CN101027670A - 用于更快速数据访问的具有用户定义优先权的方法和信息数据库结构 - Google Patents

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Abstract

一种方法和信息数据库结构,其中至少一个数据字段根据存储在其中的数据的重要性被给予优先权等级指示。当接收到查询请求时,该查询被翻译成多个查询,一个查询用于数据库中可用的每一个优先权等级,并且基于其优先权检索信息。典型地,可能对于请求者来说关键的高优先权信息先被检索,因为它也可能较容易访问,并且因此更快返回到请求者。低优先权信息可能花费较长的时间来访问,因为它可能包含更大部分的数据。当该低优先权信息也被检索时,它也被进一步返回给请求者。

Description

用于更快速数据访问的具有用户定义优先权的方法和信息数据库结构
技术领域
本发明涉及数据库,并且具体地涉及用于优化数据库信息访问时间的方法和数据库结构。
背景技术
数据库是被构造使得其可以易于访问、管理和更新的信息集合。在计算环境中,数据库有时根据它们的构造方法而被归类。最普遍的方法是关系数据库,一种表格式数据库,其中数据被定义使得其可以以多种不同的方式被构造和访问。分布式数据库是一种可以在网络中的不同节点之间分散和复制的数据库。最后,面向对象编程数据库是一种适合定义成对象类和子类的数据的数据库。计算机数据库典型地包含数据记录或文件的集合,比如举例来说销售交易、产品目录表、存货清单、以及客户简档。典型地,数据库管理器提供用户控制读/写访问、指定报告生成、以及分析使用的能力。数据库和数据库管理器在大型机系统中很普遍,但也存在于较小的分布式工作站和中等规模的系统比如AS/400和个人计算机。SQL(结构化查询语言)是一种用于与数据库引擎进行交互用于管理性作业和检索与更新数据库的查询的标准语言。SQL可用于这样的产品上,比如IBM的DB2TM、微软的AccessTM、以及来自其它公司比如Oracle、Sybase以及ComputerAssociates(计算机协会)的其它数据库产品。SQL语句用于从关系数据库进行信息的交互式查询和用于收集报告数据。尽管SQL是ANSI(美国国家标准学会)和ISO(国际标准组织)标准,许多数据库产品支持具有扩展到标准语言的所有权的SQL。查询采取命令语言的形式,其允许用户选择、插入、更新、定位记录和在数据上执行功能等等。
关系数据库还可以存在于被构造成一组规范描述的表格的数据项目的集合中,其中数据可以从所述表格以各种方式进行访问而不必改造数据库表格的基本结构。数据还可以使用属性关系规则和基于与表格中的记录有关的事件激活的触发器进行索引。除了相对易于创建和访问之外,关系数据库还具有易于扩展的重要优点。在原始数据库创建之后,可以添加新的数据类别而无需修改所有现有应用。关系数据库是一组包含适合预定义类别的数据的一个或多个表格。每个表格包含一个或多个数据类别,称作数据字段,其典型地被按列安排。每行,称作数据记录,包含数据的唯一实例(instance),称作由列(数据字段)所定义的类别的信息元素或条目。数据库的用户可以基于来自属于数据库的一个或多个表格的一个或多个字段的连接获得察看感兴趣的数据库信息。当创建关系数据库时,我们还可以通过定义字段属性来定义数据库字段的每一个中的可能值的域,因此对包含在数据库字段中的数据值施加约束,比如举例来说字段的性质(例如文本或数字等等)、字段的长度(例如256字符或具有二个十进制的数字等等)、或字段的范围(数字范围为从0到1000等等)。关系数据库的定义产生了元数据表格,其是包括在数据库中的数据的定义或说明。
近几十年来,数据库已经变成工业界的重要要素。从小的零售店到大的巨人企业以及电信工业界,数据的管理是关键因素并且经常使用信息数据库来执行。数据存储器采取其中存储器引擎放置所有的数据库信息的介质。多数情况下,物理存储器包括硬盘驱动器(HDD),而在其它情况下它可以包括随机访问存储器(RAM)或闪存盘。在工业界有一种趋势就是在RAM中存储给定数据库结构的特定表格和在HDD上存储其他内容。由这种实现引起的麻烦是从数据库引擎请求数据的应用必须单独调用数据库引擎以检索信息。这样实现的好处在于来自于RAM存储器的响应比来自硬盘的响应快得多(例如从高毫微秒到低微秒的范围与毫秒范围)并且甚至高于闪存盘的响应速度,因为在这个前者的情况下,数据转移调用必须通过数据访问接口,其引起显著的访问时间开销。
