基于非易失性内存的持久化嵌入式内存数据库

来源：软件学报杂志2016年第S2期北京时间：

作者：沙行勉,陈咸彰,马殿龙,诸葛晴凤

单位：沙行勉，重庆大学 计算机学院, 重庆 400044;信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室(重庆大学), 重庆 40004411,陈咸彰，重庆大学 计算机学院, 重庆 40004402,马殿龙，重庆大学 计算机学院, 重庆 40004403,诸葛晴凤，重庆大学 计算机学院, 重庆 400044;信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室(重庆大学), 重庆 40004404

摘要：随着近年来嵌入式应用的复杂化和多样化，工业界和学术界提出来用内存数据库满足嵌入式系统对数据处理性能不断提升的要求.然而，现有的内存数据库需要在磁盘或闪存等外存上持久化存储真实的数据库备份，并且以I/O操作的方式将数据库的更新操作同步回外存，有极大的性能开销.此外，这类数据库即便直接部署在新型非易失性内存（non-volatile memory，简称NVM)中，也因为缺乏内存中的持久化机制而不能脱离外存.针对现有内存数据库的不足，提出一套面向NVM的持久化内存数据库设计方案.该方案直接用数据库独立管理NVM，持久化存储NVM的空间信息以及内存数据库的元数据.依据该方案，在典型的内存数据库Redis的基础上实现了可在NVM上持久化的内存数据库.实验结果表明，该方案与既有Redis的持久化方案AOF相比，数据库的启动速度可提高2 400倍，关闭速度可提高5倍，set操作的速度可提高58倍，delete操作的速度可提升34倍.

关键词：内存数据库;非易失性内存;持久化;嵌入式数据库;性能优化

基金资助：国家高技术研究发展计划（863)（2015AA015304)；国家自然科学基金（61472052)；重庆市科技攻关项目（cstc2014yykfB40007)