TWI496016B - 混合式資料庫管理方法以及系統 - Google Patents

Description

混合式資料庫管理方法以及系統

本發明是有關於一種資料庫管理方法以及系統，且特別是有關於一種混合結構化查詢語言資料庫以及非結構化查詢語言資料庫之管理方法以及系統。

資料庫為基本上是電腦化的資料保存系統，用以儲存電腦化檔案。使用者可以對資料庫所儲存之檔案執行各類操作，如新增、擷取、更新、刪除等操作。

結構化查詢語言(Structured Query Language，SQL)為先前技術中最常用於資料庫中的標準數據查詢語言。結構化查詢語言允許使用者在高層資料結構上工作。藉由結構化查詢語言，使用者不需要指定對資料的存放方法，也不需要了解其具體的資料存放方式。此外，結構化查詢語言亦能使具有底層結構完全不同的資料庫系統和不同資料庫之間，使用相同的結構化查詢語言作為資料的輸入與管理。

NoSQL是對不同於傳統的關係型資料庫的資料庫管理系統的統稱，其最重要之特徵為不使用SQL作為查詢語言。因此，應用NoSQL，數據存儲可以不需要固定的表格模式，方便使用者使用。

因此，如何使資料庫能兼容SQL以及NoSQL之優點，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

因此，本發明之一態樣是在提供一種應用於一資料庫系統之混合式資料庫管理方法。資料庫系統包含一結構化查詢語言(structured query language，SQL)資料庫以及至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫。混合式資料庫管理方法包含：

(a)接收對資料庫系統之一結構化查詢語言要求。

(b)判斷結構化查詢語言要求是否可轉換為一非結構化查詢語言要求。

(c)在結構化查詢語言要求可轉換為非結構化查詢語言要求時，將結構化查詢語言要求轉換為非結構化查詢語言要求。

(d)藉由分表(sharding)技術，於非結構化查詢語言資料庫執行非結構化查詢語言要求。

(e)判斷非結構化查詢語言要求是否為變更型指令。

(f)在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，藉由佇列(queue)於結構化查詢語言資料庫執行轉換前之結構化查詢語言要求。

本發明之另一態樣是在提供一種混合式資料庫管理系統。混合式資料庫管理系統包含一結構化查詢語言(SQL)資料庫、至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫以及一處理元件。處理元件與結構化查詢語言資料庫以及非結構化查詢語言資料庫建立連結。處理元件包含一指令接收模組、一指令判斷模組、一指令轉換模組、一指令執行模 組以及一變更型指令處理模組。指令接收模組接收對混合式資料庫系統之一結構化查詢語言指令。指令判斷模組判斷結構化查詢語言要求是否可轉換為一非結構化查詢語言要求。在結構化查詢語言要求可轉換為非結構化查詢語言要求時，將結構化查詢語言要求轉換為非結構化查詢語言要求。指令執行模組藉由分表技術，於非結構化查詢語言資料庫執行非結構化查詢語言要求。變更型指令處理模組判斷非結構化查詢語言要求是否為變更型指令。在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，變更型指令處理模組藉由佇列(queue)，於結構化查詢語言資料庫執行轉換前之結構化查詢語言要求。

應用本發明具有下列優點。在收到資料庫要求時，先於非結構化查詢語言資料庫上執行，可使資料庫系統具有可擴充性、高可用性、高效率等特性。此外，進一步將變更型指令於結構化查詢語言資料庫執行，可同時使本發明之資料庫系統提供高一致性資料。

以下將以圖式及詳細說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

請參照第1圖，其係依照本發明一實施例的一種應用於一資料庫系統之混合式資料庫管理方法之流程圖。混合式資料庫管理方法可經由電腦程式來進行實作。電腦程式 可儲存於一電腦可讀取記錄媒體中，而使電腦讀取此記錄媒體後執行此混合式資料庫管理方法。電腦可讀取記錄媒體可為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟悉此技藝者可輕易思及具有相同功能之電腦可讀取記錄媒體。

