索引也要动态维护，因此会降低数据的维护速度。
课程设计---小型数据库命令解析器、数据存储的设计与实现设计与实现
小型数据库——命令解析器、数据存储的设计与实现摘要当今时代，“数据”已经成为一种资源。
随着各种数据获取技术和数据库技术的迅速发展，人们积累的数据越来越多，如何更加合理的管理数据显得更加重要。
小型数据库就是模拟目前比较流行的一些大型数据库，实现通过在命令行输入相应命令来对数据进行存储，管理和查询。
该小型数据库MyDB包括两大模块：SQL命令解析器及数据存储模块。
SQL 命令解析器负责解析用户命令并完成用户对表的创建、删除、插入、更新等操作；数据存储模块的主要功能是保存和管理用户的数据。
整个系统是用C语言、采用模块化的程序设计思想实现的。
关键词：MyDB；命令解析；数据存储；C语言Minidatabase---- Design and Implementation of Command Interpreter andData StorageAbstractIn this information era, data has been a kind of resource. With the fast development of data getting technology and database technology, people accumulate more and more data. How to manage these data more rational become more and more important. Minidatabase is to simulate popular database at present and implement data storage, management and querying by inputting commands from command line.This Minidatabase ——MyDB includes two modules: SQL command parser and data storage. SQL command parser takes in change of parsing user commands and operating tables, such as creating a table, deleting a table, inserting elements into table and updating table. The primary function of data storage module is to save and manage user data. The whole system is designed with the idea of modularized programmer and developed with C program language.Key words:MyDB ; command parse ; data storage ; C program language目录论文总页数：24页1 引言 (1)1.1 数据库课程教学的现状 (1)1.2 研制DBMS的重要性 (1)1.3 MyDB的设计目标 (2)2 数据库理论 (2)2.1 数据元素的表示 (2)2.1.1字段 (2)2.1.2记录 (3)2.1.3块 (3)2.2 查询编译器 (3)3 MyDB的实现 (5)3.1 记录的定义 (5)3.2 命令解析模块 (6)3.2.1 词法分析器 (7)3.2.2 语法分析器 (11)3.2.3 SQL语句的实现 (13)3.3 基本表模块 (18)3.3.1数据组织 (18)3.3.2基本表的实现 (19)3.4 数据存储模块......................................... 错误！未定义书签。
基于内存数据库的HLR／AUC系统的设计与实现
２ｏ Ｏ ６年 ２月
实
验 科
学
与
技
术
第 １ 期
基 于 内存 数 据 库 的 Ｈ Ｒ Ａ Ｃ系统 的 设 计 与 实 现 ’ Ｌ／ Ｕ
陈佳妮”
（ 安 电子 科技 大学 西
西安
７０７ ） １０ １
摘 要 ：针 对基 于商用数 据库 的 ＨＬ ／ Ｕ 系统在 实时性 和安全 性方 面的 不足 ，提 出引入 内存 ＲＡ Ｃ
平 台 采 用 的 是 大 型 商 用 数 据 库 Ｏ Ａ Ｌ 或 Ｒ ＣＥ
［ 收稿日期】２０ — ９ ｌ ０５ ０ 一 ２
据库部件之间采用高速以太网互联 ，业务处理部件
・
