גלובלים הם חרבות אוצר לאחסון נתונים. עצים. חלק 1

חרבות מסד הנתונים האמיתיות - גלובליות - ידועות מזמן, אך עדיין מעטים יודעים כיצד להשתמש בהן ביעילות או כלל לא מחזיקים בנשק העל הזה.

אם אתה משתמש בגלובלים בפתרון הבעיות האלה שהם באמת טובים בהם, אתה יכול להשיג תוצאות יוצאות דופן. או בפרודוקטיביות או בפישוט פתרון הבעיה (1, 2).

גלובלים הם דרך מיוחדת לאחסון ועיבוד נתונים, שונה לחלוטין מטבלאות ב-SQL. הם הופיעו ב-1966 בשפה חַזֶרֶת) (התפתחות אבולוציונית - מטמון ObjectScript, להלן COS) במאגר המידע הרפואי ועדיין נמצא שם בשימוש פעיל, וגם חדרו לכמה תחומים נוספים שבהם נדרשות אמינות וביצועים גבוהים: פיננסים, מסחר וכו'.

גלובלים במערכות DBMS מודרניות תומכות בעסקאות, רישום, שכפול ומחיצות. הָהֵן. הם יכולים לשמש לבניית מערכות מודרניות, אמינות, מבוזרות ומהירות.

גלובלים לא מגבילים אותך למודל ההתייחסותי. הם נותנים לך את החופש לפתח מבני נתונים המותאמים למשימות ספציפיות. עבור יישומים רבים, שימוש חכם בגלובלים יכול להיות באמת נשק סודי, ומספק ביצועים שמפתחי יישומים יחסיים יכולים רק לחלום עליהם.

גלובלים כדרך לאחסון נתונים יכולים לשמש בשפות תכנות מודרניות רבות, ברמה גבוהה וברמה נמוכה כאחד. לכן, במאמר זה אתמקד במיוחד בגלובלים, ולא בשפה ממנה הם באו פעם.

2. איך עובדים גלובליים

בואו נבין תחילה כיצד פועלים גלובליים ומה החוזקות שלהם. אפשר להסתכל על גלובלים מנקודות מבט שונות. בחלק זה של המאמר נסתכל עליהם כעל עצים. או כמו מחסני נתונים היררכיים.

במילים פשוטות, גלובלי הוא מערך מתמשך. מערך שנשמר אוטומטית בדיסק.
קשה לדמיין משהו פשוט יותר לאחסון נתונים. בקוד (בשפות COS/M) הוא שונה ממערך אסוציאטיבי רגיל רק בסמל ^ לפני השם.

כדי לשמור נתונים בגלובל, אינך צריך ללמוד את שפת השאילתות SQL; הפקודות לעבודה איתן פשוטות מאוד. ניתן ללמוד אותם תוך שעה.

נתחיל בדוגמה הפשוטה ביותר. עץ חד מפלס בעל 2 ענפים. הדוגמאות כתובות ב-COS.

Set ^a("+7926X") = "John Sidorov"
Set ^a("+7916Y") = "Sergey Smith"

כאשר מכניסים מידע לתוך גלובלי (פקודה קבע), קורים אוטומטית 3 דברים:

1. שמירת נתונים בדיסק.
2. יצירת אינדקס. מה שנמצא בסוגריים הוא המפתח (בספרות האנגלית - "subscript"), ומימין לשווה הערך ("ערך הצומת").
3. מִיוּן. הנתונים ממוינים לפי מפתח. בעתיד, כאשר עוברים את המערך, האלמנט הראשון יהיה "סרגיי סמית", והשני "ג'ון סידורוב". בעת קבלת רשימת משתמשים מהגלובל, מסד הנתונים אינו מבזבז זמן במיון. יתרה מכך, ניתן לבקש פלט של רשימה ממוינת, החל מכל מפתח, אפילו לא קיים (הפלט יתחיל מהמפתח האמיתי הראשון, שמגיע אחרי הלא קיים).

כל הפעולות האלה מתרחשות מהר להפליא. במחשב הביתי שלי קיבלתי ערכים של עד 750 הוספות/שנייה בתהליך בודד. במעבדים מרובי ליבות הערכים יכולים להגיע עשרות מיליונים מוסיף/שנייה.

כמובן, מהירות ההכנסה עצמה לא אומרת הרבה. אתה יכול, למשל, מהר מאוד לכתוב מידע לתוך קבצי טקסט - ככה שמועות עיבוד ויזה עובד. אבל במקרה של גלובלים, אנו מקבלים כתוצאה מכך אחסון מובנה באינדקס, שניתן לעבוד איתו בקלות ובמהירות בעתיד.

• הכוח הגדול ביותר של גלובלים הוא המהירות שבה ניתן להכניס צמתים חדשים.
• הנתונים בגלובלי תמיד מתווספים לאינדקס. חצייתם, הן ברמה אחת והן עמוק לתוך העץ, היא תמיד מהירה.

בואו נוסיף עוד כמה ענפים מהרמה השנייה והשלישית לגלובלי.

Set ^a("+7926X", "city") = "Moscow"
Set ^a("+7926X", "city", "street") = "Req Square"
Set ^a("+7926X", "age") = 25
Set ^a("+7916Y", "city") = "London"
Set ^a("+7916Y", "city", "street") = "Baker Street"
Set ^a("+7916Y", "age") = 36

ברור שאפשר לבנות עצים מרובים על בסיס גלובלים. יתר על כן, הגישה לכל צומת היא כמעט מיידית עקב הוספה אוטומטית לאינדקס במהלך ההכנסה. ובכל רמה של העץ, כל הענפים ממוינים לפי מפתח.

