グローバルはデータを保存するための伝家の宝刀です。 木。 パート1

本物のデータベースソードであるグローバルは長い間知られていましたが、効果的な使用方法を知っている人や、この超兵器をまったく所有していない人はまだほとんどいません。

グローバルが得意とする問題の解決にグローバルを使用すると、優れた結果を達成できます。生産性の向上、または問題の解決の簡素化のいずれか (1, 2).

グローバルはデータを保存および処理するための特別な方法であり、SQL のテーブルとはまったく異なります。彼らは 1966 年にこの言語で登場しました。 M(UMPS) (進化的発展 - キャッシュオブジェクトスクリプト、以下 COS) は医療データベースに登録されており、現在も存在しています。 積極的に使われている、また、金融、取引など、信頼性と高いパフォーマンスが必要とされる他のいくつかの分野にも浸透しています。

最新の DBMS のグローバルは、トランザクション、ロギング、レプリケーション、およびパーティショニングをサポートします。それらの。これらを使用すると、最新で信頼性の高い、分散型の高速システムを構築できます。

グローバルはリレーショナル モデルに限定しません。これらにより、特定のタスクに最適化されたデータ構造を自由に開発できます。多くのアプリケーションにとって、グローバルの賢い使用はまさに秘密兵器となり、リレーショナル アプリケーション開発者が夢見ることしかできないパフォーマンスを実現します。

データを保存する方法としてのグローバルは、高レベルと低レベルの両方の多くの最新のプログラミング言語で使用できます。したがって、この記事では、グローバル言語の元となった言語ではなく、グローバル言語に特に焦点を当てます。

2. グローバルの仕組み

まずはグローバルの仕組みとその強みを理解しましょう。グローバルはさまざまな視点から見ることができます。記事のこの部分では、それらを木として見ていきます。あるいは階層型データ ウェアハウスのようなものです。

簡単に言うと、グローバルは永続的な配列です。ディスクに自動的に保存される配列。
データを保存するためにこれほど単純なものを想像するのは困難です。コード (COS/M 言語) では、シンボルのみが通常の連想配列と異なります。 ^ 名前の前に。

グローバルにデータを保存するために SQL クエリ言語を学ぶ必要はなく、クエリ言語を操作するためのコマンドは非常に簡単です。それらは 1 時間で習得できます。

最も単純な例から始めましょう。 2 つの枝を持つ単一レベルのツリー。例は COS で書かれています。

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

情報をグローバル (Set コマンド) に挿入すると、次の 3 つのことが自動的に行われます。

1. データをディスクに保存します。
2. 索引付け。 括弧内はキー (英語文献では「下付き文字」) であり、等号の右側は値 (「ノード値」) です。
3. 並べ替え データはキーによってソートされます。将来、配列を走査するとき、最初の要素は「Sergey Smith」、2 番目の要素は「John Sidorov」になります。グローバルからユーザーのリストを受け取るとき、データベースはソートに時間を浪費しません。さらに、存在しないキーを含む任意のキーから始まるソートされたリストの出力を要求できます (出力は、存在しないキーの後に来る最初の実際のキーから始まります)。

これらすべての操作は信じられないほど迅速に行われます。私の自宅のコンピューターでは、単一プロセスで最大 750 挿入/秒の値を取得していました。マルチコアプロセッサでは、値は次の値に達します 数千万 挿入数/秒

もちろん、挿入速度自体はあまり意味がありません。たとえば、次のように非常に迅速に情報をテキスト ファイルに書き込むことができます。 うわさ ビザの処理は機能します。しかし、グローバルの場合は、結果として構造化されたインデックス付きストレージが得られ、将来的には簡単かつ迅速に使用できるようになります。

• グローバルの最大の強みは、新しいノードを挿入できる速度です。
• グローバル内のデータには常にインデックスが付けられます。 1 つのレベルでも、ツリーの奥深くでも、それらを横断するのは常に高速です。

グローバルに第 2 レベルと第 3 レベルのブランチをさらにいくつか追加してみましょう。

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

グローバルに基づいてマルチレベル ツリーを構築できることは明らかです。さらに、挿入中の自動インデックス作成により、どのノードへのアクセスもほぼ瞬時に行われます。また、ツリーのどのレベルでも、すべてのブランチがキーによってソートされます。