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［ 作者简介］ 陈佳妮 （９ ８ ） １７ 一 ，女 ，硕士研 究生 ，研 究方 向为通信 网及 内存数据库技 术。
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４ ・— ７ － － —
维普资讯
Ｅ ｐｒ ｅ ｔ ｅｅｅ ｘｅ ｍ ｎ ｉｎｅ＆ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｉ Ｓ ｅｈ ｏｏ ｇ
２０ ０６年 ２月
第 １期
需要访问数据库部件才能完成业务处理 。在实际的
应用中 ，出现 了因为网络 、病毒或数据库部件 自身
１ 引言
归属位置寄存器 （ Ｌ Ｈ Ｒ）是移动通信 系统 的
中心数据库 ，它保存着所 有在该 Ｈ Ｒ登记 的移动 Ｌ 用户 的相关信息。鉴权 中心 （ Ｕ Ａ Ｃ）是 为了防止 非法 用 户 接 入 系统 而 设 置 的安 全措 施。通 常 把
Ｓ Ｌｅ ｅ，业务处理机负责移动应用部分 （ Ａ ） Ｑ Ｓｒ ｒ ｖ Ｍ Ｐ 的协议处理。系统结构如图 ｌ 所示。
数据库来解决该问题 ，并指出需要解决初始数据装入和数据一致性问题。同时设计并实现 了一种
网游内存数据库的设计（1）
⽹游内存数据库的设计（1）⽹络游戏的数据变动⽐较频繁，如果每次数据变动都刷往后端数据库，会导致数据库不负重荷。
在游戏逻辑和数据库间提供⼀层缓冲服务，有利于减轻这重压⼒.⾸先，⽹络游戏的数据在数据库中是以表的形式保存的，每个玩家的数据占⽤其中的⼀⾏或⼏⾏.以玩家基本属性为例：基本表: chainfo表结构:chaid,chaname,hp,mp,maxhp,maxmp ...为此，内存数据库将建⽴针对⾏集和⾏数据的抽象。
为了提⾼查询的效率，在内存中建⽴⼀个⼤的hash-table,hash-table中只⽀持两种数据结构:变长的list和定长的array.list⽤以表⽰集,array表⽰数据⾏.根据建⽴的逻辑索引，数据库中的⼀个表，在hash-table中可能会存放在多处.以玩家任务表为例:chaid,missionid ...chaid和missionid⼀起建⽴了⼀个唯⼀的数据库索引，但可以为它建⽴两个逻辑索引,chaid和chaid,missionid.这样，当⽤户上线时（假设⽤户id为1001），将导⼊所有chaid==1001的⾏，在hash-table中建⽴⼀个list,这个list中的每个元素都是⼀个array,每个array表⽰⼀个任务记录⾏,list就是这个玩家所有任务的集合,如果游戏逻辑需要获取这个玩家的任务列表，可以通过以下key获取"mission,chaid,1001".当然仅有⼀个⾏集是不够的，因为当⽤户的某个任务数据变动时，必须遍历list,找到正确的array再将变动更新到正确的array中.⽽⽹络游戏中最频繁的就是更新操作了，为了提⾼效率,为每⼀个任务⾏建⽴⼀个逻辑索引"chaid,missionid",将任务对应的数据⾏也存放在hash-table中，这样如果1001号玩家希望改变他的2号任务的数据，则可以发key="mission,chaid,missionid,1001,2"后跟变更数据.来改变2号任务的数据.下⾯贴出代码⽚段，介绍核⼼的存储数据结构.enum{INT8 = 0,INT16,INT32,INT64,DOUBLE,STRING,BINARY,};typedef struct basetype{int8_t type;//the real typevoid *data;}*basetype_t;struct db_type_string{struct basetype base;int32_t size;};struct db_type_binary{struct basetype base;int32_t size;};⾸先是基本的数据元素，也就是array可以存放的元素类型，分别是4种整型，double,字符串和⼆进制数据.enum{DB_LIST = 1,DB_ARRAY,};typedef struct db_element{struct refbase ref;int32_t hash_index;//index in global_tableint8_t type;}*db_element_t;db_element_t db_element_acquire(db_element_t,db_element_t);void db_element_release(db_element_t*);//represent