数据库结果集缓存的研究与实现

论文摘要

随着社会信息化程度越来越高,各种各样的应用系统处理的数据量也就越来越大,因此,怎样提高数据库访问的响应速度就显得尤为重要。结果集缓存就是一种能够提高数据库响应速度的查询优化技术。结果集缓存把查询结果或者查询的中间结果存储在内存中,用户在进行查询操作时,可以通过直接匹配的方法,从内存中获取所需要的数据,避免了直接访问大量的原始基表以及耗时的连接操作,有效的提高了查询的执行效率。本文首先介绍了结果集缓存的概念,并阐述在查询系统中结果集缓存所处的位置。其次研究了实现结果集缓存需要的三个技术点:内存空间管理;事务管理以及缓存一致性管理。在这些研究中,提出了适用于结果集缓存的改进算法。最后在国产数据库Oscar上设计并实现了服务器端结果集缓存,重点对内存分配算法,内存索引算法,缓存替换策略,缓存失效处理,并发控制做了深入研究。并对客户端结果集缓存的主要技术难点缓存一致性算法,提出了解决方案和详细设计。本文的组织结构是:首先介绍了结果集缓存的概念,对Oracle数据库的结果集缓存功能做了调研分析,结合国产数据库Oscar分析了实现结果集缓存的可行性;其次分析实现结果集缓存需要解决的技术难题;最后在论文其他章节就这些难题,给出了适用于结果集缓存的算法和策略。经测试表明,本文设计的结果集缓存,在数据变更较少查询请求较多的应用环境下,提升了数据库的查询响应性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的重要意义
• 1.3 本文的主要内容和工作
• 第2章 结果集缓存概述
• 2.1 结果集缓存概念
• 2.2 ORACLE结果集缓存介绍
• 2.2.1 服务器端结果集缓存
• 2.2.2 客户端结果集缓存
• 2.3 结果集缓存在OSCAR数据库中实现的可行性分析
• 2.3.1 Oscar数据库简介
• 2.3.2 Oscar数据库查询流程
• 2.4 结果集缓存研究的问题
• 第3章 结果集缓存的内存空间管理
• 3.1 动态内存分配
• 3.1.1 内存碎片
• 3.1.2 内存分配策略研究
• 3.1.3 结果集缓存所采用的内存分配策略
• 3.2 内存索引
• 3.2.1 索引算法
• 3.2.2 索引算法分析
• 3.2.3 动态散列哈希算法
• 3.3 缓存替换策略
• 3.3.1 现有缓存替换策略研究
• 3.3.2 基于代价函数的缓存替换算法
• 第4章 结果集缓存的事务管理
• 4.1 事务的概念
• 4.2 失效处理机制
• 4.3 数据恢复机制
• 4.4 结果集访问并发控制机制
• 4.4.1 数据库并发控制
• 4.4.2 结果集缓存的并发控制分析
• 第5章 缓存一致性研究与客户端设计
• 5.1 客户端缓存一致性分析
• 5.1.1 强缓存一致性
• 5.1.2 弱缓存一致性
• 5.1.3 两者的分析比较
• 5.2 客户端结果集缓存概要设计
• 5.2.1 模块概述
• 5.2.2 模块实现方案
• 5.3 客户端结果集缓存详细设计
• 5.3.1 服务器端缓存控制模块的实现
• 5.3.2 客户端缓存管理模块的实现
• 第6章 系统测试
• 6.1 测试环境设置
• 6.2 测试数据设置
• 6.3 测试结果
• 6.4 测试结果分析
• 总结与展望
• 1.论文总结
• 2.展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果