探討多對象緩沖區(qū)和頁緩沖區(qū)封鎖配合的問題

1、探討多對象緩沖區(qū)和頁緩沖區(qū)封鎖配合的問題探討多對象緩沖區(qū)和頁緩沖區(qū)封鎖配合的問題目錄摘要關(guān)鍵詞1.系統(tǒng)的內(nèi)存管理1.1數(shù)據(jù)庫中對象的特征1.2傳統(tǒng)的頁緩沖區(qū)的局限性1.3雙緩沖區(qū)管理的特點2.雙緩沖區(qū)管理的機制2.1頁面緩沖區(qū)管理2.2對象緩沖區(qū)管理摘要:提出了一面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)0鄧的雙緩沖區(qū)機制，闡述了頁面緩沖區(qū)和對象緩沖區(qū)的管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其緩沖區(qū)內(nèi)的廢品回收等.雙緩沖機制能有效地提高應(yīng)用對象的訪問效率.關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);面向?qū)ο笙到y(tǒng);緩沖區(qū)管理在工程應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)行為以其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和語義關(guān)系復(fù)雜性為其特點，傳統(tǒng)的關(guān)系，網(wǎng)狀及層次模型無法適應(yīng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的使用.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫()bj

2、ectOrientedDatabase)技術(shù)具有豐富的結(jié)構(gòu)和語義表達能力、優(yōu)越的性能等優(yōu)點，是目前能夠滿足工程應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)行為特點的數(shù)據(jù)模型、對面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的研究，方興未艾.對數(shù)據(jù)庫而言，衡量其性能的標(biāo)志之一為1/0特性.緩沖區(qū)機制是提高數(shù)據(jù)庫1/0特性的重要機制之一緩沖區(qū)被用作主存和外存之間數(shù)據(jù)交換的高速緩存區(qū)，以減少對外存的頻繁訪問，從而提高系統(tǒng)的效率l.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用頁面緩沖區(qū)策略，頁面緩沖區(qū)由定長的塊組成，與外存的物理組織近似，可以提高緩沖區(qū)與外存數(shù)據(jù)交換的效率，定長頁面緩沖區(qū)機制不適應(yīng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的對象特性，不能直接在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中使用.本文提出一面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理

3、系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理機制，它已應(yīng)用于華中理工大學(xué)CAD中心正在開發(fā)的支持CAD/CAM的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)025(ObjeetOrientedSemantieDatabasemanagementSystem).1系統(tǒng)的內(nèi)存管理1.1數(shù)據(jù)庫中對象的特征面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的存取操作單元是對象，所以在涉及內(nèi)存管理中有必要首先解釋一下對象的特征:a.對象是一個抽象概念，它不僅包括現(xiàn)實實體的屬性描述，而且還包括豐富的語義關(guān)系和對其數(shù)據(jù)的操作;b.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持復(fù)雜對象的定義和存儲，復(fù)雜對象可以用引用、聚集、嵌套等語義關(guān)系來表達;c.對象不是定長的記錄，每個對象的記錄長度是變化的，大的對象可以表示一個

4、機器，小的對象可以表示如字符、整數(shù)等;d.對象本身可以擁有多個不同的版本對象;e.對象可以擁有鎖.1.2傳統(tǒng)的頁緩沖區(qū)的局限性系統(tǒng)緩沖區(qū)是向存取系統(tǒng)提供僅保留了內(nèi)存特性的存取接口，對象管理和應(yīng)用程序只能以系統(tǒng)緩沖區(qū)作為中介，而與物理設(shè)備隔開來.傳統(tǒng)的系統(tǒng)緩沖區(qū)是以定長頁面組成的頁面緩沖池，調(diào)換算法是以頁為單位1.的.因此，傳統(tǒng)的緩沖區(qū)機制，在處理對象模型時，有很多不適應(yīng)之處:a.由于頁緩沖機制不適合編程語言.當(dāng)應(yīng)用程序訪問和處理對象時，必須進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換;b.在頁緩沖區(qū)上的頁面上可能有很多不相關(guān)的對象，當(dāng)處理對象較多時，較多的頁面存入虛存中;c.當(dāng)處理復(fù)雜對象時，與之相關(guān)的對象所存的頁存都必