a db rowtypedef struct db_array{struct db_element base;int32_t size;basetype_t* data;}*db_array_t;db_array_t db_array_create(int32_t size);db_array_t db_array_acquire(db_array_t,db_array_t);void db_array_clear(db_array_t);//clear the datavoid db_array_release(db_array_t*);//get/set one element of the db rowbasetype_t db_array_get(db_array_t,int32_t index);void db_array_set(db_array_t,int32_t index,basetype_t);struct db_node{list_node next;db_array_t array;};//represent db row settypedef struct db_list{struct db_element base;struct link_list *l;}*db_list_t;db_list_t db_list_create();db_list_t db_list_acquire(db_list_t,db_list_t);void db_list_release(db_list_t*);int32_t db_list_append(db_list_t,db_array_t);int32_t db_list_size(db_list_t);int32_t db_list_shrink(db_list_t);然后是array和list的定义，他们都继承⾃db_element_t,⽽hash_table中的元素正是db_element_t.array和list都实现了引⽤计数，这样当所有引⽤都释放时，可以被正确的销毁。
如何设计和实现一个简单的数据库系统
如何设计和实现一个简单的数据库系统设计和实现一个简单的数据库系统是一个复杂而又具有挑战性的任务。
这个数据库系统需要能够存储和管理大量的数据，并且能够支持对数据的快速和高效的访问。
在这篇文章中，我将详细介绍如何设计和实现一个简单的数据库系统，包括数据库的结构、数据存储方式、数据访问方式等方面。
1.数据库系统的结构设计首先，我们需要设计数据库系统的结构。
一个简单的数据库系统通常包括一个或多个数据表，每个数据表包含若干个字段，每个字段包含不同类型的数据。
在设计数据库系统的结构时，我们需要考虑到数据的组织方式、数据之间的关系以及数据访问的需求。
在设计数据库系统的结构时，我们可以采用实体-关系模型（Entity-Relationship Model，简称ER模型）进行建模。
ER模型是一种常用的数据库建模方式，用于描述数据之间的实体实例和实体之间的关系。
通过ER模型，我们可以清晰地描述数据之间的关系，从而更好地组织和管理数据。
在设计数据库系统的结构时，我们还需要考虑到数据的一致性和完整性。
数据一致性是指数据在不同场景下的统一性，数据完整性是指数据的有效性和正确性。
在设计数据库系统的结构时，我们需要考虑到如何确保数据的一致性和完整性，以及如何预防和处理数据的异常情况。
2.数据库系统的数据存储方式设计数据库系统的数据存储方式是数据库系统设计的一个重要方面。
不同的数据存储方式会影响数据库系统的性能和可扩展性。
常见的数据存储方式包括关系型数据库、非关系型数据库、内存数据库等。
关系型数据库是一种经典的数据库存储方式，它将数据存储在表格中，并使用结构化查询语言（SQL）进行数据查询和操作。
关系型数据库通常具有较好的数据一致性和完整性，并且支持复杂的数据查询和事务处理。
然而，关系型数据库在处理大规模数据时通常性能较低，并且难以进行水平扩展。
非关系型数据库是一种近年来兴起的数据库存储方式，它以文档、键值对等非结构化的数据形式进行存储，并且通常采用分布式存储方式进行数据存储和管理。
内存数据库的设计与实现-精品
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Data Page
记录1 当前页
……
库名称 分得总页数 库中包含的表数量 此项在映射文件的起 始位置 ……. 可包含的最大表数量
记录2
……
前一页 后一页 当前页
……
记录n-1 记录n
记录结构 前一个记录 2015年10月22日星期四 记录体 后一条记录
