JP7426907B2 - 高度なデータベース圧縮解除 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年6月21日に出願したLaschらの米国仮特許出願第62/864,782号、名称「Advanced Database Compression On Modern Hardware」の優先権を主張するものであり、その開示全体を参照により本明細書に組み込む。
いくつかの実装形態において、本発明の主題は、データベース圧縮に関する。データベース圧縮は、データセット内で、ブロックサイズおよびフロントコーディングバケットサイズを有する圧縮文字列辞書を生成することによって遂行され得る。フロントコーディングがブロックサイズとフロントコーディングバケットサイズの組合せを有する辞書内の各文字列に適用され、文字列の複数のフロントコーディングされたバケットを生成し得る。文字列のこれら複数のフロントコーディングされたバケットは、連結され得る。終端文字が文字列の複数のフロントコーディングされたバケット内の文字列のバケットの間に挿入され得る。文字列のこれら複数のフロントコーディングされたバケットは、圧縮され得る。圧縮されたフロントコーディングされたバケットに基づき、辞書内の各文字列に対応する圧縮ブロックの集合が生成され、格納され得る。いくつかの実装形態において、圧縮ブロックの集合内の各ブロックは、バケットヘッダおよび圧縮バケットのシーケンスを含み得る。終端文字は、圧縮されない場合もある。いくつかの実装形態において、各文字列は、文字列終端文字を含むものとしてよく、各文字列終端文字は圧縮される。
いくつかの実装形態において、本発明の主題は、圧縮解除および/または圧縮データへのアクセスを実行するように構成され得る。特に、本発明の主題は、RPFC、BRPFC、およびサンプリングされたBRPFCの圧縮文字列辞書に対する圧縮データアクセス時間、特にextractおよびlocate関数の時間を加速するように構成され得る。アクセス時間を改善するために、extract操作およびlocate操作の異なる部分が実装され得る。
204 データストレージアプリケーション
206 永続層
214~220 コンピューティングコンポーネント
216 フロントコーディング
218 コンピューティングコンポーネント
230 非圧縮状態
232 フロントコーディングされたバケット
234 ブロック
236 圧縮ブロック
240 圧縮状態
300 実験データセット
500 プロセス
600 辞書/文字列圧縮プロセス
604 スーパーブロック
606 再圧縮
608 Re-Pairアルゴリズム
610 単一のRe-Pair文法
612 圧縮ブロック
700 extract関数
710 locate関数
800 プロセス
900 システム
902 クエリ(呼び出し、要求など)
914 論理ブロック決定コンポーネント
916 コンポーネント
922 コンポーネント
1000 ExpandSymbol関数
1100 ベクトル化されたRe-Pair展開アルゴリズム
1102 初期化
1104 branch1およびbranch2
1104a branch1
1104b branch2
1106 条件/述語評価
1108 結果出力
1200 システム
1202 コンピューティングシステム
1204 データストレージアプリケーション
1206 クライアントマシン
1210 ネットワーク接続
1212 永続層
1214 ストレージ
1216 入力/出力コンポーネント
1300 ソフトウェアアーキテクチャ
1302 永続インターフェース
1304 ページバッファ
1306 論理ページ
1314 ページマネージャ
1316 セーブポイントマネージャ
1320 ページ管理モジュール
1322 フリーブロックマネージャ
1324 ページステータス情報
1326 セーブポイントコーディネータ
1340 コンバータコンポーネント
1342 コンバータテーブル
1344 ロガーコンポーネント
1400 システム
1410 プロセッサ
1420 メモリ
1430 ストレージデバイス
1440 入力/出力デバイス
1450 システムバス
1500 プロセス
1600 プロセス
Claims (9)
- コンピュータ実装方法であって、
格納されている圧縮ブロックの集合内の1つまたは複数の圧縮ブロックを、格納されている圧縮ブロックの前記集合内のデータにアクセスする要求に応答して識別するステップと、
フロントコーディングを使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列プレフィックスを圧縮解除するステップと、
Re-Pair圧縮解除を使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列サフィックスを圧縮解除するステップと、
