ZB^(+)-tree:一种ZNS SSD感知的新型索引结构

ZNS SSD是近年来提出的一种新型固态硬盘(solid state drive,SSD),它以分区(Zone)的方式管理和存取SSD内的数据.相比于传统SSD,ZNS SSD可以有效提升SSD的读写吞吐,降低写放大,减少SSD的预留空间.但是,ZNS SSD要求Zone内必须采用顺序写模式,并且Zone上的空间分配、垃圾回收等任务都需要用户自行控制.ZNS SSD的这些特性对于传统数据库系统的存储管理、索引、缓存等技术均提出了新的挑战.针对如何使传统的B^(+)-tree索引结构适配ZNS SSD的问题,提出了一种ZNS SSD感知的新型索引结构——ZB^(+)-tree(ZNS-aware B^(+)-tree).ZB^(+)-tree是目前已知的首个ZNS SSD感知的索引,它以B^(+)-tree为基础,利用ZNS SSD内部支持少量随机写的常规Zone(conventional zone,Cov-Zone)和只支持顺序写的顺序Zone(sequential zone,Seq-Zone),通过常规Zone来吸收对ZNS SSD的随机写操作.ZB^(+)-tree将索引节点分散存储在常规Zone和顺序Zone中,并为2种Zone内的节点分别设计了节点结构,使ZB^(+)-tree不仅能够吸收对索引的随机写操作,而且又可以保证顺序Zone内的顺序写要求.在实验中利用null_blk和libzbd模拟ZNS SSD设备,并将现有的CoW B^(+)-tree修改后作为对比索引.结果表明,ZB^(+)-tree在运行时间、空间利用率等多个指标上均优于CoW B^(+)-tree.

B^+-Tree的改进算法在可复用软构件库中的应用

文章通过对B+-Tree索引算法的改进,将其应用到可复用软构件库中。该改进算法继承了B+-Tree的优点,结合可复用软构件库的特点,将构件库多维数据索引转化为B+-Tree一维数据索引进行存储、查询。通过对比分析,证明了该构件库索引算法大大改进了构件库中构件的查找效率。

一种新的分布式并行索引树——DPB^+-Tree

随着数据规模的增大,查询越来越复杂,分布式并行索引以其高性能而逐渐成为解决复杂查询问题的有效手段。本文提出一种适合于分布式并行的新索引树结构——DPB^+-Tree,该索引树以B^+树和 hash结构为基础,其叶子结点被组织为有n个散列表元的hash表链,从树的根结点到叶子结点,结点副本数量逐渐减少,并且其数量的变化是动态的。对DPB^+-Tree响应时间的仿真结果表明 DPB^+-Tree系统提高了系统的查询效率,与其它相关策略,如CPB方法比较具有较明显优势。

并行B^+-tree的存储结构及其操作

The techniques and methods for implementing parallel B+ -tree are firstpresented. Then, the parallel algorithms for data maintenance of B+ -tree, parallelalgorithms for maintaining schemes of the relations with parallel B+ - tree indices, and theparallel data operation algorithms based on the B+ -trees are propised. The proposedparallel B+ -trees and related parallel algorithms have been used in a parallel relationaldatabase system designed and implemented by the author. It is shown in practicethat the proposed parallel B+ -tree and algorithms are very efficient and very effective.

并行B^+-tree的存储结构及其操作

讨论了并行Ｂ＋－ｔｒｅｅ存储结构的设计与实现方法，并提出了并行Ｂ＋－ｔｒｅｅ的数据维护算法、具有并行Ｂ＋－ｔｒｅｅ索引的关系模式的维护算法和基于Ｂ＋－ｔｒｅｅ的并行数据操作算法。给出的并行Ｂ＋－ｔｒｅｅ存储结构和相关并行算法已经用于国家杰出青年基金资助的并行关系数据管理系统原型，实践证明，并行Ｂ＋－ｔｒｅｅ存储结构和这些并行算法十分有效。

三维片上网络离散量子粒子群布图算法研究

三维片上网络在多种性能上均优于二维片上网络,已成为研究热点。布图算法直接影响芯片的面积和布线长度,成为三维片上网络优化设计的重要方向。提出一种基于离散粒子群算法的三维片上网络布图优化算法,与之前常使用的模拟退火算法相比,不再使用单一解局部扰动的方式得到整个解空间,该算法采用初始化随机种群并不断迭代的进化方式,具有更优的搜索能力和更快的收敛速度。仿真结果表明,采用该算法选择布图方案可以显著降低微片延迟,节省CPU计算时间,尤其是在IP核数量众多的测试用例和高注入率情况下效果更为明显,如对于ami49测试用例当注入率为100%时,基于离散量子粒子群算法的结果和基于模拟退火算法的结果相比,平均微片延迟减少了20.63%,CPU平均时间减少了69.40%。

一种在存储子系统中实现依赖快照的技术

首先分析常用的快照技术,讨论依赖快照具体实现技术。给出一种称之为INSPUR_SNAP的高效依赖快照设计。该IN-SPUR_SNAP系统在真实环境中实现并进行相关实验,结果显示出其性能高效,可实施运用在真实环境当中。

一种面向事务型数据库的无锁并发B+tree索引结构

为了克服现有多版本并发控制(MVCC)进行数据的并发访问控制中短暂阻塞的缺点,达到读写完全并发,提出了一种基于写时复制的多版本并发B+tree(BCMVBT)索引结构。BCMVBT通过复制分离读写的操作空间以使读写事务在任意时刻完全并发执行,规避比较与交换(CAS)操作带来的高CPU消耗,达到一写多读场景下的完全并发。同时针对现有多版本开发B+tree(MVBT)范围查询的复杂操作,提出了无锁的BCMVBT的范围查询算法和回收机制,从而实现了索引的插入、查询、更新与回收的无锁并发操作。通过与事务型MVBT(transaction MVBT)的对比,在读写并发环境下BCMVBT的时间消耗降低了50%,实验进一步表明BCMVBT在大事务的场景下具有更高的优势。