闪存数据库技术研究

随着电子技术的发展，闪存作为新型存储介质被广泛应用于移动通信、工业控制、航空航天、笔记本电脑等嵌入式系统和便携式设备上。伴随着闪存容量的快速增长，闪存上的数据管理问题已成为新的挑战性问题。从数据库技术的角度研究闪存数据管理，构建新型的闪存数据库系统，对于促进闪存数据管理理论与闪存应用的进一步发展具有重要的理论意义和实用价值。本课题从闪存的器件特性入手，针对闪存应用的数据存取特点和现有数据库技术在闪存数据管理上的缺陷，从系统性和通用性角度研究闪存数据库的基本理论和设计方法，重点突破闪存数据库的体系结构、存储管理、查询处理、索引等关键问题，建立全新的闪存数据库系统理论和方法体系。课题从DBMS角度阐明闪存数据管理的特性，从高性能、高可用性、可剪裁性等方面构建闪存数据库的理论框架，为闪存数据库的进一步研究与应用提供理论方法和技术支撑，为数据库理论和技术的发展提供新思路。

随着电子技术的发展，闪存已经被广泛应用于嵌入式系统、航空航天、消费电子等领域。基于闪存的固态硬盘(Solid State Driver, SSD)也逐渐被应用到个人计算机、服务器和大型数据管理中心。作为一种新型的存储介质，闪存表现出与磁盘截然不同的存储特性，这使得基于闪存的数据管理问题成为新的挑战。从数据库技术的角度研究闪存数据管理，构建新型的闪存数据库系统，对于促进闪存数据管理理论与闪存应用的进一步发展具有重要的理论意义和实用价值。. 本项目从闪存的器件特性入手，针对闪存应用的数据存取特点和现有数据库技术在闪存数据管理上的缺陷，从系统性和通用性角度对闪存数据库的基本理论和设计方法进行了深入研究。在闪存数据库系统方面，提出了读写代价敏感的缓冲区置换策略，设计实现了多个高效闪存数据库索引管理方法，基于闪存高速随机读性能对已有数据库连接算法进行了优化，利用闪存异位更新特性实现了新的基于影子页和日志的事务恢复技术，采用随机写序列优化的方法改进现有闪存存储管理及闪存转换层机制，多项成果发表于TOC、TKDE和ICDE等国际顶级期刊和会议。在混合存储数据库系统方面，对能耗、系统性价比、数据分类策略、迁移代价模型等问题做了系统研究，开发了以SSD为多级缓存的高吞吐KV数据库系统，提出了一种时间敏感的SSD和HDD高效混合存储模型。在闪存实验平台设计方面，搭建了一个支持多种数据库的通用测试平台，开发了一个可配置的模拟仿真平台，设计了一个用于验证底层FTL算法和闪存芯片并行性能的开发板。. 本项目在IEEE Transactions等国内外重要期刊发表论文44篇，在本领域重要的国际会议ICDE、SIGIR、EDBT、MDM等发表论文51篇。获国家发明专利授权 4 项，国家发明专利申请受理 5 项，软件著作权4项，荣获北京科学技术奖二等奖一次，举办3次国际闪存数据库专题研讨会，并多次担任本领域重要国际学术会议的主席等。