在关系表格中,BLOB(二进制大型对象)类型是通常作为指针参考存储的唯一数据类型。该指针参考由为BLOB数据分配存储位置到正常存储介质的数据库引擎来控制。但是甚至在最新的数据库应用‘my SQL cluster,(‘我的SQL簇’)中,BLOB存储器是唯一可应用到HDD存储介质。二进制大型对象通常是数据块,其中数据块的大小可以是可变的,如在图片、声音剪辑等等中的情况。可变大小在标准数据库引擎中不是优选的,因为它们使得成帧数据分段复杂。存储器(例如,RAM)数据库发现了BLOB怪异之处在于它们通常用于使用8比特指针来工作并且因为它在成本上更有效地在硬盘上比在存储器上存储更大的数据分段,并且使用指针来参考它。然而,在硬盘上BLOB的这种实现使得存储在其中的数据不可用于要求快速数据访问的应用,比如在微秒或低毫秒的范围中。
因此,由现有解决方案引起的问题在于当这样的元素是各种类型时,它们不总是支持用于访问给定数据库的数据元素所需的速度。例如,在给定的数据记录中,可以存在各种类型和大小的信息元素,比如举例来说文本元素以及生物统计模板(biometric template)、声音剪辑和BITMAP图形格式的图片。这些元素中的某些经常需要在微秒范围内被访问,其它仅需要在毫秒范围内被访问,而还有其它的元素需要在几秒内被访问。
数据元素的相对访问时间之间的区别可能对于应用来说是很关键的,因为它使得在参考、存储和检索数据的方法上具有极大不同。这无疑地影响了数据库系统的成本和可靠性。
例如,让我们考虑具有基本移动电话订费、具有电子邮件、多媒体消息服务(MMS)、无线应用协议(WAP)接入、定位服务、短消息系统(SMS)等等的一般电信订户。订户可以另外拥有多个个性化铃声和呼叫前通知。包括上面所述信息的所有订户简档信息被存储在移动电话网络的归属订户系统(HSS)节点的数据库中。当订户使用网络登记了他的移动电话时,立即需要来自网络登记所需的HSS数据库的其相关数据记录的所有数据元素。另一方面,仅当订户需要改变当前设置时才需要对可能的铃声或呼叫前通知的列表进行访问。在任何给定时间仅仅需要来自该订户记录的特定数据,而其余的在配置或参考期间需要。
在高速访问区域比如RAM中存储所有订户信息到订户记录中是不经济的,而比如硬盘(HDD)的区域是低效的,因为访问最慢的大型数据元素还将减慢那个记录的所有其它较小但必需元素的访问。例如,当访问给定数据库的整个订户记录时,在当前的实现中该系统必须首先锁住整个记录用于安全读取(这样以来没有任何其它数据库交易可以在读取期间修改数据),并且然后试图读取记录和返回信息给请求者。这个过程涉及识别数据文件中的记录位置(与硬盘上的扇区位置的偏移),并且然后要么读取整个记录并且从数据流分析所要求的字段要么跳过偏移到所需的字段(该偏移在元表格中定义)并且读取该数据。这样,读取过程由于偏移读取和/或分析而导致很慢。当数据元素变得更大时,访问速度减慢了读取并且进一步影响了记录的所有数据变量的返回。在电信环境中,或者其中在低的毫秒时间范围内需要做出决定的任何其它领域中,用于提供业务给订户的访问时间因此受到负面影响。此外,在电信业界中,需要数据元素首先识别订户,并且然后提供可以被推迟直到订户登记完成之后的额外服务。在这种情况下,需要两级数据可用性:1)登记订户所需的数据元素,其需要很快,并且2)服务客户需要所需的数据元素,其可以被提供具有一定的时延而不会影响订户服务。假设登记过程需要有限时间,如果服务数据在这个期间被加载,那么整个过程将需要更少的时间。
