一种嵌入式轻量级数据库系统技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式轻量级数据库系统。本发明专利技术包括数据库文件和管理软件。数据库文件由文件头和存储单元组成，每个存储单元是由用户数据和管理数据组成。文件头包括数据库标识符，存储单元的管理数据包括数据状态值、数据校验值、用户数据长度和键值。数据库系统使用分配记录表和回收记录表对数据库文件进行管理，分配记录表记录查询到的存储单元的键值和偏移地址，回收记录表记录回收的存储单元长度和偏移地址。数据库系统的缓存区包括多个数据块，缓存区是从数据库文件中读取存储单元形成，通过刷新值管理缓存区。管理软件实现的功能包括查询数据、删除数据和添加数据。本发明专利技术FLASH存储占用少，内存消耗小，管理数据简单，使用方便。使用方便。使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式轻量级数据库系统


[0001]本专利技术属于计算机
，尤其是嵌入式
，具体涉及一种嵌入式轻量级数据库系统。

技术介绍

[0002]数据库系统(DatabaseSystem，简称DBS)是由数据库文件和管理软件组成的系统。数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。
[0003]嵌入式系统是以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，功耗等有严格要求的专用计算机系统。
[0004]在计算机应用中，由于需要对数据不断的操作，所以都需要使用数据库来管理数据。这些数据管理系统都很完善，功能丰富，但是在很多嵌入式设备中。这些大型数据库显得不合适。首先这些数据库管理软件占用存储的空间大。其次程序依赖的东西比较多。最后软件执行太复杂。对计算机芯片的要求很高。在嵌入式设备中，硬件条件有限，使用FLASH存储器和内存都很小，嵌入式芯片的工作频率有限，大多数的数据库在嵌入式设备中根本没法运行，或者运行的性能很差。但是嵌入式系统中也需要处理数据。如果没有数据管理，那我们的开发时间很长，项目周期长。所以我们需要一种轻量级数据库。具有数据库的基本功能且占用资源少，使用方便。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是提供一种嵌入式轻量级数据库系统。
[0006]本专利技术包括一个或多个数据库文件，以及管理软件。
[0007]所述的数据库文件由文件头DB_Header和多个存储单元DB_Store_Unit组成，每个存储单元是由用户数据userdata和管理数据DB_record组成，用户数据是实际存储的数据，管理数据是数据库为管理用户数据而创建的数据。
[0008]所述的文件头DB_Header包括4字节的数据库标识符magic。
[0009]所述的存储单元DB_Store_Unit的管理数据由数据状态值Ds、数据校验值Dc、用户数据长度Dl和键值Kv组成，长度为9字节；数据状态值Ds有存在和删除两个标志；键值为查找管理数据的索引值，每个存储单元的键值是唯一的。
[0010]数据库系统使用分配记录表和回收记录表对数据库文件进行管理。分配记录表记录查询到的存储单元的键值Kv和偏移地址offset；偏移地址offset是从数据库文件开始位置0到存储单元的管理数据的开始位置的长度。回收记录表记录回收的存储单元长度len和偏移地址offset。分配记录表和回收记录表运行在内存中，在数据库系统初始化时，通过依次读取每个数据库文件的存储单元创建。数据库系统的缓存区是内存中部分数据库文件的数据，缓存区包括多个数据块，数据块的存储内容即为存储单元的存储内容；在数据库系统初始化时，缓存区是从数据库文件中读取存储单元形成，刷新值cache管理缓存区，刷新值cache有刷新和不刷新两个标志。
[0011]所述的管理软件实现的功能包括查询数据、删除数据和添加数据。具体实现方法如下：
[0012]步骤(1)启动数据库系统，管理软件检测数据库文件是否存在；如果不存在，创建数据库文件，写入文件头DB_Header，执行步骤(2)；如果存在，直接执行步骤(2)；
[0013]步骤(2)打开数据库文件，读取文件头DB_Header；如果文件头DB_Header损坏，上报错误，程序终止；如果文件头DB_Header正常，读取存储单元DB_Store_Unit的管理数据，执行步骤(3)；
[0014]步骤(3)依次读取每个存储单元的管理数据的数据状态值Ds；如果数据状态值Ds标志为存在，将该管理数据的键值Kv和偏移地址offset写到分配记录表；如果数据状态值Ds标志为删除，将该管理数据的存储单元长度len和偏移地址offset写到回收记录表；由此建立分配记录表和回收记录表；
[0015]步骤(4)管理软件监控用户指令：如果用户指令为查询，执行步骤(5)～(6)；如果用户指令为删除，执行步骤(7)～(8)；如果用户指令为添加，执行步骤(9)～(11)；
[0016]步骤(5)根据用户需查询数据的键值Kv查询分配记录表；
[0017]如果分配记录表中存在该键值Kv，根据该键值Kv对应的偏移地址offset读取缓存区的数据块，根据该数据块的管理数据记录的用户数据长度Dl读取用户数据，如读取成功，查询流程完成，如在缓存区未读取到用户数据，执行步骤(6)；
[0018]如果分配记录表中不存在该键值Kv，上报数据不存在，查询流程完成；
[0019]步骤(6)判断刷新值cache的状态；
[0020]如果刷新值cache为刷新标志，则根据缓存区的开始和结束地址，将对应存储单元的数据擦除，并将缓存区数据写入对应存储单元；按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取存储单元，根据该存储单元中管理数据记录的用户数据长度Dl读取用户数据，读取成功，查询流程完成；
