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內(nèi)存數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換(數(shù)據(jù)庫)

時間:2022-11-04 10:30:02 | 來源:信息時代

時間:2022-11-04 10:30:02 來源:信息時代

    內(nèi)存數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換 : 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中內(nèi)存版本與版本間的數(shù)據(jù)交換。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫并非任何時候其整個數(shù)據(jù)庫都在內(nèi)存,因此存在著M-DB與S-DB兩個版本之間的數(shù)據(jù)I/O,稱為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。其交換策略與方法如下:
1. 策略分析
內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的定義未要求(也不應(yīng)該要求)內(nèi)存要足夠大,以致整個數(shù)據(jù)庫都始終在內(nèi)存,故系統(tǒng)仍然要借助外存的能力,通過提供一種內(nèi)外存數(shù)據(jù)交換策略來支持MMDB的實現(xiàn)。具體分析如下:
(1)易變性高的數(shù)據(jù)要常駐內(nèi)存0-DB中,一般不要交換出去。
(2)活躍或高頻數(shù)據(jù)應(yīng)留駐內(nèi)存0-DB中,一般不應(yīng)交換出去。
(3)立即流行數(shù)據(jù)在第一個處理請求之前不能被交換出去,因為它“立即”被存取。
(4) 高優(yōu)先級事務(wù)的數(shù)據(jù)在事務(wù)的活動期間不要被交換出去。為此,可給內(nèi)存中的每一數(shù)據(jù)賦以“優(yōu)先級天花板”,即存取它的各事務(wù)的優(yōu)先級最高者,每當(dāng)要交換時,選取“優(yōu)先級天花板”的當(dāng)時最低者換出。
(5)短暫數(shù)據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)最好不要換出。短暫或臨時數(shù)據(jù)不久就會過時(成為無用),交換反而增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。關(guān)鍵數(shù)據(jù)至關(guān)重要,要保證對它的存取的及時有效性;另一方面,每當(dāng)這種數(shù)據(jù)變更時,都必須保留穩(wěn)定(非易逝)副本,這已提供了一種交換時機。
綜合上述因素,可構(gòu)造一個對于任一數(shù)據(jù)x的“交換函數(shù)”:


其中,V(x)是x的有效期,q(x)為x的平均存取頻率,c(x)為x的流行性程度(即可延遲處理的延時長度);pc(x)>0為x的“優(yōu)先級天花板”,其值越大,優(yōu)先級就越低; D(x)表示x的永久性程度(即需保存的時間長度),k(x)為x的關(guān)鍵性程度,當(dāng)k(x)<0時,則表明x剛變更,需留穩(wěn)定副本,正是好的交換時機。wi(i=1,2,…,6)為加權(quán)系數(shù),需要針對系統(tǒng)的實際情況和應(yīng)用語義,靈活動態(tài)地確定。每當(dāng)有交換要求時,計算各SW(x)的值,取其最大者交換出內(nèi)存。對于給定的x,其SW(x)的值將隨時間的推移和活動事務(wù)的不同而變化,因為式中的各項都是動態(tài)變化的。因此,SW(x)難以靜態(tài)計算。
2.基于事務(wù)預(yù)分析處理的交換方法
基于對事務(wù)的預(yù)分析處理可以知道事務(wù)所需數(shù)據(jù)集、這些數(shù)據(jù)的處理時機及存取順序,從而可在需要時較準(zhǔn)確地進行內(nèi)外存的數(shù)據(jù)交換。
(1)數(shù)據(jù)的多映像: 進行交換的數(shù)據(jù)單位可以是單個元組(記錄)、元組集(頁或塊)、關(guān)系(文件)等。為了便于討論,引入抽象的“數(shù)據(jù)庫片”來統(tǒng)一描述存儲數(shù)據(jù)的單位。一個MMDB(M-DB和S-DB)是“數(shù)據(jù)庫片”的集合,每一數(shù)據(jù)庫片在不同的時候有不同的狀態(tài)(值),每一狀態(tài)稱為一種映像,在時刻t,數(shù)據(jù)庫片x可能有的映像有三種:①當(dāng)前映像CUI[x,t](current image): 若x當(dāng)前在M-DB,則CUI[x,t]就是它當(dāng)前在內(nèi)存的狀態(tài);若x當(dāng)前不在M-DB,則CUI[x,t]為x在S-DB中的狀態(tài),即與其后備映像相同。②后備映像BAI[x,t](backup image): 對于時刻t,x在S-DB中的狀態(tài)。③提交映像COI[x,t](commited image): 到時刻t為止,最后一個提交事務(wù)對x所產(chǎn)生的映像。顯然,它與CUI[x,t],BAI[x,t]都可能不同。
(2)交換策略: 一個事務(wù)經(jīng)過預(yù)分析處理后可表示為T={Pi|Pi為數(shù)據(jù)庫存取過程,1≤i≤n}。對于任何一個T,各Pi之間存在一種執(zhí)行時序關(guān)系,不失一般性地設(shè)其為P1,P2,…,Pn,則T的存取數(shù)據(jù)序列便為D(T)={D(P1),D(P2),…,D(Pn)},其存取時間序列為τ(T)={τ(P1),τ(P2),…,τ(Pn)},其中D(Pi)為Pi的存取數(shù)據(jù)集。稱偶集HT=(D(T),τ(T))為T的數(shù)據(jù)庫存取經(jīng)歷。
若一個交換策略能使事務(wù)T的HT中避免取進已在M-DB中的片、換出已在S-DB中的片以及重復(fù)出進的情形,則稱為是“合理的”; 若能保證T在任何時刻τ(Pi),其所需數(shù)據(jù)集D(Pi)已在M-DB中,則稱為是“有效的”。若一個交換策略既是合理又是有效的,且能保證在時刻τ(Pi)的每一換進片是所需數(shù)據(jù)D(Pi)的CUI[D,τ]對BAI[D,τ]的更新部分,換出的片數(shù)正是內(nèi)存可用空間不足的片數(shù),則稱為是“理想的”??梢宰C明對應(yīng)一個事務(wù)的數(shù)據(jù)庫存取經(jīng)歷的“理想”交換策略是最佳的。
(3)交換策略評價: 對于一個給定事務(wù)T的數(shù)據(jù)庫存取經(jīng)歷(D(T),τ(T)),稱對偶序列(R,G)為一個交換,其G=(G1,G2,…,Gm)和R=(R1,R2,…,Rm)分別為換進和換出的數(shù)據(jù)庫片序列。其性能可從下列方面來評價: ①存取代價 即讀入和寫出的MDB的數(shù)據(jù)庫片數(shù)為:COSTs=|Gi|+|Ri|。②處理時間代價為:COSTt=tG×|Gi|+tR×|Ri|, 其中,tG和tR分別為讀入和寫出一數(shù)據(jù)庫片所需時間。③平均內(nèi)存需求量為:COSTm=1/(pt)m(t)dt,其中,m(t)是對應(yīng)事務(wù)要求的數(shù)據(jù)庫片數(shù)的時間函數(shù),pt為執(zhí)行該事務(wù)的各預(yù)取過程P′i所需總時間,即pt=tG×|Gi|, 或者也可用時空矩來衡量:COSTtm=pt×COSTm=m(t)dt。

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