11
内存数据库的索引结构
2015年10月22日星期四
4
内存数据库概述
内存数据库（MMDB Main Memory Database）与 磁盘数据库（DRDB Disk Resident Database）的区别
传统的磁盘数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维 护数据的完整性、一致性，其性能目标是提高系统的吞吐量， 尽可能多的处理事务。内存数据库则通过特殊的数据组织和 访问方式，提高内存和CPU 的利用率、数据的访问效率。 数据的访问方式不同 即使磁盘数据库有足够大的缓冲区，可以将所有的数据一次 换入到缓冲区，也仍然不会获得内存的所有优点，因为其索 引依然是按照访问磁盘来设计的。即使所有数据都在缓冲区， 每次的数据访问依然要计算数据的物理地址，检查是否在缓 冲区等
2015年10月22日星期四 3
内存数据库概述
实现的可行性分析 随着半导体工艺的提高，内存的集成度越 来越高，计算机硬件也可以支持超大内存的 管理，这样将整个数据库或者数据库的一部 分常驻内存成为可能 现代的应用需求需要高性能的数据库提供 实时可靠的数据，像生产过程控制， CAD/CAM，指挥系统，航空航天，电力系 统等。使内存数据库有了的用武之地。
5
2015年10月22日星期四
现有系统的分析
支持内存数据库索引缓存优化的CST树的设计与实现
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｔ ｅ ｃ ｃ ｅｍ ｉｍａ ｃ ｒ ｂ ｅ ｏ ｄ ｘ ｉ ｉ ｍｏ ｙ ｄ ｔ ｂ ｓ ，ａｎ ｗ ｎ ｅ ａ ａ ｓｒ ｃ ｕ ｅｎ ｍｅ ｓ ｒ ｃ ｍｉ ｇ ａ ｈ ａ ｈ ｓ ｔ ｈ ｐ ｏ ｌｍ ｆｉ ｅ ｍａ ｎ ｍｅ ｒ ａ ａ ａ ｅ ｅ ｉ ｄ ｘ ｄ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ａ ｄ ｎ ｎ Ｃａ ｈ ｅ ｓｔ ｅ Ｔ－ｒ ｅ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｎ ｌ ｚｎ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ａ ａ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｄ ｔ ｉ ｄ ｄ ｓ ｒｐ ｉｎ ｏ ａ ａ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｃ ｅｓ ｎ ｉ ｖ ｔ ｅ ｓ ｉｔ ｏ ｕ ｅ ｙ ａ ａ ｙ ｉｇ ｐ ｅ ｅ ｔｉ ｄ ｘ ｄ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ａ ｌ ｅ ｃ ｉ ｔ ｎ ｄ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｉ ｅ ｏ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ａｇ ｒｔ ｍ ｒ ｌｏ ｇ ｖ ｍ Ｆ ｎ ｌ ｐ ｒ ｔ ｌｏ ｉ ｏ ｈ ａ ｅ ａｓ ｉ ｅ ｉａｌ ｙ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｃ ｅｓ ｎ ｉｉ ｅＴ－ ｒ ｅ ｉ ｅ ｔ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｒ ｐ ｒ ｉ ｆＣａ ｈ ｅ ｓｔ ｔ ｅ ｔ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｅ ｖ ｓ ｃ ｒ ｉｇｔ ｈ ｔｓ ａ ａ ｔｉ ｃ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ａ ｃ ｅｓ ｎ ｉｉｅＴ－ｒ ｅ ｃ ｕ ｄ ｒ ｄ ｃ ｈ ｉ ｓｏ ａ ｈ ｅ ｓｔ ｅｅ ｆ ｃ ｉ ｅｙ ａ ｄ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｕ ｔ ｅ ｔｄ ｔ ，ｉ Ｓ ｏ ｃｕ ｅ ｈ ｔ Ｃａ ｈ ｅ ｓｔｖ ｔ ｅ ｏ ｌ ｅ ｕ ｅｔ ｅ ｔ ｍｅ ｆ ｃ ｅｓ ｎ ｉ ｖ ｆｅ ｔ ｌ ｎ ｅ ｍｏ ｎ ｃ ｉ ｖ ｈ ｏ ａ ａ ｉ ｍａｌ ｈ ｎ ｅ ｔｎ ｎ ｅ ｅ ｉｇ ｓ ｅ ｄ ｏ ｃ ｅｓ ｎ ｉ ｖ ｔ ｅ ｓａ ｂ ｔｓｏ ｒ ｔ ａ ｈ ｔｏ ｔ ｅ ｉ ｈ ｕ ｒ ｆｄ ｔ ｓ ｌ，ｔ ｅ ｉ ｓ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｌｔｎ ｐ ｅ ｆＣａ ｈ ｅ ｓｔ ｅＴ－ ｒ ｅ ｉ ｉ ｌｗｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｆＴ－ ｒ ｅ ｗｈ ｌ ｔ ｅ ｑ ｅ ｙ ｓ ｉ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｃ ｅ ｓ ｎ ｉｉｅ Ｔ－ｒ ｅ ｉ ｑ ｉｋ ｒｔ ａ ｈ ｔ ｆ ｔ ｅ ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ａ ｏ ｎ ｆ ａ ａ ｉ ｌｒ ｅ ｈ ｓ ｒｉ ｇ，ｄ ｌｔ ｇ，ａ ｄ ｐ ｅ ｆＣａ ｈ ｅ ｓ ｔ ｔ ｅ ｓ ｕ ｃ ｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｒ ｅ ｖ ｏ Ｔ－ ｅ ｈ ｍ ｕ ｔｏ ｔ ａ ｇ ，ｔ ｅ ｉ ｅ ｔｎ ｄ ｓ ｎ ｅｅ ｉ ｎ ｎ ｑ ｅ ｙ ｓ ｅ ｄ ｏ ｃ ｅ ｓ ｎ ｉｉ ｅＴ－ ｒ ｅ ｉ ｕ ｃ ｒ ｔ ａ ｈ ｔｏ ｔ ｅ ． ｕ ｒ ｐ ｅ ｆＣａ ｈ ｅ ｓｔ ｔｅ ｓｑ ｉｋｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｆＴ－ｒ ｅ ｖ Ｋｅ ｏ ｄ ｍａｎ ｍ ｅ ｒ ａ ａ ａ ｅ ｙＷ ｒ ｓ ｉ ｍｏ ｙ ｄ ｔ ｂ ｓ ，Ｔ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔ ｅ ，ｉ ｄ ｘ，ｃ ｃ ｅ ｏ ｔ ｉ ｔｏ ａ ｈ ｐ ｉ ｚ ｉｎ ｍ ａ
最新-一个内存数据库模型的设计与实现-PPT文档资料
荣垂田
2019/4/13
1
主要内容
1. 课题背景 2. 内存数据库概述 3. 现有系统分析 4. 内存数据库服务器的设计与实现 5. 客户端软件开发包的设计 6. 系统配置与管理工具的设计与实现 7. 测试
2019/4/13
2
课题背景
随着电力系统的改革，电能量采集系 统的地位越来越重要，系统由单纯服务于 调度扩展到电力行业的计划、交易、营销 等专业，数据量由单纯的电量扩展到需量、 瞬时量、参变量等。 为适应电力系统的发展满足电力改革 的需求，决定在原有的电能量采集系统产 品的基础上，研发面向未来的新一代采集 系统。新系统要求系统的数据库具有高效 的、稳定的实时特性。
2019/4/13
7
改进方案
电表 电表 。。。。。。。 电表 电表
电量采集装置
电量数据采集模块
原始数据
数据加工模块
内存数据库 原始数据
DMIS
加工数据
2019/4/13 8
内存数据库服务器的设计与实现
内 存 数 据 库 系 统 结 构
用来管理来自客户端的请求，此 实现客户端请求的分 部分用来实现多线程并发服务器， 析和处理，包括SQL 对于客户端的每个请求只要在服 语句的处理，内存数 务器允许的情况下都有一个线程 应用程序需要或更新 与之对应 据访问，索引的更新 应用程序 应用程序 应用程序 等 过的数据，在数据库 系统配置与数据管理客户端 内存数据库访问接口软件包 正常工作期间常驻内 存，如索引、数据库 记录所有对数据库数 由系统配置和客户 记录数据库的运行 内存数据库连接池 信息、数据字典等 配置与管理服务 据有影响的操作的相 端管理程序生成， 状况，如是否为初 关信息，这个文件能 是对内存数据库的 内存数据库访问引擎 次启动，是否有未 够保证所有更新的持 定制，对内存数据 更新到磁盘的数据 久化即更新到磁盘数 内存数据区 库的运行起决定性 系 及其数量等 统 据库，以及故障后的 数据 字典 的作用。 监 恢复
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int member_sequence1; int member_sequence2; int operation_type; union { int value_int; char value_str[LENGTH]; } un; }Search_Parameter;
15
2015年10月22日星期四
服务器与客户端之间的通信协议
