一种B+树遍历方法、系统、存储介质及设备与流程

一种b 树遍历方法、系统、存储介质及设备
技术领域
1.本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种b 树遍历方法、系统、存储介质及设备。


背景技术：

2.当前存储系统在软件设计中普遍采用b 树数据结构来记录存储数据。存储的数据的逻辑区块地址和物理区块地址具有特定的映射关系，因此我们可以利用这种特定映射关系来修复系统异常时导致的某些缓存中丢失的数据。当前系统设计中修复数据的方式为逐个遍历已落盘的b 树并根据映射关系进行配对修复，遍历该b 树过程中如果需要删除该b 树中的某个键值对，此时会删除该键值对后然后重新遍历该b 树，这种方式会因修改该b 树导致多次重新遍历，因此会大量增加遍历b 树的时间，从而导致效率降低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种b 树遍历方法、系统、存储介质及设备，用以解决现有技术中因对b 树进行多次修改(例如删除操作)导致需要多次重新遍历该b 树而使得b 树遍历效率低的问题。
4.基于上述目的，本发明提供了一种b 树遍历方法，包括以下步骤：
5.对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
6.将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对；
7.响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对；
8.响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中，并继续对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
9.响应于数组中的第一键值对数量达到预设阈值以使得插入失败的第一键值对复制失败，将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，并将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历。
10.在一些实施例中，将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历包括：
11.记录复制失败的第一键值对的叶子节点的游标位置，且将复制失败的第一键值对重新复制到数组中，并从游标位置对应的叶子节点后继续遍历。
12.在一些实施例中，响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中包括：
13.响应于插入失败，判断数组中的第一键值对数量是否达到预设阈值；
14.响应于未达到预设阈值，将对应的第一键值对复制到数组中。
15.在一些实施例中，响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对包括：
16.响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，并查看插入结果的返回值。
17.在一些实施例中，响应于插入失败包括：
18.响应于返回值为第二键值对溢出错误。
19.在一些实施例中，对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历包括：
20.对第一b 树的根节点及其下的中间节点进行遍历，直至中间节点遍历完成，对中间节点下的叶子节点中的第一键值对进行遍历。
21.在一些实施例中，第一键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址，第二键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，或者
22.第一键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，第二键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址。
23.本发明的另一方面，还提供了一种b 树遍历系统，包括：
24.第一键值对遍历模块，配置用于对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
25.第二键值对查找模块，配置用于将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对；
26.第二键值对插入模块，配置用于响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对；
27.第一键值对复制模块，配置用于响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中，并继续对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；以及
28.删除模块，配置用于响应于数组中的第一键值对数量达到预设阈值以使得插入失败的第一键值对复制失败，将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，并将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历。
29.本发明的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被执行时实现上述任意一项方法。
30.本发明的再一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时执行上述任意一项方法。
31.本发明至少具有以下有益技术效果：
32.本发明通过将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对，并在未查找到对应的第二键值对时将第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，能够保持第一b 树与第二b 树的各节点的映射关系；通过在第二b 树的叶子节点中未成功插入对应的第二键值对的情况下，将遍历到的第一键值对复制到数组中，而不是立即将该第一键值对删除，避免了因为对第一b 树做了删除操作而需要重新遍历该第一b 树的问题；通过为数组中的第一键值对设置预设阈值并在第一键值对数量达到预设阈值时将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，可以控制数组占用的内存空间；通过将第一b 树中的第一键值对进行批量删除，并从复制失败的第一键值对的叶子节点后继续遍历，避免了对第一b 树多次删除操作而需要多次重新遍历该第一b 树使得遍历效率低的问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
34.图1为根据本发明实施例提供的b 树遍历方法的示意图；
35.图2为根据本发明实施例提供的b 树遍历系统的示意图；
36.图3为根据本发明实施例提供的实现b 树遍历方法的计算机可读存储介质的示意图；