非圧縮データを生成するステップとを含み、
前記Re-Pair圧縮解除は、前記識別された圧縮ブロック内に格納されている前記データに対応する記号ツリー内の各記号を繰り返し展開するステップを含み、
前記1つまたは複数の圧縮ブロックは、辞書内の文字列の1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットから生成され、前記1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットは、サンプリングされて1つまたは複数のスーパーブロックを形成するように構成され、各1つまたは複数のスーパーブロックは、前記1つまたは複数の圧縮ブロックの圧縮のための共有文法を生成するために圧縮されるように構成され、
前記記号ツリーは、複数のノードを備え、前記複数のノードは、終端文字、非終端文字、およびこれらの任意の組合せを含み、
前記コンピュータ実装方法は、
複数のRe-Pair圧縮解除を並列に実行するステップをさらに含み、
終端文字の数は、所定の数に制限され、各記号の繰り返し展開の回数は、前記所定の数に基づき決定され、
前記Re-Pair圧縮解除は、少なくともextract関数と、locate関数とを用いるもので、
前記extract 関数が、DecodeString関数を呼び出すもので、前記DecodeString関数が、前に復号された文字列をすでに格納している出力バッファ、およびヘッダの後に圧縮バケットを格納している、バケットバッファで呼び出され、前記圧縮バケットのビットがいくつすでに復号されているかを記録し、
前記locate関数が、指定された文字列について圧縮辞書を検索するために、前記圧縮辞書内のバケットのヘッダに対して二分探索を実行し、
前記Re-Pair圧縮解除は、
前記記号ツリー内の各記号に対応するメモリ内のスタック位置を初期化するステップと、
ベクトル命令を使用して、前記記号ツリー内の各記号をストレージから前記メモリ内に同時にロードするステップと、
前記同時にロードされた記号と関連付けられている1つまたは複数の述語を評価することによって、前記記号を前記非圧縮データへと組み合わせるステップと、
前記所定の数を使用して、前記同時にロードするステップと前記組み合わせるステップとを繰り返すステップとを含む、コンピュータ実装方法。 - 圧縮ブロックの前記集合内の各ブロックは、バケットヘッダおよび圧縮バケットのシーケンスを含む請求項1に記載の方法。
- 圧縮ブロックの前記集合内の各ブロックのブロックサイズは、固定サイズおよび可変サイズの少なくとも一方である請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の圧縮ブロックは、Re-Pair圧縮を使用して圧縮される請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプログラム可能プロセッサと、
命令を格納する非一時的な機械可読媒体であって、前記命令は、前記少なくとも1つのプログラム可能プロセッサによって実行されたときに、前記少なくとも1つのプログラム可能プロセッサに
格納されている圧縮ブロックの集合内の1つまたは複数の圧縮ブロックを、格納されている圧縮ブロックの前記集合内のデータにアクセスする要求に応答して識別することと、
フロントコーディングを使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列プレフィックスを圧縮解除することと、
Re-Pair圧縮解除を使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列サフィックスを圧縮解除することと、
非圧縮データを生成することと
を含む動作を実行させる、非一時的な機械可読媒体とを備え、
前記Re-Pair圧縮解除は、少なくともextract関数と、locate関数とを用いるもので、
前記extract 関数が、DecodeString関数を呼び出すもので、前記DecodeString関数が、前に復号された文字列をすでに格納している出力バッファ、およびヘッダの後に圧縮バケットを格納している、バケットバッファで呼び出され、前記圧縮バケットのビットがいくつすでに復号されているかを記録し、
前記locate関数が、指定された文字列について圧縮辞書を検索するために、前記圧縮辞書内のバケットのヘッダに対して二分探索を実行し、
前記Re-Pair圧縮解除は、前記識別された圧縮ブロック内に格納されている前記データに対応する記号ツリー内の各記号を繰り返し展開することを含み、
前記1つまたは複数の圧縮ブロックは、辞書内の文字列の1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットから生成され、