为了使内存数据库正常的工作，保证客户端与服务器 之间的通信，根据实际的工作需求制定了客户端与服务器 之间的通信协议。根据客户端请求的不同可以将通信过程 分为两类： 客户端请求连接 一类是返回结果不包含结果集的，例如 Update， Delete，Insert，Create等语句； 建立连接的过程 另一类请求是包含 Select查询语句的请求,这类请求通 常都要返回结果集以供客户端的应用程序使用。
客户端 服务器
按照通信协议通信 会话结束，连接断开
2015年10月22日星期四
16
服务器端 发送SQL请求
客户端
服务器
客户端
SQL语句分析 SQL语句分析结果反馈 SQL OK
发送SQL请求
SQL语句分析 SQL分析结果 SQL OK ACK 确认 使服务器继续执行 服务器执行操作 返回执行的结果
视 进 程 索引 库信息
磁盘数据库访问引擎 系统配置 运行记录 日志信息
系统物理数据库
2015年10月22日星期四
9
物理数据组织与管理
内存数据的物理组织方式是内存数据库实现的基础， 其存储结构、索引结构、中间数据存储结构都必须 考虑内存直接存取这一特征。
本系统的数据采用段页式组织方式和行存储模型， 段是逻辑段，其空间不一定连续，每个段存放一个 关系，也即存放一个表的全部数据，每个段由不同 的页组成,页是空间分配和回收的基本单位。
2015年10月22日星期四
18
故障恢复
为了保证操作的完整性和数据库的ACID特性，对数据库 所做的每一个影响数据库数据的操作都将被记录到日志文 件中，对于日志文件的记录使用WAL(Write-Ahead Log) 方法，即先将对表的操作记录到日志文件中，然后才进行 数据的操作。 数据库在启动的时候将建立两个日志文件，库中的每个表 在两个日志文件的任何一个中都有自己的记录日志的空间。 日志使用内存映射日志，数据库启动时首先将其中的一个 日志文件映射到内存，这样每个表都有自己的日志空间互 不影响，空间的大小可以由用户来设置，两个日志空间使 用Ping_Pang法轮换使用。日志空间(文件)的切换发生在 以下情况： （1）日志空间满 （2）日志监视线程检查发现当前日志空间中的记录量达 到用户的预定值 19 2015 10月 22 日星期四 年 （ 3 ）通过程序更改当前日志空间
在本次设计的数据库中使 用由B Tree和AVL 树发展来 的T Tree索引. T Tree索引既 具有B Tree存储效率高的优 点也有AVL 树查找速度快的 优点 操作通常会引起以下情况： 插入引起节点溢出 删除引起节点合并 树的平衡处理
T-Tree
父节点指针 … … 平衡因子 最小值 数据指针1 … … 数据指针n 最大值
2015年10月22日星期四
2015年10月22日星期四 3
内存数据库概述
实现的可行性分析 随着半导体工艺的提高，内存的集成度越 来越高，计算机硬件也可以支持超大内存的 管理，这样将整个数据库或者数据库的一部 分常驻内存成为可能 现代的应用需求需要高性能的数据库提供 实时可靠的数据，像生产过程控制， CAD/CAM，指挥系统，航空航天，电力系 统等。使内存数据库有了的用武之地。
数据库故障恢复的过程
1.根据系统配置文件进行数据库的重建和相关信息的初始 化。 2.检查运行记录文件。检查数据库是否为首次启动。根据 设计的要求，在数据库初次或者经过配置重新启动前要 运行初始化脚本将所有的文件信息初始化。如果是初次 起动则进入3；否则，无论是用户主动暂停运行还是被动 停止都要根据运行记录文件和日志文件以及系统配置文 件将两个日志文件中的操作更新到磁盘上。 3.根据系统配置文件，将需要的历史数据读入到内存数据 库。 4.将运行记录文件，日志文件映射到内存,并启动日志定 时监视进程。 5.进行提供服务前的初始化工作。
一个内存数据库模型的设计与实现
荣垂田
2015年10月22日星期四
1
主要内容
1. 课题背景 2. 内存数据库概述 3. 现有系统分析 4. 内存数据库服务器的设计与实现 5. 客户端软件开发包的设计 6. 系统配置与管理工具的设计与实现 7. 测试
2015年10月22日星期四
2
课题背景
随着电力系统的改革，电能量采集系 统的地位越来越重要，系统由单纯服务于 调度扩展到电力行业的计划、交易、营销 等专业，数据量由单纯的电量扩展到需量、 瞬时量、参变量等。 为适应电力系统的发展满足电力改革 的需求，决定在原有的电能量采集系统产 品的基础上，研发面向未来的新一代采集 系统。新系统要求系统的数据库具有高效 的、稳定的实时特性。
分包 打包
结果确认 使服务器继续执行 数据库访问操作 返回结果集的大小 客户端根据情况申请空间 准备接受确认
无返回结果集
发送数据包 接受数据包 判断是否发送完毕 接收确认
有返回结果集
2015年10月22日星期四
会话结束 返回结果集的应用
