JP3622443B2 - T木インデックス構築方法及び装置及びt木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、T木インッデックス構築方法及び装置及びT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体に係り、特に、データベースをメモリ上に常駐させることで高速なデータアクセスを実現する、メモリ常駐データベース管理システム等におけるT木インデックスの構築方法及び装置及びT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来のT木インデックスの構成を示す。同図に示すように、従来のT木インデックス10は、T木インデックスの構成要素であるノード111と当該ノード111の間をつなぐノード間ポインタ113から成り立っている。各ノード111は、キー値121と当該キー値121に対応するテーブル20内のレコード202の位置を指すポインタ116を1組とするノード内要素112を含んでいる。ノード内要素112の数は、インデックス作成時に決定する同定値である。
【0003】
レコード202検索時には、ノード間ポインタ113を使用し、各ノード111間を移動することにより、アプリケーションの指定した検索条件に合致するキー値121を検索する。
次に、キー値121と組になっているレコード202間のポインタ116を参照し、ポインタ116の指している目的のレコード202へアクセスする。
【0004】
図9は、従来のT木インデックスにおけるノード構成を示す。
インデックスサイズの観点から見た場合、同図に示すように、CLM1とCLM2の2カラムでキー値121を構成する場合と、CLM1のみでキー値121を構成する場合とでは、ノード111のサイズが異なっている。これは、各ノード111の内部にキー値121を直接埋め込んでいるためであり、キー値121を構成するカラム201の数、長さによりノード111のサイズが変化し、ノード111のサイズは、T木インデックス10毎に決まる。全てのノード内要素112にキー値121が挿入されていない場合には、その領域は空き115として管理される。
【0005】
図10は、従来のT木インデックスにおける重複キーの増加を示す。同図はT木インデックス10における重複キー133の扱いについて示している。重複キー133であるKEY3は、直接ノード111の内部に埋め込まれている。このとき、KEY3が更に挿入され、KEY3の数が2から3に増加することによって、Tインデックス10で扱うキー値121の数及び段数が増加する。このように、1つのキー値に対応するレコード数を表す重複度により検索時に参照対象となるキー121の数が変化し、場合によっては、T木インデックス10の段数が変化する可能性がある。
【0006】
図11は、従来のT木インデックスにおけるキー値の挿入を示す。同図は、T木インデックス10へのキー値121の挿入例を示している。T木インデックス10にKEY6が挿入されたとき、KEY5,KEY6,KEY7の順序性を保持するものであれば、KEY4,KEY5が移動し、KEY6を挿入する領域を確保した後、KEY6の挿入が行われる。このように、T木インデックス10にキー値121が挿入された場合には、キー値121の移動が生じる可能性がある。
【0007】
図12は、従来のT木インデックスにおけるキー値の削除を示す。同図は、挿入時と同様に、従来のT木インデックス10からのキー値121の削除を示している。T木インデックス10からKEY6が削除されたとき、KEY5,KEY7,KEY8の順序性を保持するのであれば、KEY7,KEY8の移動が行われる。このように、T木インデックス10からキー値121を削除する場合にもキー値121の移動が生じる可能性がある。
【0008】
図13は、従来のT木インデックスのバックアップを示す。同図は、T木インデックス10のバックアップ30を取得している状態を示している。メモリ上に展開されたT木インデックス10のバックアップ30は、ディスク上に取得される。その内容は、T木インデックス10のノード間の階層構造の情報、キー値121等のT木インデックス10を構成する全ての情報である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来は、T木の各ノードの内部にキー値(重複キーを含む)を埋め込んでいたため、以下のような問題がある。
1.キーを構成するカラムの数、長さによって、ノードのサイズが変化するため、T木インデックスの構築がキー構成に影響され、T木インデックスの構築が複雑となり、構築に時間がかかる。
【0010】
2.ノード内要素数は固定であるため、キー値のサイズが大きく、空きとして管理される領域が多い場合には、T木インデックスとして使用するメモリ量が増加する。
3.キーの挿入/削除時にキー値の移動が生じるため、レコードの挿入/削除の処理速度が遅い。
【0011】
4.重複キーの重複度が増加するにつれて検索対象となるキーの数が増加し、多くのキー値との比較を行わなくてはならないため検索時の処理速度が悪化する。
5.インデックスに含まれる全ての情報についてバックアップを取得しているため、バックアップに要する時間が長い。
【0012】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、T木インデックス構築時間短縮、メモリ使用量削減、キー挿入/削除時の処理速度の向上、キーの重複時の検索速度の向上及びバックアップ時間の短縮を可能とするT木インッデックス構築方法及び装置及びT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築方法において、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体、検索時に条件比較を行うキー値情報、一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報の3つの領域に分けて管理し、