集中数据存储的尝试称作CDS(中央数据存储)在近几年已经出现在数据库业界。实际上,该机制满足了在单个管理机下存储的单独数据的虚拟合并,其中高度重要的数据被存储在较快的存储装置中,比如举例来说存储在RAM中,而低重要性的数据被存储在较慢的并且较便宜的存储装置中,比如举例来说HDD。数据的检索涉及两步过程,第一步检索数据的位置,并且第二步检索数据。为了合并多个应用成为一个逻辑数据库,创建新的元文件,其列出了订户的主要索引和指向每个数据集合的数据存储的指针。当应用竭力相对于索引定位数据时,可以出现以下两个事情之一:a)CDS可以将该交易转移到参考的数据库或者返回用于该应用的指针来直接检索数据。CDS可以根据交易请求中的标记设置作用于两种模式。虽然这是有益的向前步骤,但它没有给出将表格中的每一个数据元素分割到不同存储位置中的灵活性,也没有不同地处置较少可用的数据,或者在数据指针的读取上提供记录锁定,指向由主数据库引擎检索的变量或多阶数据的索引。
现在参考图1(现有技术),其是当前实现中已知的数据库结构的典型表示。图1中所示的是信息数据库(未示出)的四个字段100、102、104和106的定义。四个字段的每一字段的特性分别使用字段属性101、103、105和107来定义。例如,属性101定义了数据库字段100的特性,其因此是字符串类型,具有十一(11)个字符的长度,具有如图所示的格式(安排),并且在数据库的原始索引中找到。这样,基于图1中所示的数据库定义,创建数据库,其中每个记录包括具有如图所示的属性所定义的特性的四个字段。典型地,记录的数据库字段被存储在预定的位置上,比如举例来说在RAM、HDD等等中。当接收到一个用于从给定记录中检索信息的请求时,从数据库请求来自四个字段的每一字段的信息。因此,当数据库字段之一包括大量信息时,比如举例来说图形文件,则存储在整个数据记录中的信息到请求者的检索和传输仅由其中一个字段所减慢。
因此,易于理解的是,为了克服现有解决方案的不足和缺点,拥有一种方法和数据库结构将是有益的,其中给定数据库记录的每个信息元素可以与访问优先权信息有关,并且其中基于这个优先权信息将从数据库返回到查询应用(或者用户)。
本发明提供了这样的方法和系统。
发明内容
一方面,本发明是一种用于信息数据库管理的方法,该方法包括步骤:
a.为数据库结构定义一个或多个数据字段;并且
b.为所述一个或多个字段的至少一个字段,定义包含在该字段中的数据的优先权等级的指示。
另一方面,本发明是一种信息数据库结构,包括:
多个数据字段;以及
包含在所述多个数据字段的至少一个字段中的数据的优先权等级的指示。
附图说明
为了更详细地理解本发明,对于其它目的及其优势,现在将结合附图参考下面描述,其中:
图1(现有技术)是当前实现中的数据库结构的典型表示;
图2是根据本发明的优先实施例用于新数据库结构的新元数据的典型高级表示;
图3是根据本发明的优先实施例的数据库结构的典型高级表示;
图4是根据本发明的优先实施例的第一典型变型的数据库结构的典型高级框图;
图5是根据本发明的优先实施例的第二典型变型的数据库结构的典型高级框图;
图6是根据本发明的优先实施例用于创建包括与数据库字段的至少一个相关的优先权信息的数据库结构的方法的典型流程图;
图7是实现本发明的优先实施例的数据库节点的典型高级框图;以及
图8是根据本发明的优先实施例用于从数据库结构检索信息的方法的典型流程图。
具体实施方式
本发明的创新教导将特别参照各种典型实施例进行描述。然而,应当理解这类实施例仅仅提供了本发明创新教导的许多有益使用的一些例子。通常,在本申请的说明书中做出的陈述不必限制本发明的各种要求方面中的任一方面。而且,某些陈述可以适用于某些创新特征而不适用于其它特征。在附图中,在整个视图中类似的或相同的部件被赋予同样的参考数字。
根据本发明,数据库的信息元素,即存储在数据库的数据字段中的信息被给予优先权等级,比如举例来说,通过与优先权指示符相关联,其可以基于其优先权等级选择地从数据库检索信息。例如,必须以可能最快方式进行访问的关键数据可以被存储在数据库的高优先权字段中,而数据库的所有其它字段可以被给予缺省,较低的优先权指示。当在数据库中接收到用于请求信息的查询时,不是匹配查询标准的整个记录(或多个记录)被检索并立即返回。相反地,数据库信息的检索和传输在以下步骤中被执行:第一,仅仅读取高优先权数据字段,并且它们的信息使用第一查询响应被返回到请求者。同时,较低优先权数据字段被进一步读取,其因为它们可能包含更大数量的对于请求者来说不必如高优先权数据一样快的数据而可能花费更长时间。当较低优先权数据字段的检索也完成时,那个信息也被返回到请求者。以这种方式,关键数据的传输不再因为访问数据库记录的非关键数据字段的时延而受到危害。
