B-Ağaçları ve Diğer Veri Yapıları Katı Hal Sürücülerinin Gelişimi ile Eski Olacak mı?

Günümüzde birçok (belki de çoğu?) Veritabanı uygulaması veri depolamak için B-Ağaçları ve varyasyonları kullanır, çünkü bu veri yapısı bir sabit diskteki okuma, yazma ve arama işlemlerini optimize eder (ve bu işlemler de genel verimlilikte önemli bir rol oynar. veritabanları).

Katı Hal Sürücüler (SSD'ler) geleneksel sabit diskleri (HDD'ler) tamamen dışarıda bırakmalı mıdır, ancak doğrudan erişim belleğinde daha verimli çalışan veri yapılarına yer açarak B-Ağaçlarının ve varyasyonlarının eski olacağını söyleyebilir miyiz? Eğer öyleyse, bu yapılar ne olacak? (örneğin, karma tablolar, AVL ağaçları)

B-Ağaçları çoğunlukla sabit diskteki veritabanı dizinleri için kullanılır, ancak birden çok önbellek katmanı ve sanal bellek ile modern bellek heirarchy göz önüne alındığında, bellek içi veri yapısı olarak bile avantajları vardır. Sanal bellek bir SSD'de olsa bile, bu değişmez.

C ++ 'da epeyce yazdığım bir bellek içi B + tarzı çok yollu ağaç kütüphanesi kullanıyorum. Bu olabilir başlangıçta yazılmıştır sebebi daha iyi önbellek kullanmaya çalışmaktı - - performans avantajları vardır ama bu şekilde çalışmıyor sık itiraf etmeliyim. Sorun, öğelerin ekler ve siler üzerinde düğümler içinde hareket etmesi gerektiği anlamına gelir, bu da ikili ağaçlar için gerçekleşmez. Ayrıca, bunu optimize etmek için kullandığım düşük seviyeli kodlama korsanlarından bazıları - muhtemelen, optimize ediciyi karıştırıp yenilgiye uğrattı.

Her neyse, veritabanlarınız bir SSD'de depolansa bile, bu hala blok odaklı bir depolama cihazıdır ve B-Ağaçları ve diğer çok yollu ağaçları kullanmanın hala bir avantajı vardır.

ANCAK yaklaşık on yıl önce önbellek-habersiz algoritmalar ve veri yapıları icat edildi. Bunlar, önbelleklerin boyutu ve yapısından habersizdir - (asimptotik olarak) herhangi bir bellek heirarşisinin mümkün olan en iyi kullanımını sağlarlar. B-Ağaçları en iyi şekilde kullanmak için belirli bir hafıza heirarşisine "ayarlanmalıdır" (oldukça geniş bir çeşitlilik için oldukça iyi çalışırlar).

Önbellek kayıtsız veri yapıları henüz vahşi doğada sık görülmez, ancak normal bellek içi ikili ağaçları eski haline getirebilirler. Ayrıca, küme boyutu veya sabit disk önbellek sayfası boyutunun ne olduğunu umursamadıkları için sabit diskler ve SSD'ler için de değerli olabilirler.

Van Emde Boas düzeni önbelleksiz veri yapılarında çok önemlidir.

MIT OpenCourseware algoritmaları kursu önbellek kayıtsız veri yapılarının bir kısmını içerir.

A priori, evet, çoğu veritabanı motorunun yeniden yazılması gerekecek, çünkü B-Tree artık verileri depolamak için en verimli veri yapısı olmayacak, çünkü diskin yavaş hareket ettiği ve verilerin getirildiği bir sabit sürücüde konumun hepsi önemli bloklar halinde, yani verilerde yapılacak herhangi bir değişikliğin:

1. Kafayı disk üzerinde doğru konuma getirin (~ 10ms).
2. Diskin dönmesini bekleyin (10k rpm'de, saniyede 167 dönüş anlamına gelir, ancak ortalama olarak sadece yarım dönüş bekleriz, bu yüzden ~ 3ms).
3. Bloğu okuyun (~ 3ms).
4. RAM'de değiştirin. (~ 10ns)
5. Başı tekrar disk üzerinde doğru konuma getirin (tekrar ~ 10 ms).
6. Diskin tekrar dönmesini bekleyin (~ 3ms tekrar).
7. Bloğu yazın (~ 3ms).

Bu 10 + 3 + 3 + 10 + 3 + 3 = 34 ms

Disk üzerindeki konumdan bağımsız olarak SSD'de aynı işlemi yapmak sadece 1 ms'dir.

Bir hashtable çok daha hızlı olduğu için, bir hashtable'ın daha iyi bir yedek olacağını düşünebiliriz.

Tek sorun, hashtable'ların sipariş koruması olmadığı ve Van Emde Boas'ın yaptığı gibi önceki ve sonraki bulmak mümkün değildir.

Görmek:

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Van_Emde_Boas_tree
2. http://bryanpendleton.blogspot.com/2009/06/cache-oblivious-data-structures.html

Sonraki ve öncekini bulmak neden önemlidir? Tüm öğelerin x'den büyük ve z'den küçük olduğunu düşünün, öncekini bul ve sonrakini bul ile dizinleri kullanmanız gerekir.

Tek sorun, sipariş koruma yeteneklerine sahip hashtable bulamadık. Belki de B ağacındaki kepçenin boyutu önemli olacaktır, ancak bu önbellek kayıtsız algoritmalarıyla çözülür.

Yani bunun açık uçlu bir sorun olduğunu söyleyebilirim.