一种空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统，空间索引结构包括：依次连接的M模块、CP模块、MBR模块、BF模块和E模块；其中，M模块用于表示当前结点中对象的个数；CP模块用于表示指向子节点组的指针，子节点组中的子节点在内存中顺序存放；MBR模块用于表示当前结点所有对象的最小外包矩形；BF模块包括若干个长度为4比特的比特段，比特段按照结点中对应的子节点对象顺序排列；E模块用于保存每条记录的顶点信息。通过去除上下层节点间的指针，只保留指向节点组头的指针，节约了指针空间。并且对节点中最小外包矩形的坐标采用相对于父节点坐标的相对坐标表示，对坐标轴进行一定精度的量化。

A method and system of spatial index structure and memory database data index

【技术实现步骤摘要】
一种空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统
本专利技术实施例涉及ORACLEtimesten内存数据库
，尤其涉及一种空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统。
技术介绍
目前国内外对索引的研究已有多年，这其中比较常见和成熟的索引结构包括B树等等。随着近年来计算机硬件技术的飞速发展，内存价格不断降低，其容量却不断提高，由于内存数据库在管理空间数据上巨大的实时性优势，可以预见在不久的将来，内存数据库会取代磁盘数据库成为空间数据的主要载体。在基于磁盘的数据库中，B树是公认的一种性能优良的的索引结构。B树的特点是他指向实际记录的指针都保存在叶子节点，而在非叶子节点中保存的只是用于比较的定位数据，正是由于B树的优越性，很多缓存热点技术的索引都是在B树的基础上被提出来的。但是这些索引方法都是基于磁盘应用，而内存数据库和传统的磁盘数据库差异巨大，传统磁盘数据库性能上最大的问题在于，当中央处理器读取数据时先是将要用的数据从磁盘写到内存在从内存读取，但磁盘读取的速度跟不上内存读取的速度，这就导致处理器耗费大量时间在等待数据上，故磁盘I/O成为最大的性能瓶颈。因此在设计以磁盘数据库为基础的索引时主要考虑的是如何减少磁盘读写操作，而致使大部分传统的索引结构空间利用率低，这样对宝贵的内存资源是一种浪费。而内存数据库和磁盘数据库的一个最大的区别就是在于消除了I/O读取引起的性能瓶颈，而与此同时，随着CPU速度和内存速度之间的差距逐渐扩大，CPU对内存的读取访问越来越成为内存数据库中不可忽视的性能瓶颈。传统的索引完全没有考虑到内存数据库的这个瓶颈问题，故而不能直接套用到内存数据库上的索引。因此，现在亟需一种内存数据库数据索引方法来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统。第一方面本专利技术实施例提供一种空间索引结构，包括：依次连接的M模块、CP模块、MBR模块、BF模块和E模块；其中，所述M模块用于表示当前结点中对象的个数；所述CP模块用于表示指向子节点组的指针，所述子节点组中的子节点在内存中顺序存放；所述MBR模块用于表示所述当前结点所有对象的最小外包矩形；所述BF模块包括若干个长度为4比特的比特段，所述比特段按照结点中对应的子节点对象顺序排列；所述E模块用于保存每条记录的顶点信息。第二方面本专利技术实施例提供了一种内存数据库数据索引方法，包括：在内存数据库中进行数据查询；在所述内存数据库中进行数据插入；在所述内存数据库中进行数据删除。第三方面本专利技术实施例提供了一种缓存动态管理系统，包括：数据查询模块，用于在内存数据库中进行数据查询；数据插入模块，用于在所述内存数据库中进行数据插入；数据删除模块，用于在所述内存数据库中进行数据删除。第四方面本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述内存数据库数据索引方法。第五方面本专利技术实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述的内存数据库数据索引方法。本专利技术实施例提供的空间索引结构、内存数据库数据索引方法及系统通过去除上下层节点间的指针，只保留指向节点组头的指针，节约了指针空间。