基于非易失性內(nèi)存的時(shí)間序列數(shù)據(jù)存儲性能的研究.pdf

1、目前嵌入式設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)（internet-of-things，IOTs）方面存在著廣泛應(yīng)用，并采用了大量非易失性存內(nèi)存（nonvolatile memories，NVMs）數(shù)據(jù)庫作為其存儲，而非易失性存內(nèi)存數(shù)據(jù)庫是典型的高性能輕量級數(shù)據(jù)庫。例如相變存儲器、自旋扭矩傳遞隨機(jī)存取存儲器和閃速存儲器，這些存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫均具備非易失性和高性能的特征。IoTs設(shè)備生成大量時(shí)間序列數(shù)據(jù)，其通常基于時(shí)間戳被索引和引用。由同一設(shè)備產(chǎn)生的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，

2、具有以下特征：相鄰時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)很少發(fā)生變化；在短時(shí)間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量規(guī)模是激增的；對存儲時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫性能要求高。
　　現(xiàn)有存儲時(shí)間序列數(shù)據(jù)的方法主要是利用編碼的技術(shù)。諸如增量編碼技術(shù)，利用數(shù)據(jù)屬性來減少空間消耗，通過保持參考數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)之間的差異來增強(qiáng)I/O性能。到目前為止，現(xiàn)有時(shí)間序列數(shù)據(jù)存儲編碼技術(shù)沒有考慮現(xiàn)有NVMs的I/O特性。為了優(yōu)化時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫存儲的非易失性和I/O性能，本文提出了基于NVMs的感知時(shí)間序列數(shù)據(jù)

3、庫（NVM-aware Time-Series DataBase，NV-TSDB）以及基于NV-TSDB的差異值編碼技術(shù)。本文主要研究以下內(nèi)容：
　　（1）本文介紹了數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)庫（Time Series DataBase，TSDB）的分類以及讀寫操作，以及易失性等特點(diǎn)。針對時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫的易失性以及NVMs的多層式存儲（Multi Level Cell，MLC）特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種非易失性時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫，即NV-TSDB。該數(shù)據(jù)庫

4、主要是有多個(gè)相同塊（Block）區(qū)域組成，每個(gè)塊區(qū)域分為可變區(qū)域和不可變區(qū)域。NV-TSDB數(shù)據(jù)庫具備非易失性的特點(diǎn)。當(dāng)異常斷電情況下，NV-TSDB中的數(shù)據(jù)不會丟失。NV-TSDB的非易失性在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。
　?。?）為了優(yōu)化NV-TSDB的I/O性能，基于NV-TSDB設(shè)計(jì)出了NV-TSDB的差異值（Difference Value，DV）算法。該算法主要思想是在不可變區(qū)域劃分為不可變區(qū)域時(shí)間戳，不可變區(qū)域數(shù)據(jù)，不可變區(qū)域差

5、異值。將可變區(qū)域劃分為可變區(qū)域時(shí)間戳，可變區(qū)域數(shù)據(jù)。不可變區(qū)域差異值具有固定長度，存儲的是相鄰Block不可變數(shù)據(jù)的差異值。在時(shí)間戳不可變區(qū)域與數(shù)據(jù)不可以區(qū)域存儲完整的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。在可變區(qū)存儲固定長度的時(shí)間戳差異值與數(shù)據(jù)差異值。差異值算法具備高存儲和高查詢的特點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該算法的高效性。
　　本文重點(diǎn)介紹如何設(shè)計(jì)NV-TSDB以及基于NV-TSDB的DV算法。最后通過測試大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的NV-TSDB的正確性，以及