RU2008120913A - Многомерная база данных и способ управления многомерной базой данных - Google Patents

Abstract

1. Многомерная база данных, логическая модель которой состоит из измерений, каждое из которых соответствует одному из типов данных, гиперкубов, каждый из которых соответствует одному из подмножества данных, и векторов, каждый из которых соответствует одному из данных, отличающаяся тем, что ! измерение состоит из унифицированных значений координат и кодов их идентификаторов; ! гиперкуб состоит из идентификаторов координат, связанных адресными указателями с идентификаторами координат векторов данных с совпадающими кодами, записанных в файл последними; ! вектор данного состоит из идентификаторов координат, связанных адресными указателями с идентификаторами координат векторов данных с совпадающими кодами, ранее записанными в файл, при этом идентификаторы координат векторов данных, записанные в файл первыми, связаны адресными указателями с идентификаторами координат гиперкуба с совпадающими кодами. ! 2. Многомерная база данных по п.1, отличающаяся тем, что каждый идентификаторов координат представлен набором, включающим ! имя идентификатора, состоящее из величины его смещения относительно начала файла и порядкового номера записи в файл вектора данного; ! код идентификатора, состоящий из цифрового кода измерения и цифрового кода унифицированного значения координаты в этом измерении; ! комплект адресных указателей. ! 3. Многомерная база данных по п.2, отличающаяся тем, что в комплект адресных указателей входят ! адресный указатель первого типа, состоящий из величины смещения относительно начала файла однотипного адресного указателя предыдущего идентификатора координаты с совпадающим кодом и порядкового номе�

Claims (18)

1. Многомерная база данных, логическая модель которой состоит из измерений, каждое из которых соответствует одному из типов данных, гиперкубов, каждый из которых соответствует одному из подмножества данных, и векторов, каждый из которых соответствует одному из данных, отличающаяся тем, что

измерение состоит из унифицированных значений координат и кодов их идентификаторов;

гиперкуб состоит из идентификаторов координат, связанных адресными указателями с идентификаторами координат векторов данных с совпадающими кодами, записанных в файл последними;

вектор данного состоит из идентификаторов координат, связанных адресными указателями с идентификаторами координат векторов данных с совпадающими кодами, ранее записанными в файл, при этом идентификаторы координат векторов данных, записанные в файл первыми, связаны адресными указателями с идентификаторами координат гиперкуба с совпадающими кодами.

2. Многомерная база данных по п.1, отличающаяся тем, что каждый идентификаторов координат представлен набором, включающим

имя идентификатора, состоящее из величины его смещения относительно начала файла и порядкового номера записи в файл вектора данного;

код идентификатора, состоящий из цифрового кода измерения и цифрового кода унифицированного значения координаты в этом измерении;

комплект адресных указателей.

3. Многомерная база данных по п.2, отличающаяся тем, что в комплект адресных указателей входят

адресный указатель первого типа, состоящий из величины смещения относительно начала файла однотипного адресного указателя предыдущего идентификатора координаты с совпадающим кодом и порядкового номера данного идентификатора координаты в циклическом списке, образованном адресными указателями идентификаторов координат векторов данных и гиперкуба;

адресный указатель второго типа, состоящий из величины смещения относительно начала файла однотипного адресного указателя предыдущего идентификатора координаты и порядкового номера идентификатора координаты в циклическом списке, образованном адресными указателями идентификаторов координат, входящих в состав одного вектора данного, при этом первый по порядку записи идентификатор координаты связан с последним по порядку записи идентификатором координаты;

адресный указатель третьего типа, состоящий из величины смещения относительно начала файла однотипного адресного указателя предыдущего идентификатора координаты, находящегося на более высоком уровне иерархии, и порядкового номера уровня иерархии данного идентификатора координаты, при этом адресные указатели идентификаторов координат, входящие в состав одной и той же иерархической группы вектора данного, образуют конечный список;

адресный указатель четвертого типа, состоящий из величины смещения относительно начала файла однотипного адресного указателя идентификатора координаты, входящего в одну вариантную группу, или, в случае завершения одной вариантной группы, входящей в состав другой вариантной группы, и порядкового номера вариантной группы, при этом адресные указатели идентификаторов координат, входящие в состав одного вектора данного, образуют конечный список.