现在参照图2,其是根据本发明的优先实施例用于新数据库结构的新元数据的典型高级表示。在图2中,根据本发明优选实施例用于创建数据库结构的新元数据200被示出为包括以优先权等级标签202形式的优先权指示符定义,该标签可能具有典型值‘高’、‘中’或‘低’。新的元数据200可能任选地进一步包括物理位置的指示204-208,与优先权等级标签之一有关的每个信息元素被存储在其中,比如举例来说高优先权信息元素被存储在具有很短访问时间的随机访问存储器(RAM)中,中优先权数据被存储在具有较长访问时间的本地硬盘驱动器(HDD)F上,并且低优先权信息也被存储在本地HDD F上。
现在参考图3,其是根据本发明的优先实施例使用结合图2描述的新元数据200创建的数据库结构300的典型高级表示。当然应该理解的是,另外的元数据可以被要求来创建整个数据库结构300,尽管为了简单起见未示出附加的元数据。典型的数据库结构300包括四个不同的数据字段:数据字段302包含某些客户的社会保险号信息,数据字段304包含客户的最后名字,数据字段306包含客户的电话号码,并且最后数据字段308包含客户的图片。数据库结构300的四个不同数据字段的每一个的特性可以分别使用数据字段属性303、305、307和309来定义,如图3所示。因为本发明的新元数据200,数据字段302、304、306和308的每一个包括与存储在该数据字段中的信息的优先权等级有关的属性。例如,数据字段302具有优先权属性310,其被设置成等级‘高’,其意味着包含在那个字段中的数据具有高优先权并且当由查询请求时应当首先被返回。同样的数据字段302还可以包括索引位置属性312,其指定其中包含在那个字段中的数据被存储的物理位置,即在RAM中。同样,所有其它字段304、306和308也可以具有优先权属性和位置属性,它们指定它们所包含的数据的优先权以及它们的数据被存储的物理位置。还应当理解,根据本发明给定数据库或给定表格的并非所有数据字段必须被给予优先权信息或者包含索引位置指示符。例如,还有可能仅仅数据库或表格字段的特定一些被给予‘高’优先权指示符,而其它根本没有任何优先权指示。
现在参照图4,其是根据本发明的优先实施例的第一变型的数据库结构400的典型高级框图。基于新元数据200,创建数据库400,其中数据库400可以包括一个或多个数据库表格并且其中数据库的表格之一包括例如典型数据库字段302、304、306和308,以及多个记录R1-Rn。对于每个这样的记录,数据库400可以包括数据字段优先权指示310,如上面所描述的。数据字段优先权信息可以采取如上所述的字段属性310的形式,或者还可以具有其它特性,比如数据被存储的位置或者与这样的数据字段有关的功能。
图5是根据本发明的优先实施例的第二变型的数据库结构的典型高级框图。根据本发明的优先实施例的第二变型,数据库结构包括数据库表格500,用于存储数据库信息。在当前的典型情形中,还假定表格500包括四个表格字段502、504、506和508以及多个记录R1-Rn,其中表格500存储各种类型的数据。数据库结构还包括另外一个或多个表格510,其存储与一个或多个字段502-508有关的优先权等级指示,或者至少某些所提到的字段。在这个实现中,在表格500和表格510的字段之间存在链接,因此保证与数据库的每个字段有关的优先权指示符的适当表示。例如,存储在表格500的记录R1的字段502中的数据‘xyz’可以被链接到表格510的第一条目511‘H’,其表示与包含在那个字段中的数据‘xyz’有关的‘高’优先权等级。同样,表格510的其它条目520、530和540提供与表格500的记录R1的剩余三个字段504、506和508有关的优先权等级指示。以类似的方式,其它表格510可以提供与表格500的其它记录R2-Rn有关的优先权信息。在可替换实施例中,仅一个表格510存在用于定义给定表格或数据库500的数据字段的优先权等级指示。