17
事务与并发控制
事务是用户定义的一个数据库操作的序列，这些操作 要么全作要么全不做，是一个不可分割的工作单位。 在关系数据库中可以是一条SQL语句，一组SQL语句 或整个程序。在本内存数据库中把每一个客户端的请 求也即SQL语句作为一个事务来处理。 数据库是一个共享的资源，可以供多个用户使用。在 这样的系统中，同一时刻并行运行的事务数可达数百 个,然而这样事务的ACID特性可能遭到破坏，为了保 证数据库的一致性，DBMS需要对并发操作进行正确 的调度――数据库的并发调度机制。 并发控制就是要用正确的方式调度并发操作，使每一 个用户事务的执行不受其他事务的干扰，采用的主要 技术是封锁机制。
5
2015年10月22日星期四
现有系统的分析
当前电量采集系统分析
电表 电表 。。。。。。。 电表 电表
电量采集装置
电量数据采集模块
DMIS
数据加工模块
原始数据
加工数据
2015年10月22日星期四
6
现有系统的分析
根据当前的形势分析，现有系统将面临以下的挑战
实时数据的存储
以某电网公司现有的电量数据为例，每天的电量表底数据、时段 电量数据、加工统计数据就有上百万条记录，若加上需量、瞬时量、 参变量等数据，每天的数据量可达到近千万级 。
2015年10月22日星期四
7
改进方案
电表 电表 。。。。。。。 电表 电表
电量采集装置
电量数据采集模块
原始数据
数据加工模块
内存数据库 原始数据
DMIS
加工数据
8
2015年10月22日星期四
内存数据库服务器的设计与实现
内 存 数 据 库 系 统 结 构
用来管理来自客户端的请求，此 实现客户端请求的分 部分用来实现多线程并发服务器， 析和处理，包括SQL 对于客户端的每个请求只要在服 语句的处理，内存数 务器允许的情况下都有一个线程 应用程序需要或更新 与之对应 据访问，索引的更新 应用程序 应用程序 应用程序 等 过的数据，在数据库 系统配置与数据管理客户端 内存数据库访问接口软件包 正常工作期间常驻内 存，如索引、数据库 记录所有对数据库数 由系统配置和客户 记录数据库的运行 内存数据库连接池 信息、数据字典等 配置与管理服务 据有影响的操作的相 端管理程序生成， 状况，如是否为初 关信息，这个文件能 是对内存数据库的 内存数据库访问引擎 次启动，是否有未 够保证所有更新的持 定制，对内存数据 更新到磁盘的数据 久化即更新到磁盘数 内存数据区 库的运行起决定性 系 及其数量等 统 据库，以及故障后的 数据 字典 的作用。 监 恢复
更新到磁盘
暂停信号处理
是
停止服务 多 线 程 处 理
定时器处理程序
请求处理
定时器处理程序
日志处理
特殊表处理
13
并发服务器的创建
内存数据库服务器必须一直的工作，随时接收客 户端的请求和数据，因而不能受外界信号的影响， 所以把内存数据的主进程创建为守护进程。守护进 程是脱离于终端并且在后台运行的进程，只要系统 没有关机或者崩溃，守护进程将在系统中不间断地 运行。 该服务器是多线程服务器，对于客户端的每一个 连接请求服务器端都有一个线程为之提供服务。 线程的管理由线程池来实现，以连接为背景，主要 包括：线程的创建及预创建，线程的分配，回收以 及销毁。
数据访问的实时性
随着实时交易、实时核算的需求，要求系统的数据采集、数据加 工、系统监控等子系统都要具有较高的实时性，也就是说数据采集后 要快速存入数据库以备各种统计、报表的数据加工之用；统计后的各 种报表要通过快速的数据访问呈现给用户。
数据库系统负荷
新一代的电量系统不仅为调度专业服务，还要为电力系统的其它 专业的系统提供数据，外系统对电量系统数据的访问必定增大电量系 统数据库的负荷。
2015年10月22日星期四
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内存数据库概述
内存数据库（MMDB Main Memory Database）与 磁盘数据库（DRDB Disk Resident Database）的区别
传统的磁盘数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维 护数据的完整性、一致性，其性能目标是提高系统的吞吐量， 尽可能多的处理事务。内存数据库则通过特殊的数据组织和 访问方式，提高内存和CPU 的利用率、数据的访问效率。 数据的访问方式不同 即使磁盘数据库有足够大的缓冲区，可以将所有的数据一次 换入到缓冲区，也仍然不会获得内存的所有优点，因为其索 引依然是按照访问磁盘来设计的。即使所有数据都在缓冲区， 每次的数据访问依然要计算数据的物理地址，检查是否在缓 冲区等