4. Многомерная база данных по п.3, отличающаяся тем, что каждый идентификатор координаты гиперкуба представлен в виде вектора дескриптора, при этом адресный указатель первого типа идентификатора координаты вектора дескриптора содержит величину смещения относительно начала файла и порядковый номер адресного указателя первого типа идентификатора координаты вектора данного с совпадающим кодом идентификатора, записанного в файл последним.

5. Многомерная база данных по п.4, отличающаяся тем, что:

векторы дескрипторов в составе гиперкуба логически объединены в два и более сегмента;

в состав каждого сегмента гиперкуба включается корневой вектор, состоящий из одного идентификатора координаты с системным кодом;

корневые векторы гиперкубов связаны в циклический список адресными указателями идентификаторов координат первого типа, порядковые номера которых принимают значения номеров гиперкубов в порядке их записи в файл;

корневой вектор и векторы дескрипторов, входящие в состав одного сегмента гиперкуба, связаны в индексную структуру типа бинарного дерева адресными указателями идентификаторов координат второго и третьего типов;

корневые векторы и векторы дескрипторов с совпадающими кодами идентификаторов координат, входящие в разные сегменты одного гиперкуба, связаны в циклические списки адресными указателями идентификаторов координат четвертого типа, при этом порядковые номера адресных указателей идентификаторов координат принимают значения номеров сегментов гиперкуба в порядке их записи в файл.

6. Многомерная база данных по п.5, отличающаяся тем, что в ее состав включен буфер, например, расположенный в оперативной памяти компьютера, состоящий из таблиц значений векторов дескрипторов с наибольшими по величине порядковыми номерами адресных указателей координат четвертого типа и списка таблиц значений векторов дескрипторов в составе буфера, при этом

список таблиц значений векторов дескрипторов содержит адреса таблиц в составе буфера и формируется в порядке записи таблиц в файл;

каждая таблица значений векторов дескрипторов соответствует одному из измерений;

строки таблиц значений векторов дескрипторов соответствуют координатам измерений, формируются в порядке записи унифицированных значений координат в файл и содержат наборы полей, каждый из которых соответствует одному из гиперкубов, образованного измерениями, соответствующими таблицам;

в состав одного набора полей строк таблиц значений векторов дескрипторов входят поле величины смещения имени идентификатора вектора дескриптора относительно начала файла, поле порядкового номера адресного указателя четвертого типа идентификатора координаты вектора дескриптора, поле величины смещения относительно начала файла адресного указателя первого типа идентификатора координаты вектора данного с совпадающим кодом, записанного в файл последним, и поле порядкового номера адресного указателя первого типа идентификатора координаты этого вектора данного.

7. Многомерная база данных по п.6, отличающаяся тем, что в буфере содержатся векторы данных, участвующих в операциях чтения и записи информации, и инвертированные списки координат этих векторов данных, при этом

инвертированные списки координат векторов данных содержат адреса векторов данных в составе буфера;

каждый вектор данного имеет порядковый номер, равный наибольшему порядковому номеру записи в файл одного из идентификаторов координат вектора данного.

8. Многомерная база данных по п.7, отличающаяся тем, что строки таблиц значений векторов дескрипторов дополнительно содержат поля унифицированных значений координат, поля индексов унифицированных значений координат и поля адресов инвертированных списков координат векторов данных в составе буфера.

9. Многомерная база данных по п.3, отличающаяся тем, что вектор данного может содержать в себе один или несколько фрагментов неструктурированной информации, каждый из которых ограничен с двух сторон идентификаторами координат, определяющими тип данных и формат записи фрагмента неструктурированной информации.

