[发明专利]磁盘区间树批量更新方法

说明书

本发明提供了磁盘区间树批量更新方法，应用于数据库领域，同步实时数据和磁盘区间树索引更新。本发明所述的磁盘区间树批量更新技术是通过对数据区间的预处理，将所有区间分为内区间集合和外区间集合，再分别对两类集合采用内区间更新和外区间更新技术，将结果保存至磁盘中的平衡区间树中。这种索引更新方法能处理当区间范围超出设定最大值范围的情况，当新结点导致区间树不平衡时，也可通过旋转平衡变换进行调整。同时由于每次是以结点为单位对区间树进行更新，因此避免将区间依次写入磁盘，降低了磁盘访问次数，大量减少I/O和CPU开销，提高了索引更新效率。

一、技术领域

本发明是数据库领域，用于同步实时数据更新而引起索引结构更新。

二、背景技术的

随着应用发展，数据存储对象由历史数据转变为连续变化的数据，如交通流量监控这些应用。在这些应用中，数据存储在数据库中并支持进一步的查询，这要求数据库系统不仅能存储历史数据，同时也能存储新数据。因此数据库中的索引结构必须支持频繁的更新，来保持与实时数据的同步，从而达到正确且有效的查询。

在时空数据库中，区间树用来有效的组织表示为轴平行线段的区间，每个区间包含一个开始和结束端点。对于存储在磁盘上的区间树，给定新的区间，将这些区间插入到区间树中存在两种方法：1) 重新建造整棵树，这种方法开销大，尤其是对连续更新的数据来说，新区间可能只需更新部分结点，并不需要重构整棵树；2)将每个区间依次插入树中，这种方法会在区间数量太多时产生大量I/O开销和CPU开销。因此需要一种方法来有效的提高磁盘区间树索引更新，减小I/O开销和CPU开销，实现索引和实时更新数据的同步。

三、发明内容

【发明目的】

为了提高索引更新效率，本发明提供了包含新区间预处理、内区间更新算法和外区间更新算法，减小I/O开销和CPU开销，提高索引实时更新效率。

【技术方案】

本发明所述的磁盘区间树批量更新方法是通过将新区间预处理划分为内区间集合(在原区间树的范围内)和外区间集合(在原区间树的范围外)。对于两类集合分别调用内区间更新算法和外区间更新算法。这种批量更新算法能有效的对实时数据建立索引，解决实时区间数据范围超过端点值的问题，批量处理可减少磁盘访问次数，降低CPU开销。主要步骤如下：

(1)区间预处理；

本发明考虑数据空间持续增大的情况，将新区间数据分为三种：1)区间完全包含在原区间树的范围内的内区间集合；2)区间全部在原区间树的范围外的外区间集合；3)区间部分包含在区间树的范围内，部分在区间树的范围外的集合。将3)中区间根据区间树的最大值端点，分割为内区间部分和外区间部分，将分割后的两类子区间分别加入内区间集合和外区间集合中。最终得到的两类区间集合：内区间集合和外区间集合。

(2)内区间更新；

对于经过区间预处理后的内区间集合，找到每个区间在区间树中应存放的结点。遍历一次区间树，对于每个访问的结点，将当前结点对应的集合分为：1)存储在当前结点的区间，2)存储在当前结点左子树的区间，3)存储在当前结点右子树的区间，一次遍历后找到了所有区间应该插入的正确位置，区间树每个结点只访问更新一次，并适当进行旋转变化，保持树平衡。

(3)外区间更新；

对于外区间集合，为集合中的区间建立一棵新的平衡区间树。建树完成后，以新的区间树中的结点为单位，将结点依次插入磁盘区间树中，并同时作适当的旋转调整变换保持树的平衡。

【有益效果】