闪存数据库:现状、技术与展望

随着闪存存储技术的发展,闪存已经广泛应用于各种移动设备、PC机和服务器中.作为一种完全不同于磁盘的新型存储介质,闪存具有非易失、高速读写、抗震、低功耗、高存储密度等物理特性,这使得基于闪存的数据管理问题成为新的挑战.数据库系统是数据管理的重要技术,将现有的数据库系统直接移植到闪存上并不能充分发挥其硬件特性,设计实现基于闪存的数据库系统是当前的一个研究热点.文中介绍了闪存的特性和闪存转换层;总结了缓冲区、索引、查询和事务等数据库关键技术;讨论了基于闪存的混合存储数据管理.最后,基于该领域亟待解决的诸多问题,指出了未来的研究方向.

基于固态硬盘内部并行的数据库表扫描与聚集

随着基于闪存的固态硬盘在个人计算机和企业服务器上的广泛应用,固态硬盘受到学术界和工业界越来越多的关注.除了具有闪存存储器的优良特性之外,固态硬盘内部还具有丰富的并行特性.传统数据库系统的物理操作表扫描和上层聚集操作是针对磁盘的机械特性和对称读写特性而设计的,并不能发挥固态硬盘内部并行特性的优势.文中首先将固态硬盘作为一个黑盒进行探测以了解其内部的并行特性.在此基础上,对传统数据库表扫描操作进行相应的改进,提出一种并行表扫描模型ParaSSDScan以充分利用固态硬盘内部丰富的并行特性.其次,基于并行表扫描模型,文中还提出一种高效的并行聚集操作模型ParaSSDAggr,并利用该聚集操作模型实现几种常见聚集操作.最后,通过实验表明并行表扫描和并行聚集操作的性能较之传统数据库表扫描和聚集操作的性能分别提高了3倍和4倍,同时实验结果还表明并行聚集操作对内存的需求不大.并行表扫描和并行聚集操作大大提高了表扫描和聚集操作的性能,充分说明了固态硬盘内部并行特性的优越性.

一种闪存敏感的多级缓存管理方法

基于闪存的固态硬盘(solid state driver,简称SSD)已经广泛应用于各种移动设备、PC机和服务器.与磁盘相比,尽管SSD具有数据存取速度高、抗震、低功耗等优良特性,但SSD自身也存在读写不对称、价格昂贵等不利因素,这使得SSD短期内不会完全取代磁盘.将SSD和磁盘组合构建混合系统,可以发挥不同的硬件特性,提升系统性能.基于MLC型SSD和SLC型SSD之间的特性差异,提出了一种闪存敏感的多级缓存管理策略——FAMC.FAMC将SSD用在内存和磁盘之间作扩展缓存,针对数据库系统、文件管理中数据访问的特点,有选择地将内存牺牲页缓存到不同类型的SSD.FAMC同时考虑写请求模式和负载类型对系统性能的影响,设计实现对SSD友好的数据管理策略.此外,FAMC基于不同的数据置换代价提出了适用于SSD的缓冲区管理算法.基于多级缓存存储系统对FAMC的性能进行了评测,实验结果表明,FAMC可以大幅度降低系统响应时间,减少磁盘I/O.

基于变异技术的程序故障自动化修复方法

结合故障定位技术,提出了一种基于变异的程序故障自动化修复方法,并采用该方法阐释了C程序表达式故障的变异修复机制,研制了C程序故障自动化修复辅助工具。通过对实际故障系统案例的分析,证明了方法的有效性。