进一步存在其它的可能性,包括与数据库结构中的给定表格或者包含在数据库结构中的表格的一个或多个字段有关的优先权等级指示。
现在参照图6,其是根据本发明的优先实施例用于创建包括与数据库字段的至少一个相关的优先权等级指示的数据库结构的方法的典型流程图。在图6中,首先在步骤610中,可以创建数据库结构,比如举例来说由系统管理员使用能够创建数据库的软件程序。在动作612中,系统管理员可以进一步创建和定义数据库字段并且在动作614中管理员可以进一步为至少一个字段定义表示那个数据字段的优先权的属性。例如,该系统管理员可以将数据库结构定义为图3中所表示的一种结构,其中至少一个表格字段包括与那个字段有关的优先权等级指示。该指示可以包括明确的优先权等级指示(例如‘高’、‘低’优先权等级)和/或暗含的优先权等级指示,比如举例来说表示其中那个字段的数据被存储的物理位置的索引位置信息。最后在动作616中,数据库可以被填充数据。
现在参照图7,其是实现本发明的优先实施例的数据库节点700的典型高级框图。图7中所示的是数据库结构712,其功能可以是存储各种类型的数据,比如举例来说订户记录、订户简档以及与订户有关的其它类型信息。信息数据库712可以包括表格结构714,其可以采取各种形式并且其可以包括可能以各种组合在相互之间链接的一个或多个数据库表格。连接到信息数据库712的可以是负责处理查询请求720、722和724的数据库服务逻辑716,所述请求可以源自电信网络(未示出)的各种请求者节点并且其从数据库712请求信息。也包括在数据库节点700中的是一个或多个存储器介质,比如举例来说RAM726、HDD驱动器G728、以及HDD驱动器F730,其可以各自存储数据库712的信息的一个或多个部分。应当理解,结合当前描述的典型情形,存储在数据库712中的数据的至少一部分具有有关的优先权等级信息,如上所描述的。例如,数据库712的表格结构714的表格的至少某些字段在创建或建立表格结构714期间可能已经被赋予优先权等级指示。
现在一起参照先前描述的图7和图8,其中图8是根据本发明的优先实施例用于检索来自数据库712的信息的方法的典型流程图。在动作810中,用于数据库712的信息的查询请求720在数据库节点700处接收,其中请求720可以包括检索数据库712的特定信息的标准,如本技术领域所已知的。查询请求720到达数据库服务逻辑716,其中其被处理,动作812。这可以包括确定存储在数据库712中的数据的现有优先权等级的动作814,比如举例来说确定数据库712的数据具有三个可能的优先权等级:‘高’、‘中’和‘低’。动作812进一步包括基于包含想要数据的标准的查询请求720为每个这样的优先权等级发出查询请求,动作816,即将查询请求720翻译成三个不同的查询请求734、736和738,其中查询请求734从数据库712请求匹配给定标准的数据并且其优先权等级被设置为‘高’,查询请求736从数据库712请求匹配给定标准的数据并且其重要性被设置为‘中’,并且查询请求738从数据库712请求匹配给定标准的数据并且其重要性被设置为‘低’。当查询请求734-738中的每一个到达数据库712时,匹配给定标准和其优先权等级的数据分别在相应的查询响应740、742和744中从数据库712返回到数据库服务逻辑716,动作818。典型地,具有‘高’优先权等级的数据先被返回,因为它更易于访问,而具有‘中’优先权等级的数据被接着返回并且具有‘低’优先权等级的数据被最后返回,因为它可能包括更大部分的数据。查询响应740-744然后从数据库服务逻辑716以按照它们到达数据服务逻辑716的顺序中继返回到请求者(未示出),动作820。以这种方式,通过实现与存储在数据库712中的部分数据有关的优先权等级,给出‘高’优先权等级的关键数据可以更快地被返回到请求者,而包括更大部分数据的较低优先权数据仅当它们对于请求者来说变得可用时返回,该更大部分数据更难访问并且对于请求者来说更非必需的,这将不再减慢提取数据和返回数据到请求者的总处理。
