基于闪存的日志结构多版本存储引擎研究

摘要

闪存作为一种新的存储介质，凭借其性能上的优势，真正逐步代替磁盘。传统的数据库存储引擎是基于磁盘的特性设计的，而闪存与磁盘在特性上的差异决定了现有的存储引擎不能充分发挥闪存的性能优势。
　　为此，本文提出了一种基于闪存的日志结构多版本存储引擎(Flash-basedLog-structuredMultiVersionstorageengine，FLMV)，其利用了日志结构文件所具备的顺序写特点和闪存随机读性能好的优势，将数据全部存储在日志，表和索引中只保存对这些日志记录的目录项。FLMV对于数据的更新操作都转化为一条日志顺序写入日志末尾，并且通过在内存中建立哈希表和B+树的方式提高对日志的访问效率。
　　此外针对OLTP型应用的特点，采用延时物化，批量回刷技术——将事务产生的日志先缓存在其私有缓冲区中，然后在提交时批量刷回日志文件，不仅减少了日志的写入次数，也实现了日志按事务聚集的目的。此外，采用日志压缩技术，将多条日志进行打包并用LZW算法压缩，进一步提高了FLMV的性能。
　　通过实验验证，FLMV相较于其他存储引擎在写性能上优势较明显，而在读性能上无明显劣势;并且实验也验证了本文采用的两种优化方式确实提高了FLMV的性能。

目录

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景与动机

1．2 研究内容与贡献

1．2．1 基于闪存的日志结构多版本存储引擎

1．2．2 基于闪存的日志结构多版本数据库存储引擎优化

1．3 论文结构

1．4 本章小结

第2章 相关工作

2．1 引言

2．2 闪存介质特性

2．2．1 无机械延迟

2．2．2 读写速度不对称

2．2．3 重写前必须先擦除

2．2．4 擦除次数有限

2．3 闪存数据库的研究进展

2．3．1 闪存数据库数据组织研究

2．3．2 日志结构文件系统在闪存中的研究

2．4 多版本数据库存储引擎

2．4．1 数据库存储引擎架构

2．4．2 数据库多版本存储引擎实现与分析

2．5 本章小结

第3章 基于闪存的日志结构多版本存储引擎架构

3．1 引言

3．2 现有数据库多版本存储引擎在闪存上的不足

3．3 设计准则

3．4 FLMV整体架构

3．5 本章小结

第4章 FLMV操作流程

4．1 引言

4．2 数据的访问

4．2．1 表的访问

4．2．2 索引的访问

4．3 数据的更新

4．3．1 插入

4．3．2 删除

4．4 检查点

4．5 恢复

4．6 垃圾回收

4．7 FLMV理论分析

4．8 本章小结

第5章 FLMV针对OLTP的优化

5．1 引言

5．2 OLTP简介

5．3 按事务聚集日志

5．4 LZW压缩日志

5．5 本章小结

第6章 实验结果及性能评估

6．1 引言

6．2 实验准备

6．2．1 实验环境

6．2．2 实验数据

6．3 IO性能对比

6．3．1 写性能对比

6．3．2 读性能对比

6．4 两种优化对FLMV的性能影响

6．4．1 按事务聚集对性能的影响

6．4．2 压缩日志对性能影响

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 本文工作总结

7．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