Perst嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲結(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源嵌入式數(shù)據(jù)庫，是一個簡單，快速，便捷，面向?qū)ο螅m合java與.Net的數(shù)據(jù)庫。Perst不需要專門的編譯器與預(yù)處理器，支持ACID事務(wù)[2]。對于在資源受限的移動設(shè)備（如手機(jī)，PDA等）上存儲大量數(shù)據(jù)和對數(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。由于移動設(shè)備內(nèi)存小，性能較差，如果采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫（如 SQLServer2000，Oracle）管理數(shù)據(jù)，僅靠其有限的內(nèi)存資源是不能運行這些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的，這樣就有必要采用一些特殊的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 Perst數(shù)據(jù)庫正是為這類設(shè)備研究開發(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)的訪問操作。其實這些設(shè)備的系統(tǒng)資源主要消耗在從磁盤上讀取數(shù)據(jù)的 I/O操作。如何提供一種有效的文件存儲策略來降低對磁盤的I/O操作是嵌入式數(shù)據(jù)庫軟件設(shè)計的主要任務(wù)。文章將著重介紹Perst嵌入式數(shù)據(jù)庫的文件存儲策略和B+樹索引結(jié)構(gòu)[3]。

1 Perst基本概念介紹

1.1 頁Page

Perst對數(shù)據(jù)庫文件的基本操作都是以頁為單位進(jìn)行的。這些基本操作包括：內(nèi)存分配，從數(shù)據(jù)庫文件中讀取數(shù)據(jù)，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入文件等。Perst一頁默認(rèn)的大小是4K。

1.2 對象標(biāo)識符OID

Perst創(chuàng)建的每個對象都是可以持久化的，即它可以被保存在數(shù)據(jù)庫文件中。每個持久化的對象都會用對象標(biāo)識符（OID）引用，通過對象標(biāo)識符，程序可以從數(shù)據(jù)庫文件中找到該對象在文件中實際存放位置。

1.3 Root Object

Perst的每個數(shù)據(jù)庫文件都必須有且只能有一個稱作Root Object的類。在這個類中定義了數(shù)據(jù)庫文件中的所有索引結(jié)構(gòu)。通過這個類，程序可以定位到數(shù)據(jù)庫文件中的所有記錄對象。

2 數(shù)據(jù)庫Header信息的存儲格式

Perst數(shù)據(jù)庫文件開始的第一頁中，前139個字節(jié)存放Perst數(shù)據(jù)庫使用情況和數(shù)據(jù)庫當(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對圖2.1中Header信息中的每個數(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)庫的Header信息

表2.1 數(shù)據(jù)庫Header信息前3個字節(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，每個元素對應(yīng)的意義相同