并且对节点中最小外包矩形的坐标采用相对于父节点坐标的相对坐标表示，对坐标轴进行一定精度的量化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种空间索引结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种内存数据库数据索引方法流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种内存数据库数据索引系统结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的电子设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前的索引方式都是基于磁盘应用，而内存数据库和传统的磁盘数据库差异巨大，传统磁盘数据库性能上最大的问题在于，当中央处理器读取数据时先是将要用的数据从磁盘写到内存在从内存读取，但磁盘读取的速度跟不上内存读取的速度，这就导致处理器耗费大量时间在等待数据上，故磁盘I/O成为最大的性能瓶颈。因此在设计以磁盘数据库为基础的索引时主要考虑的是如何减少磁盘读写操作，而致使大部分传统的索引结构空间利用率低，这样对宝贵的内存资源是一种浪费。而内存数据库和磁盘数据库的一个最大的区别就是在于消除了I/O读取引起的性能瓶颈，而与此同时，随着CPU速度和内存速度之间的差距逐渐扩大，CPU对内存的读取访问越来越成为内存数据库中不可忽视的性能瓶颈。传统的索引完全没有考虑到内存数据库的这个瓶颈问题，故如果直接套用到内存数据库肯定是不适合的。针对上述现有技术中存在的问题，图1是本专利技术实施例提供的一种空间索引结构示意图，如图1所示，包括：依次连接的M模块1、CP模块2、MBR模块3、BF模块4和E模块5；其中，所述M模块1用于表示当前结点中对象的个数；所述CP模块2用于表示指向子节点组的指针，所述子节点组中的子节点在内存中顺序存放；所述MBR3模块用于表示所述当前结点所有对象的最小外包矩形；所述BF4模块包括若干个长度为4比特的比特段，所述比特段按照结点中对应的子节点对象顺序排列；所述E模块5用于保存每条记录的顶点信息。需要说明的是，本专利技术实施例通过分析已有的一些成熟的单维缓存热点索引所采用的技术，鉴别哪些是适合移植到多维索引中的，并力争根据缓存敏感技术已有的理论，通过对索引树索引进行改造和优化，设计出一种新型的基于内存数据库的空间索引结构，该索引结构也可称为缓存热点索引树，简称H索引树。本专利技术实施例提供的H索引树得设计思路是尽量减少节点中的冗余信息，增加节点利用率，使得一次能向缓存加入更多信息，减少缓存适配率。具体的，本专利技术实施例提供的H索引树在节点的设计上借鉴了B树的思想，主要移除了节点和子节点之间的指针，只保留指向子节点组的头部的指针；考虑到在索引中光是移除节点间的指针所带来的缓存敏感化效果并不是很明显，故对最小外包矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间索引结构，其特征在于，包括：/n依次连接的M模块、CP模块、MBR模块、BF模块和E模块；/n其中，所述M模块用于表示当前结点中对象的个数；/n所述CP模块用于表示指向子节点组的指针，所述子节点组中的子节点在内存中顺序存放；/n所述MBR模块用于表示所述当前结点所有对象的最小外包矩形；/n所述BF模块包括若干个长度为4比特的比特段，所述比特段按照结点中对应的子节点对象顺序排列；/n所述E模块用于保存每条记录的顶点信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种空间索引结构，其特征在于，包括：
依次连接的M模块、CP模块、MBR模块、BF模块和E模块；
其中，所述M模块用于表示当前结点中对象的个数；
所述CP模块用于表示指向子节点组的指针，所述子节点组中的子节点在内存中顺序存放；
所述MBR模块用于表示所述当前结点所有对象的最小外包矩形；
所述BF模块包括若干个长度为4比特的比特段，所述比特段按照结点中对应的子节点对象顺序排列；
所述E模块用于保存每条记录的顶点信息。


2.根据权利要求1所述的空间索引结构，其特征在于，当执行插入删除操作时，通过检测所述M模块的取值，来进行正确定位。


3.一种根据权利要求1或2所述的空间索引结构实现的内存数据库数据索引方法，其特征在于，包括：
在内存数据库中进行数据查询；
在所述内存数据库中进行数据插入；
在所述内存数据库中进行数据删除。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在内存数据库中进行数据查询包括：
在遍历每个节点时判断M模块的值是正数或负数；
若所述M模块的值为正数，则根据节点的BF模块的值和MBR模块的值还原边界信...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭远胜，
申请(专利权)人：中国移动通信集团湖南有限公司，中国移动通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43