10. Способ управления многомерной базой данных по п.1, характеризующийся наличием операций идентификации, записи, чтения, изменения, удаления и сжатия информации, контроля внутренней непротиворечивости информации при совместной работе двух и более пользователей, восстановления внутренней непротиворечивости информации после аварийного завершения работы,

отличающийся тем, что

идентификацию информации обеспечивают посредством цифрового кодирования унифицированных значений координат в составе измерений и замены фактических значений координат на цифровые коды в составе векторов данных;

запись, чтение, изменение, удаление и сжатие информации обеспечивают посредством формирования логических плоскостей сечения многомерного пространства, представленных циклическими списками идентификаторов координат векторов данных и гиперкубов с совпадающими кодами идентификаторов;

контроль внутренней непротиворечивости информации при совместной работе двух и более пользователей обеспечивают посредством последовательной нумерации векторов данных в порядке записи их в файл;

восстановление внутренней непротиворечивости информации после аварийного завершения работы многомерной базы данных обеспечивают посредством опережающей записи идентификаторов координат в состав векторов дескрипторов относительно момента их записи в состав векторов данных.

11. Способ управления многомерной базой данных по п.10, отличающийся тем, что идентификацию информации выполняют в следующей последовательности:

на первом шаге сравнивают фактические значения координат данного, поступившего из внешнего источника информации, с унифицированными значениями координат в составе измерений;

на втором шаге, в случае несовпадения фактических значений координат данного и унифицированных значений координат в составе измерений, фактические значения включают в состав измерений в качестве новых унифицированных значений с присвоением им цифровых кодов идентификаторов;

на третьем шаге производят замену фактических значений координат данного на цифровые коды идентификаторов унифицированных значений координат в составе измерений.

12. Способ управления многомерной базой данных по п.10, отличающийся тем, что сжатие информации осуществляют в следующей последовательности:

на первом шаге создают второй экземпляр гиперкуба, используемый для записи вновь поступающей информации и связанный с первым экземпляром адресными указателями четвертого типа корневых векторов и векторов дескрипторов;

на втором шаге создают копию первого экземпляра гиперкуба, не связанную с первым экземпляром адресными указателями четвертого типа корневых векторов и векторов дескрипторов, используемую как приемник информации, ранее записанной в первом экземпляре гиперкуба - источнике информации;

на третьем шаге производят сжатие информации путем формирования консолидированных версий векторов данных, содержащихся в источнике информации, и их переноса в приемник информации;

на четвертом шаге источник информации замещают приемником информации путем связывания второго экземпляра и копии первого экземпляра гиперкуба адресными указателями четвертого типа корневых векторов и векторов дескрипторов, первый экземпляр гиперкуба удаляют из файла.

13. Способ управления многомерной базой данных по п.10, отличающийся тем, что восстановление внутренней непротиворечивости информации после аварийного завершения работы производят в следующей последовательности:

на первом шаге, на основании сравнения значений векторов дескрипторов гиперкуба, осуществляют переход к идентификатору координаты последнего вектора данного, наиболее смещенного относительно начала файла, после этого по адресным указателям второго типа производят переход к другим идентификаторам координат последнего вектора данного;

причем в случае наличия в составе последнего вектора данного полного набора идентификаторов координат восстановление внутренней непротиворечивости информации после аварийного завершения работы на этом заканчивают, в случае отсутствия в составе последнего вектора данного хотя бы одного из идентификаторов координат, адрес расположения которого записан в векторе дескриптора, дополнительно осуществляют следующие шаги:

на втором шаге значения векторов дескрипторов, коды идентификаторов которых соответствуют идентификаторам координат предыдущих векторов данных, заменяют на величины смещения относительно начала файла и порядковые номера адресных указателей первого типа идентификаторов координат вектора данного;

на третьем шаге осуществляют переход к последнему идентификатору координаты предпоследнего вектора данного, смещенного относительно первого идентификатора координаты последнего вектора данного на величину, заданную форматом идентификатора координаты, после этого по адресным указателям второго типа осуществляют переход к остальным идентификаторам координат, входящим в состав предпоследнего вектора данного;

на четвертом шаге коды идентификаторов координат предпоследнего вектора данного сравнивают с кодами идентификаторов координат векторов дескрипторов, соответствующих кодам идентификаторов координат, отсутствующим в составе последнего вектора данного, причем при совпадении кодов значения векторов дескрипторов заменяют на величины смещения и порядковые номера адресных указателей первого типа идентификаторов координат предпоследнего вектора данного, при несовпадении кодов осуществляют переход к следующим в порядке приближения к началу файла векторам данных вплоть до нахождения идентификаторов координат, коды которых совпадают с кодами идентификаторов координат, отсутствующих в составе последнего вектора данного, с последующей заменой значений векторов дескрипторов;

на пятом шаге последний вектор данного с неполным составом идентификаторов координат удаляют из файла.

