实时内存数据库是数据库系统发展的一个分支,它以内存数据库作为其底层支持,适用于处理不断更新、快速变化的数据和具有时间限制的事务,其数据和事务均有显式的时间限制,系统的正确性既要满足逻辑约束又要满足时间约束。数据组织结构是提高实时内存数据库性能的基础。对于实时内存数据库,传统磁盘数据库数据组织方法已不适用。设计适合的数据组织结构是实时内存数据库系统研究的重要方面。 相比传统磁盘数据库,实时内存数据库有自己独特的组织结构。本文从数据库体系结构、空间结构、数据处理等方面出发,通过分析目前一些流行的组织结构,对实时内存数据库的数据组织结构和相应的查询处理及优化方面进行了深入研究,最终建立了基于红黑树结构的实时内存数据库模型。 首先,对红黑树的结构和性能进行了详细的研究和分析。红黑树是一种自平衡二叉搜索树,它的每个结点都被“着色”为红色或黑色,这些结点的颜色被用来检测树的平衡性。红黑树只要求部分地达到平衡要求,降低了对旋转的要求,提高了性能。随着节点个数n的增加,红黑树会获得较高的查询速度。在实时内存数据库中,这对于降低数据检索时间是非常必要的。 其次,针对实时内存数据库的查询方法进行了研究。实时内存数据库的查询处理与传统处理方式也有很大不同。查询优化在提升查询处理上至关重要。针对数据库中的实时数据主要存储在内存中、事务在运行过程中没有内外存数据I/O等特点,本文研究了实时内存数据库的查询处理机制,确定了基于红黑树组织的实时内存数据库查询处理方式。 第三,在上述研究的基础上建立了基于红黑树组织结构的实时内存数据库模型,该模型依据数据的意义、特征进行分类,按红黑树结构进行组织数据。数据库调用函数进行数据库的访问和管理,可实现对数据进行插入、查找、更新,删除等操作。 最后,与基于B-树结构的实时内存数据库模型进行了比较分析和测试,测试结果表明应用红黑树作为实时内存数据库组织结构可以获得更好的性能,对于实时内存数据库,红黑树是一种更为有效的数据组织方式。