ご覧のとおり、情報はキーと値の両方に保存できます。キーの合計長 (すべてのインデックスの長さの合計) は、 511バイト、および値 3.6 MB キャッシュ用。ツリーのレベル数 (次元数) は 31 です。

もう一つ興味深い点があります。上位レベルのノードの値を指定せずにツリーを構築できます。

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

空の円は、値が割り当てられていないノードです。

グローバルをよりよく理解するために、グローバルを他のツリー (庭のツリーやファイル システム名ツリー) と比較してみましょう。

私たちにとって最も馴染みのある階層構造を持つグローバル上のツリーを、庭や野原に生える普通の木やファイル システムと比較してみましょう。

庭木に見られるように、葉や実は枝の先端にしかありません。
ファイル システム - 情報はブランチの末尾 (完全修飾ファイル名) にのみ保存されます。

そして、これがグローバルデータ構造です。

相違点：

1. 内部ノード: グローバル内の情報は、ブランチの終端だけでなく、すべてのノードに保存できます。
2. 外部ノード: グローバルは枝の先に定義された値が必要ですが、FS と庭木には定義されていません。

内部ノードの観点から見ると、グローバルの構造は、ファイル システムの名前ツリーや庭木の構造のスーパーセットであると言えます。それらの。より柔軟に。

一般的に、グローバルというのは、 各ノードにデータを保存できる順序付きツリー.

グローバルの働きをより深く理解するために、ファイル システムの作成者がグローバルと同様のアプローチを使用して情報を保存した場合に何が起こるかを想像してみましょう。

1. ディレクトリ内の 1 つのファイルを削除すると、そのディレクトリだけでなく、削除された 1 つのディレクトリのみを含む上層のディレクトリもすべて自動的に削除されます。
2. ディレクトリは必要ありません。単にサブファイルを持つファイルとサブファイルのないファイルが存在するだけです。普通の木に例えると、枝の一つ一つが果実になります。

   
   

3. README.txt ファイルなどは必要ない場合があります。ディレクトリの内容について必要な情報はすべて、ディレクトリ ファイル自体に書き込むことができます。パス空間では、ファイル名はディレクトリ名と区別できないため、ファイルだけで済ますことができました。
4. ネストされたサブディレクトリとファイルを含むディレクトリを削除する速度が大幅に向上します。 Habré では、何百万もの小さなファイルを削除するのにどれだけ時間がかかり、難しいかについての記事が何度も掲載されてきました (1, 2）。ただし、グローバル上に疑似ファイル システムを作成する場合は、数秒またはその数分かかります。自宅のコンピューターでサブツリーの削除をテストしたところ、HDD (SSD ではなく) 上の 1 層ツリーから 96 万から 341 億 XNUMX 万のノードが XNUMX 秒で削除されました。さらに、グローバルを含むファイル全体ではなく、ツリーの一部を削除することについて話しています。

サブツリーの削除は、グローバルのもう 1 つの強みです。これには再帰は必要ありません。 これは信じられないほど早く起こります。

私たちのツリーでは、これは次のコマンドで実行できます 殺します.

Kill ^a("+7926X")

グローバル上でどのようなアクションが利用できるのかをよりよく理解するために、短い表を示します。

COS でグローバルを操作するための基本的なコマンドと関数

作成セッションプロセスで
ノード (まだ定義されていない場合) とノード値への分岐の設定

マージ
サブツリーのコピー

殺します
サブツリーの削除

ZKill
特定のノードの値を削除します。ノードから出てくるサブツリーには触れません

$Query
ツリーを完全に横断し、ツリーの奥深くまで進みます

$注文
特定のノードのブランチを横断する

$データ
ノードが定義されているかどうかの確認

$インクリメント
ノード値をアトミックにインクリメントします。 ACID の場合、読み取りと書き込みの実行を回避します。最近、に変更することが推奨されています $シーケンス

ご清聴ありがとうございます。ご質問にお答えいたします。

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出所： habr.com