14. Способ управления многомерной базой данных по п.10, отличающийся тем, что чтение информации выполняют в следующей последовательности:

на первом шаге

пользователь формирует ключ поиска из одного или нескольких идентификаторов координат;

в составе буфера производят поиск значений векторов дескрипторов с соответствующими идентификаторами координат путем нахождения в списке адресов таблиц векторов дескрипторов, позиции которых соответствуют цифровым кодам измерений, перехода к указанным таблицам и поиска в их составе строк, позиции которых соответствуют цифровым кодам унифицированных значений координат;

в случае отсутствия в таблицах значений хотя бы одного из векторов дескрипторов с идентификаторами координат, соответствующими ключу поиска, чтение прекращают, в противном случае производят чтение значений векторов дескрипторов;

производят сравнение порядковых номеров адресных указателей четвертого типа идентификаторов координат векторов дескрипторов;

в случае их равенства порядковому номеру, соответствующему последнему сегменту гиперкуба, значения найденных векторов дескрипторов сравнивают между собой по величине порядковых номеров адресных указателей первого типа с последующим выбором вектора дескриптора с наименьшим номером, в противном случае по адресному указателю четвертого типа осуществляют переход к следующему сегменту гиперкуба;

на втором шаге

в составе сегмента гиперкуба производят поиск других векторов дескрипторов, идентификаторы координат которых совпадают с ключом поиска, путем обхода бинарного дерева индексной структуры;

в случае равенства порядковых номеров адресных указателей четвертого типа векторы дескрипторов сравнивают между собой по величине порядковых номеров адресных указателей первого типа с последующим выбором вектора дескриптора с наименьшим номером, в противном случае по адресному указателю четвертого типа осуществляют переход к следующему сегменту гиперкуба вплоть до совпадения порядковых номеров адресных указателей четвертого типа векторов дескрипторов;

на третьем шаге

на основании значения адресного указателя первого типа вектора дескриптора с наименьшим порядковым номером осуществляют чтение идентификатора координаты вектора данного;

в соответствии со значениями адресных указателей второго типа осуществляют чтение остальных идентификаторов координат вектора данного и их сравнение с идентификаторами координат ключа поиска;

в случае совпадения идентификаторов координат вектора данного с идентификаторами координат ключа поиска определяют один из совпадающих идентификаторов координат вектора данного с наибольшим порядковым номером адресного указателя второго типа;

в противном случае переходят к выполнению пятого шага настоящей последовательности чтения информации;

на четвертом шаге

производят обход иерархических и вариантных групп вектора данного, начиная с совпадающего идентификатора координаты с наибольшим порядковым номером адресного указателя второго типа, в случае вхождения идентификаторов координат ключа поиска в состав одних и тех же иерархических и вариантных групп вектора данного его включают в отчет о поиске;

на пятом шаге

в составе прочитанного вектора данного производят сравнение между собой по величине порядковых номеров адресных указателей первого типа идентификаторов координат, соответствующих ключу поиска, выбор идентификатора координаты с наименьшим по величине порядковым номером, чтение идентификатора координаты предыдущего вектора данного по адресному указателю первого типа и чтение остальных идентификаторов координат предыдущего вектора данного по адресным указателям второго типа;

причем четвертый и пятый шаги повторяют в порядке приближения к началу файла вплоть до чтения одного из идентификаторов координат вектора данного, соответствующих ключу поиска, с порядковым номером адресного указателя первого типа, равным единице.