應用混合式資料庫管理方法之資料庫系統包含一結構化查詢語言(structured query language，SQL)資料庫以及至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫。混合式資料庫管理方法100包含：

在步驟110中，接收對資料庫系統之一結構化查詢語言要求。其中，在本發明之一些實施例中，可於步驟110前，先停止(block)並等待結構化查詢語言要求。此外，在收到對資料庫系統之一資料庫要求時，可開啟一個新的存取請求(Access Instance)，以分析(parse)所收到之資料庫要求是否為結構化查詢語言要求。

在步驟120中，判斷結構化查詢語言要求是否可轉換為一非結構化查詢語言要求。

在步驟140中，在結構化查詢語言要求可轉換為非結構化查詢語言要求時，將結構化查詢語言要求轉換為非結構化查詢語言要求。

在步驟150中，藉由分表(sharding)技術，於非結構化查詢語言資料庫執行非結構化查詢語言要求。其中，在資料庫系統包含非結構化查詢語言資料庫之數量為複數個時，可先依據非結構化查詢語言要求之特定參數，選擇其中一個非結構化查詢語言資料庫，並將非結構化查詢語言 要求路由(route)至所選擇之非結構化查詢語言資料庫，以執行步驟150。

在步驟160中，判斷非結構化查詢語言要求是否為變更型指令。在步驟160之一些實施例中，若非結構化查詢語言要求包含寫入、修改、刪除或其他類型之變更指令，則判定非結構化查詢語言要求為變更型指令。當非結構化查詢語言要求不為變更型指令時，則繼續接收對資料庫系統之結構化查詢語言要求(步驟110)。

在步驟170中，在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，藉由佇列(queue)，於結構化查詢語言資料庫執行轉換前之結構化查詢語言要求。在步驟170之一實施例中，可提供單一佇列對應結構化查詢語言資料庫。於是，在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，可將轉換前之結構化查詢語言要求加入單一佇列中，以於結構化查詢語言資料庫執行。在步驟170之另一實施例中，可於結構化查詢語言資料庫對非結構化查詢語言要求進行雜湊，並自多個佇列中，找出結構化查詢語言要求對應之寫入緩衝佇列(Write Buffer Queue)，以添加結構化查詢語言要求。接下來，等待寫入緩衝佇列中之結構化查詢語言要求，於結構化查詢語言資料庫上執行。如此一來，在收到資料庫要求時，先於非結構化查詢語言資料庫上執行，可使資料庫系統具有可擴充性(scalibility)、高可用性(availability)、高效率等特性。此外，進一步將變更型指令於結構化查詢語言資料庫執行，可同時使本發明之資料庫系統提供高一致性(consistency)資料。

此外，可在步驟150執行前，先判斷非結構化查詢語言要求是否具備低可用性(availability)以及高一致性(consistency)之特性。當非結構化查詢語言要求具備低可用性以及高一致性之特性時，鎖定(lock)資料庫系統中與非結構化查詢語言要求相關之資料。當鎖定完成時，才觸發步驟150之執行。其中，在本發明之一些實施例中，可於結構化查詢語言資料庫以及非結構化查詢語言資料庫之上層，提供鎖定判斷服務。於是，鎖定判斷服務可在有指令欲存取結構化查詢語言資料庫或非結構化查詢語言資料庫前，判斷指令所欲存取之資料是否已被鎖定，並僅在所欲存取之資料未被鎖定時，才允許資料存取。接下來，在步驟170執行完成後，解除對資料庫系統中與非結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。如此一來，即使本發明之資料庫系統包含非結構化查詢語言資料庫，仍能提供高一致性之資料。

