Perst嵌入式数据库存储结构分析与研究

作者：时间：2012-03-20来源：网络收藏

引言

Perst是McObject公司发布的一款非常袖珍的开源嵌入式数据库，是一个简单，快速，便捷，面向对象，适合java与.Net的数据库。Perst不需要专门的编译器与预处理器，支持ACID事务[2]。对于在资源受限的移动设备（如手机，PDA等）上存储大量数据和对数据进行频繁的I/O操作往往要消耗很多的设备资源。由于移动设备内存小，性能较差，如果采用关系数据库（如 SQLServer2000，Oracle）管理数据，仅靠其有限的内存资源是不能运行这些数据库管理系统的，这样就有必要采用一些特殊的数据库系统。 Perst数据库正是为这类设备研究开发的，它们是如何在资源受限的设备上完成大量数据的访问操作。其实这些设备的系统资源主要消耗在从磁盘上读取数据的 I/O操作。如何提供一种有效的文件存储策略来降低对磁盘的I/O操作是嵌入式数据库软件设计的主要任务。文章将着重介绍Perst嵌入式数据库的文件存储策略和B+树索引结构[3]。

1 Perst基本概念介绍

1.1 页Page

Perst对数据库文件的基本操作都是以页为单位进行的。这些基本操作包括：内存分配，从数据库文件中读取数据，将内存中的数据写入文件等。Perst一页默认的大小是4K。

1.2 对象标识符OID

Perst创建的每个对象都是可以持久化的，即它可以被保存在数据库文件中。每个持久化的对象都会用对象标识符（OID）引用，通过对象标识符，程序可以从数据库文件中找到该对象在文件中实际存放位置。

1.3 Root Object

Perst的每个数据库文件都必须有且只能有一个称作Root Object的类。在这个类中定义了数据库文件中的所有索引结构。通过这个类，程序可以定位到数据库文件中的所有记录对象。

2 数据库Header信息的存储格式

Perst数据库文件开始的第一页中，前139个字节存放Perst数据库使用情况和数据库当前状态等Header信息。它在文件中的数据结构如图2.1所示。表2.1到2.4对图2.1中Header信息中的每个数据做了详细分析。数据意义如表所示。

图2.1 数据库的Header信息

表2.1 数据库Header信息前3个字节意义

01	01	02
1 byte	1 byte	1 byte
root数组的下标	数据库文件被不正常关闭？	数据库版本

表2.2数组root[0]结构

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	最后分配的位图页的索引
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	对象索引中扩展位图页的开始