15. Способ управления многомерной базой данных по п.14, отличающийся тем, что контроль внутренней непротиворечивости информации при совместной работе двух и более пользователей с одними и тем же данными осуществляют в следующей последовательности:

на первом шаге пользователи осуществляют независимое чтение информации, которое начинают с чтения буфере консолидированной версии вектора данного, соответствующей ключу поиска, в случае отсутствия в буфере консолидированной версии вектора данного чтение осуществляют из файла;

на втором шаге пользователи производят независимое формирование измененных (удаленных) версий вектора данного, которым временно присваивают порядковый номер записи ранее прочитанной консолидированной версии вектора данного;

на третьем шаге, по команде на запись пользователя, первым завершившего формирование измененной (удаленной) версии вектора данного, осуществляют повторное чтение в буфере или файле консолидированной версии вектора данного, при этом выполнение команд на запись остальных пользователей блокируют;

на четвертом шаге производят сравнение между собой порядковых номеров записи измененной (удаленной) и повторно прочитанной консолидированной версий вектора данного;

причем в случае совпадения порядковых номеров записи в файл записывают измененную (удаленную) версию вектора данного;

причем в случае несовпадения порядковых номеров записи производят повторное формирование измененной (удаленной) и новой консолидированной версий вектора данного с актуальным порядковым номером записи, новая консолидированная версия замещает в буфере предыдущую консолидированную версию, измененную (удаленную) версию записывают в файл, выполнение команд на запись разблокируют с повторением третьего и четвертого шага для каждого следующего пользователя;

на пятом шаге производят удаление из буфера последней консолидированной версии вектора данного в случае отсутствия команд на чтение или запись в течение заданного промежутка времени.

16. Способ управления многомерной базой данных по п.10, отличающийся тем, что запись информации выполняют в следующей последовательности:

на первом шаге производят преобразование данного в векторную форму путем формирования идентификаторов координат, связывания их адресными указателями второго, третьего и четвертого типов, определения расчетным путем значений адресных указателей первого типа, в случае отсутствия в составе гиперкуба векторов дескрипторов с совпадающими кодами идентификаторов, или путем копирования значений адресных указателей первого типа векторов дескрипторов, в случае наличия в составе гиперкуба векторов дескрипторов с совпадающими кодами идентификаторов;

на втором шаге, в случае отсутствия в составе гиперкуба векторов дескрипторов с совпадающими идентификаторами, производят запись в файл этих векторов дескрипторов, адресные указатели первого типа которых имеют расчетные значения однотипных адресных указателей вектора данного или, в случае наличия в составе блока координат этих векторов дескрипторов, производят изменение на расчетные значений величин смещения относительно начала файла и порядкового номера записи однотипных адресных указателей векторов дескрипторов;

на третьем шаге производят запись вектора данного в конец файла.

17. Способ управления многомерной базой данных по п.16, отличающийся тем, что изменение информации осуществляют на логическом уровне путем записи нескольких версий вектора данного в следующей последовательности:

на первом шаге производят чтение текущей версии вектора данного;

на втором шаге формируют измененную версию вектора данного в составе одного или нескольких идентификаторов координат и/или фрагментов неструктурированной информации, измененных относительно текущей версии, и одного неизменного идентификатора координаты;

на третьем шаге производят запись измененной версии вектора данного с сохранением в именах идентификаторов координат величин смещения относительно начала файла, записанных в первой версии вектора данного;

причем последующее чтение измененной информации осуществляют путем формирования консолидированной версии вектора данного, состоящей из одного идентификатора координаты с неизменным кодом идентификатора и одного или нескольких последних по порядку записи измененных идентификаторов координат и/или фрагментов неструктурированной информации.

18. Способ управления многомерной базой данных по п.17, отличающийся тем, что удаление информации осуществляют на логическом уровне путем записи нескольких версий вектора данного в следующей последовательности:

на первом шаге производят чтение текущей версии вектора данного;

на втором шаге формируют удаленную версию вектора данного в составе одного или нескольких идентификаторов координат, удаленных из текущей версии вектора данного, и одного неизменного идентификатора координаты;

на третьем шаге производят запись удаленной версии вектора данного с заменой на нулевые значения кодов удаленных идентификаторов координат;

причем последующее чтение сохраненной информации осуществляют путем формирования консолидированной версии вектора данного, состоящей из идентификаторов координат с ненулевыми значениями кодов идентификаторов координат и заключенными между ними фрагментами неструктурированной информации.