前記1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットは、サンプリングされて1つまたは複数のスーパーブロックを形成するように構成され、
各1つまたは複数のスーパーブロックは、前記1つまたは複数の圧縮ブロックの圧縮のための共有文法を生成するために圧縮されるように構成され、
前記記号ツリーは、複数のノードを備え、前記複数のノードは、終端文字、非終端文字、およびこれらの任意の組合せを含み、
前記動作は、複数のRe-Pair圧縮解除を並列に実行することをさらに含み、
終端文字の数は、所定の数に制限され、各記号の繰り返し展開の回数は、前記所定の数に基づき決定され、
前記Re-Pair圧縮解除は、
前記記号ツリー内の各記号に対応するメモリ内のスタック位置を初期化することと、
ベクトル命令を使用して、前記記号ツリー内の各記号をストレージから前記メモリ内に同時にロードすることと、
前記同時にロードされた記号と関連付けられている1つまたは複数の述語を評価することによって、前記記号を前記非圧縮データへと組み合わせることと、
前記所定の数を使用して、前記同時にロードすることと前記組み合わせることとを繰り返すことと
を含むシステム。 - 圧縮ブロックの前記集合内の各ブロックは、バケットヘッダおよび圧縮バケットのシーケンスを含む請求項5に記載のシステム。
- 圧縮ブロックの前記集合内の各ブロックのブロックサイズは、固定サイズおよび可変サイズの少なくとも一方である請求項5に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の圧縮ブロックは、Re-Pair圧縮を使用して圧縮される請求項5に記載のシステム。
- 命令を格納するコンピュータプログラムであって、前記命令は、少なくとも1つのプログラム可能プロセッサによって実行されたときに、前記少なくとも1つのプログラム可能プロセッサに
格納されている圧縮ブロックの集合内の1つまたは複数の圧縮ブロックを、格納されている圧縮ブロックの前記集合内のデータにアクセスする要求に応答して識別することと、
フロントコーディングを使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列プレフィックスを圧縮解除することと、
Re-Pair圧縮解除を使用して前記識別された圧縮ブロック内の文字列サフィックスを圧縮解除することと、
非圧縮データを生成することとを含む動作を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記Re-Pair圧縮解除は、前記識別された圧縮ブロック内に格納されている前記データに対応する記号ツリー内の各記号を繰り返し展開することを含み、
前記1つまたは複数の圧縮ブロックは、辞書内の文字列の1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットから生成され、前記1つまたは複数のフロントコーディングされたバケットは、サンプリングされて1つまたは複数のスーパーブロックを形成するように構成され、各1つまたは複数のスーパーブロックは、前記1つまたは複数の圧縮ブロックの圧縮のための共有文法を生成するために圧縮されるように構成され、
前記記号ツリーは、複数のノードを備え、前記複数のノードは、終端文字、非終端文字、およびこれらの任意の組合せを含み、
前記動作は更に、
複数のRe-Pair圧縮解除を並列に実行し、
終端文字の数は、所定の数に制限され、各記号の繰り返し展開の回数は、前記所定の数に基づき決定することを含み、
前記Re-Pair圧縮解除は、少なくともextract関数と、locate関数とを用いるもので、
前記extract 関数が、DecodeString関数を呼び出すもので、前記DecodeString関数が、前に復号された文字列をすでに格納している出力バッファ、およびヘッダの後に圧縮バケットを格納している、バケットバッファで呼び出され、前記圧縮バケットのビットがいくつすでに復号されているかを記録し、
前記locate関数が、指定された文字列について圧縮辞書を検索するために、前記圧縮辞書内のバケットのヘッダに対して二分探索を実行し、
前記Re-Pair圧縮解除は、
前記記号ツリー内の各記号に対応するメモリ内のスタック位置を初期化し、
ベクトル命令を使用して、前記記号ツリー内の各記号をストレージから前記メモリ内に同時にロードし、
前記同時にロードされた記号と関連付けられている1つまたは複数の述語を評価することによって、前記記号を前記非圧縮データへと組み合わせ、
前記所定の数を使用して、前記同時にロードすることと前記組み合わせることとを繰り返す、
コンピュータプログラム。
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