隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)海量信息高效檢索的性能要求越來越高,對快速響應(yīng)各種查詢提出了新的需求,因此針對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)探索一個通用可靠且支持軟硬件協(xié)同處理的數(shù)據(jù)庫加速API顯得尤為必要。本論文基于CPU與FPGA組成的異構(gòu)系統(tǒng),設(shè)計了一個層次化的數(shù)據(jù)庫加速API,并兼容數(shù)據(jù)庫MySQL設(shè)計了一個支持硬件加速的存儲引擎。本論文的研究工作主要分為以下三個方面:（1）分析數(shù)據(jù)庫硬件加速的基本思想和主要方式,結(jié)合主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL的特點,提出了一種將部分SQL語句下推至FPGA中進行計算,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫查詢加速的軟件架構(gòu)。（2）針對數(shù)據(jù)庫MySQL的查詢語句,設(shè)計并實現(xiàn)了支持SQL卸載的存儲引擎,該存儲引擎支持基于查詢的過濾和投影操作的處理,能將SQL語句解析為真值表等形式供硬件識別。（3）設(shè)計并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫加速API,為用戶提供一套加速功能API,同時實現(xiàn)對硬件設(shè)備的統(tǒng)一管理、狀態(tài)監(jiān)測和任務(wù)調(diào)度,構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫操作從CPU處理到FPGA計算的通路。在Linux系統(tǒng)下構(gòu)建完成了測試平臺。測試結(jié)果表明,數(shù)據(jù)庫加速API能完成存儲引擎過濾和投影操作的調(diào)度,并實現(xiàn)FPGA資源的動態(tài)利... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的發(fā)展
        1.2.2 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的發(fā)展
        1.2.3 現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
2 相關(guān)技術(shù)概要
    2.1 MySQL數(shù)據(jù)庫
        2.1.1 MySQL體系結(jié)構(gòu)
        2.1.2 查詢語句處理
        2.1.3 模塊協(xié)作
        2.1.4 MySQL代碼的核心類
    2.2 存儲引擎的動態(tài)存儲管理
        2.2.1 MySQL插件式存儲引擎概述
        2.2.2 InnoDB引擎體系架構(gòu)
        2.2.3 InnoDB引擎的動態(tài)存儲分配技術(shù)
    2.3 本章小結(jié)
3 數(shù)據(jù)庫加速結(jié)構(gòu)總體方案
    3.1 設(shè)計背景
        3.1.1 應(yīng)用場景
        3.1.2 系統(tǒng)平臺
    3.2 數(shù)據(jù)庫加速存儲引擎結(jié)構(gòu)
        3.2.1 設(shè)計概述
        3.2.2 數(shù)據(jù)流通路
    3.3 數(shù)據(jù)庫加速API平臺設(shè)計方案
        3.3.1 數(shù)據(jù)庫加速庫層設(shè)計
        3.3.2 硬件抽象層設(shè)計
        3.3.3 硬件管理層設(shè)計
        3.3.4 設(shè)備驅(qū)動層設(shè)計
    3.4 數(shù)據(jù)庫加速硬件結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
4 數(shù)據(jù)庫加速軟件實現(xiàn)
    4.1 數(shù)據(jù)庫加速存儲引擎實現(xiàn)
        4.1.1 存儲引擎的加載與卸載
        4.1.2 表操作組件
        4.1.3 存儲管理與同步機制
        4.1.4 SQL卸載到存儲引擎中的實現(xiàn)
        4.1.5 存儲引擎調(diào)用API
    4.2 數(shù)據(jù)庫加速API平臺的實現(xiàn)
        4.2.1 數(shù)據(jù)庫加速庫層實現(xiàn)
        4.2.2 硬件抽象層實現(xiàn)
            4.2.2.1 抽象加速功能
            4.2.2.2 硬件資源調(diào)度器
        4.2.3 硬件管理層實現(xiàn)
            4.2.3.1 任務(wù)執(zhí)行實現(xiàn)
            4.2.3.2 硬件狀態(tài)管理
            4.2.3.3 加速卡內(nèi)存管理
    4.3 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析
    5.1 測試環(huán)境
    5.2 數(shù)據(jù)庫加速引擎測試
        5.2.1 加載與卸載存儲引擎
        5.2.2 表操作
        5.2.3 加速組件
    5.3 數(shù)據(jù)庫加速API平臺測試
        5.3.1 數(shù)據(jù)庫加速庫層功能測試
        5.3.2 硬件抽象層功能測試
        5.3.3 硬件管理層功能測試
    5.4 系統(tǒng)測試
        5.4.1 加速系統(tǒng)測試
        5.4.2 實驗結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展與主流技術(shù)[J]. 宋淑玲,丁蕊.  黑龍江科技信息. 2009(01)
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[8]并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)分析與展望[J]. 林榮智.  信息通信. 2016(12)
[9]X-DB:軟硬一體的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[J]. 張鐵贏,黃貴,章穎強,王劍英,胡煒,趙殿奎,何登成.  計算機研究與發(fā)展. 2018(02)
[10]數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究[J]. 李天輪.  科技風. 2019(02)

碩士論文
[1]數(shù)據(jù)庫加速引擎加速方案研究[D]. 黃河.華中科技大學 2006



本文編號：3715930