[0021]如果刷新值cache为不刷新标志，按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取存储单元，根据该存储单元中管理数据记录的用户数据长度Dl读取用户数据，读取成功，查询流程完成；
[0022]步骤(7)根据用户需删除数据的键值Kv查询分配记录表；
[0023]如果分配记录表中存在该键值Kv，根据该键值Kv对应的偏移地址offset读取缓存区的数据块的管理数据的数据状态值Ds；如果读取成功，则将缓存区的数据块的数据状态值Ds设置为删除标志，刷新值cache设置为刷新标志，执行步骤(8)；如果读取不成功，直接执行步骤(8)；
[0024]如果分配记录表中不存在该键值Kv，上报数据不存在，删除流程结束；
[0025]步骤(8)判断刷新值cache的状态；
[0026]如果刷新值cache为刷新标志，则根据缓存区的开始和结束地址，将对应存储单元的数据擦除，并将缓存区数据写入对应存储单元；然后按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取缓存区长度的数据到缓存区，并将对应的数据块的数据状态值Ds设置为删除标志；将该键值Kv对应的偏移地址offset和该偏移地址offset对应的存储单元长度len写入回收记录表，删除分配记录表中该键值Kv和对应的偏移地址offset，删除流程完成；
[0027]如果刷新值cache为不刷新标志，按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取缓存区长度的数据到缓存区，并将对应的数据块的数据状态值Ds设置为删除标志，刷新值cache设置为刷新标志；将该键值Kv对应的偏移地址offset和该偏移地址offset对应的存储单元长度len写入回收记录表，删除分配记录表中该键值Kv和对应的偏移地址offset，删除流程完成；
[0028]步骤(9)在回收记录表中查找与用户需添加数据的长度加上9字节的管理数据长度后相同的存储单元长度len；
[0029]如果存在该存储单元长度len，根据该存储单元长度len对应的偏移地址offset，在缓存区找本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式轻量级数据库系统，包括一个或多个数据库文件，以及管理软件；其特征在于：所述的数据库文件由文件头DB_Header和多个存储单元DB_Store_Unit组成，每个存储单元是由用户数据userdata和管理数据DB_record组成；所述的文件头DB_Header包括数据库标识符magic；所述的存储单元DB_Store_Unit的管理数据由数据状态值Ds、数据校验值Dc、用户数据长度Dl和键值Kv组成；数据状态值Ds有存在和删除两个标志；键值为查找管理数据的索引值，每个存储单元的键值是唯一的；数据库系统使用分配记录表和回收记录表对数据库文件进行管理；分配记录表记录查询到的存储单元的键值Kv和偏移地址offset；偏移地址offset是从数据库文件开始位置0到存储单元的管理数据的开始位置的长度；回收记录表记录回收的存储单元长度len和偏移地址offset；分配记录表和回收记录表运行在内存中，在数据库系统初始化时，通过依次读取每个数据库文件的存储单元创建；数据库系统的缓存区是内存中部分数据库文件的数据，缓存区包括多个数据块，数据块的存储内容即为存储单元的存储内容；在数据库系统初始化时，缓存区是从数据库文件中读取存储单元形成，刷新值cache管理缓存区，刷新值cache有刷新和不刷新两个标志；所述的管理软件实现的功能包括查询数据、删除数据和添加数据。2.如权利要求1所述的一种嵌入式轻量级数据库系统，其特征在于：所述的管理软件具体实现方法如下：步骤(1)启动数据库系统，管理软件检测数据库文件是否存在；如果不存在，创建数据库文件，写入文件头DB_Header，执行步骤(2)；如果存在，直接执行步骤(2)；步骤(2)打开数据库文件，读取文件头DB_Header；如果文件头DB_Header损坏，上报错误，程序终止；如果文件头DB_Header正常，读取存储单元DB_Store_Unit的管理数据，执行步骤(3)；步骤(3)依次读取每个存储单元的管理数据的数据状态值Ds；如果数据状态值Ds标志为存在，将该管理数据的键值Kv和偏移地址offset写到分配记录表；如果数据状态值Ds标志为删除，将该管理数据的存储单元长度len和偏移地址offset写到回收记录表；由此建立分配记录表和回收记录表；步骤(4)管理软件监控用户指令：如果用户指令为查询，执行步骤(5)～(6)；如果用户指令为删除，执行步骤(7)～(8)；如果用户指令为添加，执行步骤(9)～(11)；步骤(5)根据用户需查询数据的键值Kv查询分配记录表；如果分配记录表中存在该键值Kv，根据该键值Kv对应的偏移地址offset读取缓存区的数据块，根据该数据块的管理数据记录的用户数据长度Dl读取用户数据，如读取成功，查询流程完成，如在缓存区未读取到用户数据，执行步骤(6)；如果分配记录表中不存在该键值Kv，上报数据不存在，查询流程完成；步骤(6)判断刷新值cache的状态；如果刷新值cache为刷新标志，则根据缓存区的开始和结束地址，将对应存储单元的数据擦除，并将缓存区数据写入对应存储单元；按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取存储单元，根据该存储单元中管理数据记录的用户数据长度Dl读取用户数据，
读取成功，查询流程完成；如果刷新值cache为不刷新标志，按照键值Kv对应的偏移地址offset，在数据库文件中读取存储单元，根据该存储单元中管理数据记录的用户数据长度D...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴科，张令，刘建华，
申请(专利权)人：国芯科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：