另外，在於步驟120判定結構化查詢語言要求不可轉換為非結構化查詢語言要求時，可於結構化查詢語言資料庫，執行結構化查詢語言要求(步驟130)。在步驟130之一實施例中，在結構化查詢語言要求不可轉換為非結構化查詢語言要求時，鎖定資料庫系統中與結構化查詢語言要求相關之資料。於結構化查詢語言資料庫對應之寫入緩衝佇列，雜湊並添加結構化查詢語言要求。在完成雜湊並添加結構化查詢語言要求後，解除資料庫系統中與結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。如此一來，即使仍有些資料庫要求不被非結構化查詢語言資料庫所支援，仍能直接於資料庫系統之結構化查詢語言資料庫執行。

請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例的一種混合式資料庫管理系統之功能方塊圖。混合式資料庫管理系統200包含一結構化查詢語言(SQL)資料庫210、至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫220以及一處理元件230。處理元件230與結構化查詢語言資料庫210以及非結構化查詢語言資料庫220建立連結。在本發明之一些實施例中，結構化查詢語言資料庫210、非結構化查詢語言資料庫220以及一處理元件230實作於同一台電腦、伺服器或其他類型之電子裝置。在本發明之另一些實施例中，結構化查詢語言資料庫210、非結構化查詢語言資料庫220以及一處理元件230的其中兩者實作於同一台電腦、伺服器或其他類型之電子裝置。在本發明之又一些實施例中，結構化查詢語言資料庫210、非結構化查詢語言資料庫220以及一處理元件230分散式的實作於多台電腦、伺服器、其他類型之電子裝置或其組合。

處理元件230包含一指令接收模組231、一指令判斷模組232、一指令轉換模組233、一指令執行模組234以及一變更型指令處理模組235。指令接收模組231接收對混合式資料庫系統200之一結構化查詢語言指令。其中，指令接收模組231可透過有線或無線之資料傳輸方式，自本機端或遠端之一客戶端，接收結構化查詢語言指令。此外，指令接收模組231可先停止運行並等待結構化查詢語言要求。在收到對混合式資料庫系統200之一資料庫要求時，指令接收模組231可開啟一個新的存取請求，以分析所收到之資料庫要求是否為結構化查詢語言要求。

指令判斷模組232判斷結構化查詢語言要求是否可轉 換為一非結構化查詢語言要求。在結構化查詢語言要求可轉換為非結構化查詢語言要求時，指令判斷模組232將結構化查詢語言要求轉換為非結構化查詢語言要求。

指令執行模組234藉由分表技術，於非結構化查詢語言資料庫220執行非結構化查詢語言要求。其中，在混合式資料庫系統200包含之非結構化查詢語言資料庫220之數量為複數個時，指令執行模組234可先依據非結構化查詢語言要求之特定參數，選擇其中一個非結構化查詢語言資料庫220，並將非結構化查詢語言要求路由至所選擇之非結構化查詢語言資料庫220。

變更型指令處理模組235判斷非結構化查詢語言要求是否為變更型指令。其中，變更型指令處理模組235可在非結構化查詢語言要求包含寫入、修改、刪除或其他類型之變更指令時，判定非結構化查詢語言要求為變更型指令。當非結構化查詢語言要求不為變更型指令時，混合式資料庫管理系統200完成指令之執行，並可提供成功執行訊息至先前發出要求之客戶端。

在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，變更型指令處理模組235藉由佇列(queue)，於結構化查詢語言資料庫210，執行轉換前之結構化查詢語言要求。進一步而言，在本發明之一實施例中，處理元件230可提供單一佇列對應結構化查詢語言資料庫210。於是，在非結構化查詢語言要求為變更型指令時，變更型指令處理模組235可將轉換前之結構化查詢語言要求加入單一佇列中，以於結構化查詢語言資料庫210執行。在本發明之一實施例中， 變更型指令處理模組235可提供多個佇列對應結構化查詢語言資料庫210。於是，變更型指令處理模組235可於結構化查詢語言資料庫210對非結構化查詢語言要求進行雜湊，並自多個佇列中找出結構化查詢語言要求對應之寫入緩衝佇列，以添加結構化查詢語言要求。接下來，等待寫入緩衝佇列中之結構化查詢語言要求，於結構化查詢語言資料庫210上執行。如此一來，在收到資料庫要求時，先於非結構化查詢語言資料庫220上執行，可使混合式資料庫系統200具有可擴充性、高可用性、高效率等特性。此外，進一步將變更型指令於結構化查詢語言資料庫執行，可同時使本發明之資料庫系統提供高一致性資料。