5、須調(diào)入頁緩沖區(qū)，不管應(yīng)用程序是否以后需要訪間它們;d.由于對象的復(fù)雜性，調(diào)換的對象的大小不同，使原來的頁面替換處理不再適用.有時可能引起剛剛調(diào)出的頁面又要調(diào)進;e.基于頁面的封鎖，將影響對頁面上其他對象的共享性.1.3雙緩沖區(qū)管理的特點為了解決上述問題，在O多系統(tǒng)中，采用雙緩沖機制，即采用由存儲系統(tǒng)管理的頁面緩沖區(qū)和由對象管理器管理的對象緩沖區(qū).圖1為。多系統(tǒng)的Client/server一結(jié)構(gòu)示意圖.雙緩沖區(qū)管理具有如下特點:a.在對象緩沖區(qū)中的對象，可直接被()zS和應(yīng)用程序訪間.不需要兩者之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;b.對象緩沖區(qū)中的對象僅為事務(wù)中所訪問的對象，這樣就提高了訪問效率和減少內(nèi)存空間;c.

6、在復(fù)雜對象中，所引用的對象并不立即調(diào)入緩沖區(qū)，僅當(dāng)訪間需要時，才從外存中調(diào)入，減少系統(tǒng)的1/0訪問;d.雙緩沖機制將調(diào)頁算法和對象調(diào)換算法分開，增加處理的靈活性，避免了調(diào)換的“顛簸”;e.不同的用戶有各自的對象緩沖區(qū)，它們共享一個頁緩沖區(qū)，可較好實現(xiàn)并發(fā)共享.2雙緩沖區(qū)管理的機制2.1頁面緩沖區(qū)管理頁面緩沖區(qū)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的緩沖區(qū)管理相一致，由一組相同大小的頁面組成一緩沖池.頁面緩沖池的頁大小為slZB，與外存的存儲塊大小相同，數(shù)據(jù)在頁和外存儲塊之間直接傳送，有效地實現(xiàn)1/0操作.據(jù)資料表明，頁數(shù)據(jù)在40150之間可以有效地減少頁置換操作，考慮到對象操縱比關(guān)系操縱復(fù)雜，而且部分對象尺寸很大，為減

7、少整個緩沖池尚不能存下一對象的現(xiàn)象，025將頁面數(shù)取為150.頁置換算法采用純粹LRU算法，由于頁面緩沖區(qū)作為第二級緩沖區(qū)，應(yīng)更為強調(diào)置換次數(shù)的減少，故不宜采用近似LRU策略.為了加速查詢速度，系統(tǒng)還建立了Hash隊列，利用Hash技術(shù)加快查詢.2.2對象緩沖區(qū)管理2.2.1緩沖對象描述器COD和緩沖對象表COT由于對象結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對象操縱也十分復(fù)雜，需要高效且靈活地管理對象緩沖區(qū)，因此，025系統(tǒng)引入緩沖對象描述器COD(Cached01)JeetDeseriptor)來管理對象緩沖區(qū)中的對象信息，COD有指向?qū)ο蟮闹羔?同時建立緩沖對象表COT(Cael、edObjeetsTable)來

8、管理COD，在COT表中有指間COD地址的指針和對象標(biāo)識OID.當(dāng)應(yīng)用程序需訪問一對象時，是通過對象標(biāo)識OID來實現(xiàn)的.對象管理器在收到應(yīng)用程序發(fā)來的訪問申請消息時，首先搜索COT表，如果在COT表中沒有發(fā)現(xiàn)已注冊該對象，則申請COD，并自動和服務(wù)器管理器相連，查看所請求對象是否在頁緩沖區(qū)中.如果該對象在頁緩沖區(qū)中，則將該對象從頁緩沖區(qū)移到對象緩沖區(qū);如果該對象不在頁緩沖區(qū)，則服務(wù)器管理器從數(shù)據(jù)庫中將包含該對象的頁面調(diào)入頁緩沖區(qū)并移到對象緩沖區(qū)中，在COT中登錄COD，最后將COD返回給應(yīng)用程序;如果在COT中發(fā)現(xiàn)該對象，則直接將COD返回給應(yīng)用程序.應(yīng)用程序獲得的并不是直接指向?qū)ο蟮闹羔槪侵赶駽OD的指針