T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築し、
分割した3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得する。
【0014】
図1は、本発明の原理構成図である。
本発明は、データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築装置において、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体を格納するT木本体格納領域100と、
検索時に条件比較を行うキー値情報を格納するキー値格納領域200と、
一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報を格納する重複キー格納領域300と、
T木本体格納領域100、キー値格納領域200及び重複キー格納領域300の3つの領域を管理する管理手段400とを有する。
【0015】
上記のT木本体格納領域100は、T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築する。
上記の管理手段400は、分割したT木本体格納領域100、キー値格納領域200及び重複キー格納領域300の3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得するバックアップ取得手段410を含む。
【0016】
上記のT木本体格納領域100に格納されるノードは、ノード内要素にキー値格納領域内に格納されているキー値の位置を指すポインタを含む。
上記のキー値格納領域200に格納されるキー値は、1つのキーに対して1つのレコードが対応している場合には、各キー値に対応するレコードの位置を指すポインタを保持し、
1つのキーに対して複数のレコードが対応している場合には、重複キー格納領域のポインタの集合内の一つの要素を指すポインタを保持する。
【0017】
上記の重複キー格納領域300に格納される重複キー情報は、重複キーに対応するレコードの位置を指すポインタを有する。
上記の管理手段400は、T木本体格納領域、キー値格納領域及び重複キー格納領域内の要素をポインタで結合する手段を含む。
本発明は、データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体であって、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体、検索時に条件比較を行うキー値情報、一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報の3つの領域に分けて管理する管理プロセスを有し、
管理プロセスは、
T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築し、分割した3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得するプロセスを有する。
【0018】
上記のように、本発明は、T木インデックスを以下の3領域に分割して格納する各領域内の要素をポインタで結合することにより、データへのアクセスを可能とする。
T木本体については、T木インデックスの各ノードを格納し、ノード間の階層構造の情報を保持する。
【0019】
また、キー値格納領域については、キー値のみを格納し、管理する。
さらに、重複キー格納領域については、重複キーのみを管理する。
バックアップについては、T木本体のみを取得する。
これにより、従来の方式に比較して以下が可能となる。
1.キーを構成するカラムの数、長さとは独立にT木インデックスのノードの作成、ノード間の階層構造が構築できるため、インデックス構築の処理速度が向上する。
【0020】
2.ノード内にキー値を埋め込まず、キー値を格納する領域は必要最小限に抑えることができるため、T木インデックス全体のメモリの使用量を少なくできる。
3.キー値の挿入/削除における、T木インデックスの成長/衰退がノード間のキー値の移動を伴わないで実施でき、キー値の挿入/削除時の処理速度が向上する。
【0021】
4.重複キーを扱う場合に重複キーの重複度とは独立にT木インデックスの階層構造が構築でき、T木インデックスの検索時の処理速度が向上する。
5.バックアップのデータ量を削減でき、バックアップ取得に要する時間を短縮できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明のT木インデックスの構成を示す。
同図は、本発明の構築方式を使用したT木インデックス10における各領域の相関関係を示している。分割している各領域の内容は、以下の通りである。
1.T木本体領域11:
T木インデックス10構築のために必要なノード111を格納する領域である。各ノード111のノード内要素112は、キー値格納領域12内に格納されているキー値の121の位置を指すポインタ114を保持している。
【0023】
2.キー値格納領域12:
検索時に使用するキー値121を格納する領域である。1つのキーに対して1レコードのみが対応している場合には、各キー値121は、キー値121に対応するレコード202の位置を指すポインタ122を保持している。1つのキーに対して複数のレコード202が対応する重複キーを扱う場合には、各キー値121は、重複キー格納領域13内のポインタ132の集合131内の一つの要素を指すポインタ123を保持している。格納しているキー値121の並びには制限はない。
【0024】