此外，在指令執行模組234執行前，處理元件230可先判斷非結構化查詢語言要求是否具備低可用性以及高一致性之特性。當處理元件230判定非結構化查詢語言要求具備低可用性以及高一致性之特性時，處理元件230之一鎖定模組236鎖定混合式資料庫系統200中與非結構化查詢語言要求相關之資料。其中，在本發明之一些實施例中，鎖定模組236可於結構化查詢語言資料庫210以及非結構化查詢語言資料庫220之上層，提供鎖定判斷服務。於是，鎖定模組236所提供之鎖定判斷服務，可在有指令欲存取結構化查詢語言資料庫或非結構化查詢語言資料庫前，判斷指令所欲存取之資料是否已被鎖定，並僅在所欲存取之資料未被鎖定時，才允許資料存取。當鎖定模組236完成鎖定時，才觸發指令執行模組234之執行。接下來，在變更型指令處理模組235執行完成後，解鎖模組237解除對混合式資料庫系統200中與非結構化查詢語言要求相關之 資料之鎖定。如此一來，即使混合式資料庫系統200包含非結構化查詢語言資料庫200，仍能提供高一致性之資料。

另外，在指令判斷模組232判定結構化查詢語言要求不可轉換為非結構化查詢語言要求時，鎖定模組236鎖定混合式資料庫系統200中與結構化查詢語言要求相關之資料。接下來，在鎖定模組236鎖定完成後，處理元件230於結構化查詢語言資料庫210雜湊並添加結構化查詢語言要求。在處理元件230完成雜湊並添加結構化查詢語言要求後，解鎖模組237解除混合式資料庫系統200中與結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。此外，處理元件200亦可進一步提供成功執行訊息至先前發出要求之客戶端。如此一來，即使仍有些資料庫要求不被非結構化查詢語言資料庫220所支援，仍能直接於資料庫系統之結構化查詢語言資料庫210執行。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。舉例來說，以上所述之平行或垂直可容許一定範圍之誤差，並不限於本揭露書。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧混合式資料庫管理方法

110-170‧‧‧步驟

200‧‧‧混合式資料庫管理系統

210‧‧‧結構化查詢語言資料庫

220‧‧‧非結構化查詢語言資料庫

230‧‧‧處理元件

231‧‧‧指令接收模組

232‧‧‧指令判斷模組

233‧‧‧指令轉換模組

234‧‧‧指令執行模組

235‧‧‧變更型指令處理模組

236‧‧‧鎖定模組

237‧‧‧解鎖模組

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照本發明一實施例的一種應用於一資料庫 系統之混合式資料庫管理方法之流程圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例的一種混合式資料庫管理系統之功能方塊圖。

