Perst嵌入式數據庫存儲結構分析與研究
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引言
Perst是McObject公司發布的一款非常袖珍的開源嵌入式數據庫，是一個簡單，快速，便捷，面向對象，適合java與.Net的數據庫。Perst不需要專門的編譯器與預處理器，支持ACID事務[2]。對于在資源受限的移動設備（如手機，PDA等）上存儲大量數據和對數據進行頻繁的I/O操作往往要消耗很多的設備資源。由于移動設備內存小，性能較差，如果采用關系數據庫（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數據庫正是為這類設備研究開發的，它們是如何在資源受限的設備上完成大量數據的訪問操作。其實這些設備的系統資源主要消耗在從磁盤上讀取數據的 I/O操作。如何提供一種有效的文件存儲策略來降低對磁盤的I/O操作是嵌入式數據庫軟件設計的主要任務。文章將著重介紹Perst嵌入式數據庫的文件存儲策略和B+樹索引結構[3]。
1 Perst基本概念介紹
1.1 頁Page
Perst對數據庫文件的基本操作都是以頁為單位進行的。這些基本操作包括：內存分配，從數據庫文件中讀取數據，將內存中的數據寫入文件等。Perst一頁默認的大小是4K。
1.2 對象標識符OID
Perst創建的每個對象都是可以持久化的，即它可以被保存在數據庫文件中。每個持久化的對象都會用對象標識符（OID）引用，通過對象標識符，程序可以從數據庫文件中找到該對象在文件中實際存放位置。
1.3 Root Object
Perst的每個數據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據庫文件中的所有索引結構。通過這個類，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數據庫文件開始的第一頁中，前139個字節存放Perst數據庫使用情況和數據庫當前狀態等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個字節意義
01 | 01 | 02 |
1 byte | 1 byte | 1 byte |
root數組的下標 | 數據庫文件被不正常關閉？ | 數據庫版本 |
表2.2數組root[0]結構
00 00 00 00 00 01 40 00 | 00 00 00 00 00 00 10 00 | 00 00 00 00 00 00 A0 00 |
8 bytes | 8 bytes | 8 bytes |
database file size | offset of object index | offset of shadow index |
00 00 00 00 00 00 00 00 | 00 00 12 00 | 00 00 12 00 |
8 bytes | 4 bytes | 4 bytes |
size used by objects | size of object index | size of object index |
00 00 10 01 | 00 00 00 00 | 00 00 00 02 |
4 bytes | 4 bytes | 4 bytes |
used part of the index | L1 list of free descriptors | 最后分配的位圖頁的索引 |
00 00 00 00 | 00 00 00 00 | 00 00 00 00 |
4 bytes | 4 bytes | 4 bytes |
OID of root object | List of class descriptors | 對象索引中擴展位圖頁的開始 |
數組root[1]是root[0]的備份，每個元素對應的意義相同
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