因此,根据本发明有可能从给定数据库请求数据并且翻译该请求成多个请求,其中每个这样的请求被指定为给定优先权等级的数据。以这种方式,本发明允许从数据库以更快的方式访问信息的关键部分(其被赋予高的优先权等级),而可能花费较长时间来检索的数据的较不重要部分可以以更长时延地被访问和返回。
基于上述内容,对于本技术领域的技术人员而言,显然本发明提供了有利的解决方案,其提供了对于数据库的关键信息的改进访问时间。可以相信,本发明的操作和构造将从上面的描述中变得显而易见。虽然所示和所描述的本方法和系统已经被表征为优选,但是显然其中可以做出各种变化和修改而不背离如下面所阐述的权利要求所定义的本发明的范围。
尽管本发明的方法和系统的几个优选实施例已经在附图中示出并且在前面的具体说明中加以描述,应当理解本发明并不限于所公开的实施例,而是能够进行多种调整、修改和替换而不背离所附权利要求所阐述和限定的本发明的宗旨。

Claims (15)

1.一种信息数据库管理的方法,该方法包括步骤:
a.为数据库结构的记录定义一个或多个数据字段;以及
b.为包含所述一个或多个字段的所述记录的至少一个字段,定义包含在该字段中的数据的优先权等级指示,所述优先权等级用于从数据库选择地检索信息。
2.根据权利要求1的方法,进一步包括在步骤a.之前的步骤:
c.创建数据库结构。
3.根据权利要求1的方法,其中所述指示包括所述至少一个字段的属性,该属性表示优先权等级。
4.根据权利要求1的方法,其中所述指示被包括在数据库结构的表格中,在其中还存储了所述至少一个字段的数据。
5.根据权利要求1的方法,其中所述指示被包括在数据库结构的第一表格中并且所述至少一个字段的数据被存储在数据库结构的第二表格中,其中第一和第二表格被链接在一起。
6.根据权利要求1的方法,其中所述指示包括所述至少一个字段的属性,该属性表示包含在所述至少一个字段中的数据的索引位置。
7.根据权利要求1的方法,还包括步骤:
c.接收数据库结构信息的查询请求;
d.确定与数据库结构的数据有关的优先权等级;以及
e.将所述查询请求翻译成多个查询请求,其中查询请求中的每一个要求数据库信息,该数据库信息具有数据库结构的数据的所确定的优先权等级的一个优先权等级。
8.根据权利要求7的方法,还包括步骤:
f.响应多个查询请求,单独地提取匹配数据库结构的所确定优先权等级的数据;以及
g.在单独的查询响应中返回匹配所确定的优先权等级的数据。
9.一种数据库结构,包括:
至少一个记录,该记录包括多个数据字段;以及
包含在具有多个数据字段的记录的至少一个字段中的数据的优先权等级指示,所述优先权等级被用于从数据库选择地检索信息。
10.根据权利要求9的信息数据库结构,其中所述指示包括所述至少一个字段的属性,该属性表示优先权等级。
11.根据权利要求9的信息数据库结构,还包括:
存储所述至少一个字段的数据和所述指示的表格。
12.根据权利要求9的信息数据库结构,还包括:
第一表格,其存储所述指示;以及
第二表格,其存储所述至少一个字段的数据;
其中第一和第二表格被链接在一起。
13.根据权利要求9的信息数据库结构,其中所述指示包括所述至少一个字段的属性,该属性表示包含在所述至少一个字段中的数据的索引位置。
14.根据权利要求9的信息数据库结构,该数据库结构进一步包括:
数据库服务逻辑,其用来接收数据库结构信息的查询请求,该数据库服务逻辑进一步用来确定与数据库结构的数据有关的优先权等级和翻译查询请求成为多个查询请求;
其中所述多个查询请求的每一个要求数据库信息,该数据库信息具有来自数据库结构的数据的所确定的优先权等级的一个优先权等级。
15.根据权利要求14的信息数据库结构,其中响应多个查询请求,匹配数据库结构所确定的优先权等级的每一个的数据从数据库结构中单独地提取,并且返回给请求者。
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