3.重複キー格納領域13:
この領域は、重複キーを扱う場合にのみ作成される。重複キーに対応するレコード202の位置を指すポインタ132を管理している領域である。
図3は、本発明のT木インデックスのノードとキー値の構成を示す。
同図は、キー値121を構成するカラム201とT木インデックス10の関係を例示している。CLM1とCLM2の2つカラムでキー値121を構成する場合と、CLM1のみでキー値121を構成する場合のT本本体11の各ノード111のサイズはどちらも同一となる。そのため、新しいノードの作成時、1つのテーブルに複数のインデックスを張る場合等に、インデックスを構築する全てのノードが同じサイズとなり、T木インデックス10の設計及び構築が簡易になる。
【0025】
また、各ノード111の要素112内でキー値121へのポインタ114を格納していない空き115が生じてもこの空き115に対応するキー値121の領域は、キー値格納領域12内に確保しないため、T木インデックス10としてのメモリの使用量を少なく抑えることができる。
【0026】
【実施例】
以下、図面と共に、本発明の実施例を説明する。
前述の図2、図3の構成に基づいて以下の実施例を説明する。
図4は、本発明の一実施例の重複キーの増加を示す。同図は、重複キー133の重複度とT木本体11の関係を例示している。テーブルへのレコードの追加によりKEY3の重複度が2から3に増加した場合には、KEY3のポインタ123が指している重複キー格納領域13内のポインタの集合131に挿入されたレコードの位置を指すポインタ132を追加する。
【0027】
T木本体11、キー値格納領域12は重要度が増加しても構成は変わらない。そのため、重複キーによるキー値121検索の処理速度の低下を防ぐことができ、重複のないキー値121に対する検索の処理速度が向上する。
図5は、本発明の一実施例のキー値の挿入を示す。同図は、T木インデックス10にキー値121を挿入する方法を例示している。T木インデックス10にKEY6を挿入する例を以下に示す。
【0028】
1.KEY6をキー値格納領域12に挿入する。
2.T木本体11のノード111内でKEY6を指すポインタ114を挿入する位置を見つける。キーの順序性より、KEY5,KEY6,KEY7の順序となるように挿入するため、ポインタPt5とポインタPt7の間にKEY6を指すポインタPt6を挿入する。このとき、ポインタPt6を挿入するための領域がないため、ポインタPt4,ポインタPt5についてポインタの張り替えを行い、ポインタPt6を挿入する領域を確保する。
【0029】
3.KEY6を指すポインタPt6を挿入する。
図6は、本発明の一実施例のキー値の削除を示す。同図は、T木インデックス10からキー値121を削除する方法を例示している。T木インデックス10からKEY6を削除する例を以下に示す。
1.KEY6を指すポインタ114Pt6を検索する。
【0030】
2.キー値格納領域12からKEY6を削除する。
3.ポインタPt6をノード111から削除する。
4.ポインタPt6を削除した領域が空き115となり、順序性が保てなくなるため、ポインタPt7、ポインタPt8についてポインタ114の張り替えを行う。
【0031】
図7は、本発明の一実施例のバックアップを示す。同図は、バックアップ30を例示している。T木インデックス10を構成するT木本体11、キー値格納領域12、重複キー格納領域13の3領域のうち、バックアップ30をディスク上に取得するのは、T木本体11のみとする。バックアップ30をT木本体11のみとすることで、バックアップ30のデータ量を削減でき、通常運用の処理速度に影響を与えるバックアップ取得時のディスクへの書込み時間を短縮することができる。
【0032】
障害からのリカバリ時には、T木本体11のバックアップ30をディスクからメモリ上にロードする。次に、データベース内のテーブル20のバックアップを参照して、キー値121を取り出し、T木本体11の各ノード111の各要素112とポインタ114で結合することで、キー値格納領域12、重複キー格納領域13を作成し、レコード202へのアクセスが可能な状態とする。
【0033】
また、本発明は、上記において、T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体、検索時に条件比較を行うキー値情報、一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報の3つの領域に分けて管理し、T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築し、分割した3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得する処理をプログラムとして構築し、ディスク装置や、フロッピーディスク、CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納し、データベースをメモリ上に常駐させる場合に利用することにより汎用的に利用することが可能である。
【0034】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【0035】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、メモリ常駐データベース管理システムのT木インデックスにおいて、キー値を構成するカラムの数、長さとは独立にT木本体を構成でき、T木の成長、衰退時に、ノード間でキー値を移動することなく、ポインタの張り替えのみで対応できるため、T木の構築が高速化される。
【0036】
また、キー値を格納する領域を最小限に抑えることができるため、メモリ使用量が削減できる。重複キーを扱う場合にもキー値は一つであるため、重複度が高いデータでも効率良く検索できる。
