Perst嵌入式數據庫存儲結構分析與研究

引言

Perst是McObject公司發(fā)布的一款非常袖珍的開(kāi)源嵌入式數據庫，是一個(gè)簡(jiǎn)單，快速，便捷，面向對象，適合java與.Net的數據庫。Perst不需要專(zhuān)門(mén)的編譯器與預處理器，支持ACID事務(wù)[2]。對于在資源受限的移動(dòng)設備（如手機，PDA等）上存儲大量數據和對數據進(jìn)行頻繁的I/O操作往往要消耗很多的設備資源。由于移動(dòng)設備內存小，性能較差，如果采用關(guān)系數據庫（如 SQLServer2000，Oracle）管理數據，僅靠其有限的內存資源是不能運行這些數據庫管理系統的，這樣就有必要采用一些特殊的數據庫系統。 Perst數據庫正是為這類(lèi)設備研究開(kāi)發(fā)的，它們是如何在資源受限的設備上完成大量數據的訪(fǎng)問(wèn)操作。其實(shí)這些設備的系統資源主要消耗在從磁盤(pán)上讀取數據的 I/O操作。如何提供一種有效的文件存儲策略來(lái)降低對磁盤(pán)的I/O操作是嵌入式數據庫軟件設計的主要任務(wù)。文章將著(zhù)重介紹Perst嵌入式數據庫的文件存儲策略和B+樹(shù)索引結構[3]。

1 Perst基本概念介紹

1.1 頁(yè)Page

Perst對數據庫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：內存分配，從數據庫文件中讀取數據，將內存中的數據寫(xiě)入文件等。Perst一頁(yè)默認的大小是4K。

1.2 對象標識符OID

Perst創(chuàng )建的每個(gè)對象都是可以持久化的，即它可以被保存在數據庫文件中。每個(gè)持久化的對象都會(huì )用對象標識符（OID）引用，通過(guò)對象標識符，程序可以從數據庫文件中找到該對象在文件中實(shí)際存放位置。

1.3 Root Object

Perst的每個(gè)數據庫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)中定義了數據庫文件中的所有索引結構。通過(guò)這個(gè)類(lèi)，程序可以定位到數據庫文件中的所有記錄對象。

2 數據庫Header信息的存儲格式

Perst數據庫文件開(kāi)始的第一頁(yè)中，前139個(gè)字節存放Perst數據庫使用情況和數據庫當前狀態(tài)等Header信息。它在文件中的數據結構如圖2.1所示。表2.1到2.4對圖2.1中Header信息中的每個(gè)數據做了詳細分析。數據意義如表所示。

圖2.1 數據庫的Header信息

表2.1 數據庫Header信息前3個(gè)字節意義

表2.2數組root[0]結構

數組root[1]是root[0]的備份，每個(gè)元素對應的意義相同