כפי שאתה יכול לראות, ניתן לאחסן מידע גם במפתח וגם בערך. אורך המפתח הכולל (סכום האורכים של כל האינדקסים) יכול להגיע 511 בתים, והערכים 3.6 מגה בייט עבור מטמון. מספר הרמות בעץ (מספר מידות) הוא 31.

עוד נקודה מעניינת. אתה יכול לבנות עץ מבלי לציין את הערכים של הצמתים של הרמות העליונות.

Set ^b("a", "b", "c", "d") = 1
Set ^b("a", "b", "c", "e") = 2
Set ^b("a", "b", "f", "g") = 3

מעגלים ריקים הם צמתים שלא הוקצה להם ערך.

כדי להבין טוב יותר את הגלובליות, הבה נשווה אותם לעצים אחרים: עצי גן ועצי שמות של מערכת קבצים.

בואו נשווה עצים על גלובלים עם המבנים ההיררכיים המוכרים לנו ביותר: עם עצים רגילים שגדלים בגנים ובשדות, כמו גם עם מערכות קבצים.

כפי שאנו רואים בעצי גן, עלים ופירות נמצאים רק בקצות הענפים.
מערכות קבצים - המידע נשמר רק בקצוות של סניפים, שהם שמות קבצים מלאים.

והנה מבנה הנתונים הגלובלי.

הבדלים:

1. צמתים פנימיים: ניתן לאחסן מידע בגלובל בכל צומת, לא רק בקצות הסניפים.
2. צמתים חיצוניים: הגלובלי חייב להיות בעל ערכים מוגדרים בקצות הענפים, בעוד FS ועצי גן לא.

במונחים של צמתים פנימיים, ניתן לומר שמבנה הגלובלי הוא על של מבנה עצי שמות במערכות קבצים ועצי גן. הָהֵן. גמישה יותר.

באופן כללי, הגלובלי הוא עץ מסודר עם היכולת לאחסן נתונים בכל צומת.

כדי להבין טוב יותר את עבודתם של גלובלים, תארו לעצמכם מה יקרה אם יוצרי מערכות הקבצים ישתמשו בגישה דומה לגלובלים לאחסון מידע?

1. מחיקת קובץ בודד בספרייה תמחק אוטומטית את הספרייה, כמו גם את כל הספריות שמכילות רק את הספרייה האחת שנמחקה זה עתה.
2. לא יהיה צורך במדריכים. פשוט יהיו קבצים עם קבצי משנה וקבצים ללא קבצי משנה. אם משווים אותו לעץ רגיל, אז כל ענף יהפוך לפרי.

   
   

3. ייתכן שלא יהיה צורך בדברים כמו קבצי README.txt. כל מה שצריך לומר על תוכן הספרייה יכול להיכתב בקובץ הספרייה עצמו. במרחב הנתיב, לא ניתן להבחין בין שם הקובץ לשם הספרייה, כך שניתן היה להסתדר עם קבצים בלבד.
4. המהירות של מחיקת ספריות עם ספריות משנה וקבצים מקוננות תגדל באופן דרמטי. פעמים רבות על Habré היו מאמרים על כמה זמן וקשה למחוק מיליוני קבצים קטנים (1, 2). עם זאת, אם תיצור מערכת קבצים פסאודו בגלובל, זה ייקח שניות או חלקים ממנה. כשבדקתי למחוק תתי-עצים במחשב ביתי, הוא הסיר 1-96 מיליון צמתים מעץ דו-שכבתי ב-HDD (לא SSD) תוך שנייה אחת. יתרה מכך, אנחנו מדברים על מחיקת חלק מהעץ, ולא רק את כל הקובץ עם גלובלים.

הסרת עצי משנה היא נקודה חזקה נוספת של גלובלים. אתה לא צריך רקורסיה בשביל זה. זה קורה מהר להפליא.

בעץ שלנו אפשר היה לעשות זאת עם הפקודה לַהֲרוֹג.

Kill ^a("+7926X")

להבנה טובה יותר של הפעולות הזמינות לנו במדינות גלובליות, אספק טבלה קצרה.

פקודות ופונקציות בסיסיות לעבודה עם גלובלים ב-COS

לקבוע
הגדרת ענפים לצומת (אם עדיין לא הוגדר) וערכי צומת

למזג
העתקת תת-עץ

לַהֲרוֹג
הסרת תת-עץ

ZKill
מחיקת הערך של צומת ספציפי. לא נוגעים בתת-עץ היוצא מהצומת

$Query
חציה מוחלטת של העץ, נכנסת עמוק לתוך העץ

$Order
מעבר ענפים של צומת ספציפי

$Data
בודקים אם צומת מוגדר

תוספת $
הגדלה אטומית של ערך צומת. כדי להימנע מקריאה וכתיבה, עבור ACID. לאחרונה הומלץ לשנות ל $Sequence

תודה על תשומת הלב, אנו מוכנים לענות על שאלותיך.

כתב ויתור: מאמר זה וההערות שלי עליו הם דעתי ואינם מייצגים את העמדה הרשמית של InterSystems Corporation.

הארכה גלובלים הם חרבות אוצר לאחסון נתונים. עצים. חלק 2. תלמד אילו סוגי נתונים ניתן להציג בגלובלים ובאילו משימות הם מספקים את התועלת המרבית.

מקור: www.habr.com