100‧‧‧混合式資料庫管理方法

110-170‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種混合式資料庫管理方法，應用於一資料庫系統，其中該資料庫系統包含一結構化查詢語言(structured query language，SQL)資料庫以及至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫，該混合式資料庫管理方法包含：(a)接收對該資料庫系統之一結構化查詢語言要求；(b)判斷該結構化查詢語言要求是否可轉換為一非結構化查詢語言要求；(c)在該結構化查詢語言要求可轉換為該非結構化查詢語言要求時，將該結構化查詢語言要求轉換為該非結構化查詢語言要求；(d)藉由分表(sharding)技術，於該非結構化查詢語言資料庫執行該非結構化查詢語言要求；(e)判斷該非結構化查詢語言要求是否為變更型指令；以及(f)在該非結構化查詢語言要求為變更型指令時，於該結構化查詢語言資料庫對該非結構化查詢語言要求進行雜湊(hash)，並找出該結構化查詢語言要求對應之一寫入緩衝佇列以添加(append)轉換前之該結構化查詢語言要求。
2. 如請求項1所述之混合式資料庫管理方法，更包含：在執行步驟(d)前，判斷該非結構化查詢語言要求是否具備低可用性(availability)以及高一致性(consistency) 之特性；當該非結構化查詢語言要求具備低可用性以及高一致性之特性時，鎖定(lock)該資料庫系統中與該非結構化查詢語言要求相關之資料；以及當鎖定完成時，才觸發步驟(d)之執行。
3. 如請求項2所述之混合式資料庫管理方法，更包含：當步驟(f)執行完成後，解除對該資料庫系統中與該非結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。
4. 如請求項1所述之混合式資料庫管理方法，更包含：在該結構化查詢語言要求不可轉換為該非結構化查詢語言要求時，鎖定該資料庫系統中與該結構化查詢語言要求相關之資料；以及於該結構化查詢語言資料庫對該非結構化查詢語言要求進行雜湊，並找出該結構化查詢語言要求對應之該寫入緩衝佇列以添加該結構化查詢語言要求。
5. 如請求項4所述之混合式資料庫管理方法，更包含：在完成雜湊並添加該結構化查詢語言要求後，解除該資料庫系統中與該結構化查詢語言要求相關之資料之鎖 定。
6. 一種混合式資料庫管理系統，包含：一結構化查詢語言(SQL)資料庫；至少一非結構化查詢語言(NoSQL)資料庫；一資料傳輸元件；以及一處理元件，與該結構化查詢語言資料庫、該非結構化查詢語言資料庫以及該資料傳輸元件建立連結，其中該處理元件包含：一指令接收模組，接收對該混合式資料庫系統之一結構化查詢語言指令；一指令判斷模組，判斷該結構化查詢語言要求是否可轉換為一非結構化查詢語言要求；一指令轉換模組，在該結構化查詢語言要求可轉換為該非結構化查詢語言要求時，將該結構化查詢語言要求轉換為該非結構化查詢語言要求；一指令執行模組，藉由分表技術，於該非結構化查詢語言資料庫執行該非結構化查詢語言要求；以及一變更型指令處理模組，判斷該非結構化查詢語言要求是否為變更型指令，並在該非結構化查詢語言要求為變更型指令時，藉由至少一佇列，於該結構化查詢語言資料庫執行轉換前之該結構化查詢語言要求。
7. 如請求項6所述之混合式資料庫管理系統，其中 該處理元件更包含：一鎖定模組，在該指令執行模組執行前，判斷該非結構化查詢語言要求是否具備低可用性以及高一致性之特性，並當該非結構化查詢語言要求具備低可用性以及高一致性之特性時，鎖定該混合式資料庫系統中與該非結構化查詢語言要求相關之資料，其中當該鎖定模組完成鎖定時，才觸發該指令執行模組之執行。
8. 如請求項7所述之混合式資料庫管理系統，其中該處理元件更包含：一解鎖模組，當該變更型指令處理模組執行完成後，解除對該混合式資料庫系統中與該非結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。
9. 如請求項6所述之混合式資料庫管理系統，其中該處理元件更包含：一鎖定模組，在該結構化查詢語言要求不可轉換為該非結構化查詢語言要求時，鎖定該混合式資料庫系統中與該結構化查詢語言要求相關之資料，其中該鎖定模組鎖定完成後，該處理元件於該結構化查詢語言資料庫對該非結構化查詢語言要求進行雜湊，並找出該結構化查詢語言要求對應之一寫入緩衝佇列以添加該結構化查詢語言要求。
10. 如請求項9所述之混合式資料庫管理系統，其中該處理元件更包含：一解鎖模組，在該處理元件完成雜湊並添加該結構化查詢語言要求後，解除該混合式資料庫系統中與該結構化查詢語言要求相關之資料之鎖定。