さらに、バックアップについては、T木本体のみであるため、バックアップに要する時間が削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための図である。
【図2】本発明のT木インデックスの構成図である。
【図3】本発明のT木インデックスのノードとキー値の構成図である。
【図4】本発明の一実施例の重複キーの増加を示す図である。
【図5】本発明の一実施例のキー値の挿入を示す図である。
【図6】本発明の一実施例のキー値の削除を示す図である。
【図7】本発明の一実施例のバックアップを示す図である。
【図8】従来のT木インデックスの構成図である。
【図9】従来のT木インデックスにおけるノード構成図である。
【図10】従来のT木インデックスにおける重複キーの増加を示す図である。
【図11】従来のT木インデックスにおけるキー値の挿入を示す図である。
【図12】従来のT木インデックスにおけるキー値の削除を示す図である。
【図13】従来のT木インデックスのバックアップを示す図である。
【符号の説明】
10 T木インデックス
11 T木本体
12 キー値格納領域
13 重複キー格納領域
20 テーブル
100 T木本体格納領域
111 ノード
112 ノード内要素
113 ノード間ポインタ
114 ノード内要素とキー値間ポインタ
115 空き
116 ノード内要素とレコード間ポインタ
121 キー値
122 キー値とレコード間ポインタ
123 キー値と重複キーポインタ集合間ポインタ
131 重複キーポインタ集合内要素とレコード間ポインタ
132 重複キーポインタ集合内要素とレコード間ポインタ
133 重複キー
200 キー値格納領域
300 重複キー格納領域
400 管理手段
410 バックアップ取得手段
Claims (9)
- データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築方法において、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体、検索時に条件比較を行うキー値情報、一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報の3つの領域に分けて管理し、
前記T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築し、
分割した前記3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得することを特徴とするT木インデックス構築方法。 - データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築装置において、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体を格納するT木本体格納領域と、
検索時に条件比較を行うキー値情報を格納するキー値格納領域と、
一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報を格納する重複キー格納領域と、
前記T木本体格納領域、前記キー値格納領域及び前記重複キー格納領域の3つの領域を管理する管理手段とを有することを特徴とするT木インデックス構築装置。 - 前記T木本体格納領域は、
前記T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築する請求項2記載のT木インデックス構築装置。 - 前記管理手段は、
分割した前記T木本体格納領域、前記キー値格納領域及び前記重複キー格納領域の3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得するバックアップ取得手段を含む請求項2及び3記載のT木インデックス構築装置。 - 前記T木本体格納領域に格納されるノードは、
前記ノード内要素に前記キー値格納領域内に格納されているキー値の位置を指すポインタを含む請求項2記載のT木インデックス構築装置。 - 前記キー値格納領域に格納されるキー値は、
1つのキーに対して1つのレコードが対応している場合には、各キー値に対応するレコードの位置を指すポインタを保持し、
1つのキーに対して複数のレコードが対応している場合には、前記重複キー格納領域のポインタの集合内の一つの要素を指すポインタを保持する請求項2記載のT木インデックス構築装置。 - 前記重複キー格納領域に格納される前記重複キー情報は、
前記重複キーに対応するレコードの位置を指すポインタを有する請求項2記載のT木インデックス構築装置。 - 前記管理手段は、
前記T木本体格納領域、前記キー値格納領域及び前記重複キー格納領域内の要素をポインタで結合する手段を含む請求項2、5、6、及び7記載のT木インデックス構築装置。 - データベースをメモリ上に常駐させ、高速なデータアクセスを実現するデータベース管理システムで使用するT木インデックスを構築するT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体であって、
T木インデックスを該T木インデックスの階層構造の情報を有するノードからなるT木本体、検索時に条件比較を行うキー値情報、一つキーに対して複数のレコードが対応する重複キー情報の3つの領域に分けて管理する管理プロセスを有し、
前記管理プロセスは、
前記T木インデックスのノード情報をキーを構成するカラム数、長さ及びキーの重複とは独立に構築し、分割した前記3つの領域の中でT木本体を構成するノードのみを、ディスク上にバックアップを取得するプロセスを有することを特徴とするT木インデックス構築プログラムを格納した記憶媒体。
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