37.图4为根据本发明实施例提供的执行b 树遍历方法的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
39.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称的非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。
40.基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种b 树遍历方法的实施例。图1示出的是本发明提供的b 树遍历方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
41.步骤s10、对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
42.步骤s20、将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对；
43.步骤s30、响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对；
44.步骤s40、响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中，并继续对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
45.步骤s50、响应于数组中的第一键值对数量达到预设阈值以使得插入失败的第一键值对复制失败，将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，并将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历。
46.本实施例中，b 树为一种树数据结构，是一个n叉树，每个节点通常有多个子节点，b 树包含根节点、中间节点和叶子节点。b 树通常用于数据库和操作系统的文件系统中，特点是能够保持数据稳定有序，其插入与修改拥有较稳定的对数时间复杂度。b 树是b树的一种变形形式，b 树上的叶子节点存储关键字以及相应记录的地址，叶子节点以上各层作为索引使用。
47.本发明实施例通过将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对，并在未查找到对应的第二键值对时将第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，能够保持第一b 树与第二b 树的各节点的映射关系；通过在第二b 树的叶子节点
中未成功插入对应的第二键值对的情况下，将遍历到的第一键值对复制到数组中，而不是立即将该第一键值对删除，避免了因为对第一b 树做了删除操作而需要重新遍历该第一b 树的问题；通过为数组中的第一键值对设置预设阈值并在第一键值对数量达到预设阈值时将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，可以控制数组占用的内存空间；通过将第一b 树中的第一键值对进行批量删除，并从复制失败的第一键值对的叶子节点后继续遍历，避免了对第一b 树多次删除操作而需要多次重新遍历该第一b 树使得遍历效率低的问题。
48.在一些实施例中，将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历包括：记录复制失败的第一键值对的叶子节点的游标位置，且将复制失败的第一键值对重新复制到数组中，并从游标位置对应的叶子节点后继续遍历。
49.本实施例中，通过设置游标位置，可以提高对第一b 树的遍历效率，避免了在数组中的第一键值对数量达到预设阈值的情况下对第一b 树中插入失败的键值对进行批量删除时，需要重新从头开始遍历第一b 树的问题，通过直接从复制失败的第一键值对的叶子节点的游标位置开始继续遍历，有效减小了遍历的繁琐度。
50.在一些实施例中，响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中包括：响应于插入失败，判断数组中的第一键值对数量是否达到预设阈值；响应于未达到预设阈值，将对应的第一键值对复制到数组中。
51.本实施例中，通过为数组存储的第一键值对数量设置预设阈值，可以限制数组占用的内存，避免因为数组占用过多内存而影响存储系统的性能；并且可以更好的管理数组中的第一键值对，避免数组中无限增加第一键值对。
52.在一些实施例中，响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对包括：响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，并查看插入结果的返回值。在一些实施例中，响应于插入失败包括：响应于返回值为第二键值对溢出错误。
53.本实施例中，通过为第二键值对插入第二b 树设置结果返回值，可以直接知晓插入结果，并基于插入结果做下一步处理，也对提高b 树的遍历效率起到了良好的效果。
54.在一些实施例中，对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历包括：对第一b 树的根节点及其下的中间节点进行遍历，直至中间节点遍历完成，对中间节点下的叶子节点中的第一键值对进行遍历。
55.本实施例中，b 树包括根节点、中间节点及叶子节点，叶子节点位于b 树结构的最后一层，叶子节点下没有其他节点。
56.在一些实施例中，第一键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址，第二键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，或者第一键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，第二键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址。
57.本实施例中，可以设置第一b 树表示逻辑区块地址到物理区块地址的映射关系的b 树，且第二b 树表示物理区块地址到逻辑区块地址的映射关系的b 树，即：第一键值对的键(key)为逻辑区块地址且其值(value)为物理区块地址，且第二键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址；或者设置第一b 树表示物理区块地址到逻辑区块地址的映射关系的b 树，且第二b 树表示逻辑区块地址到物理区块地址的映射关系的b 树，即：第一键值
对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，且第二键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址。逻辑区块地址(lba：logical block address)可以指某个数据区块的地址或者某个地址上所指向的数据区块，物理区块地址(pba：physics block address)与逻辑区块地址具有一一对应的关系。
58.本发明实施例的第二个方面，还提供了一种b 树遍历系统。图2示出的是本发明提供的b 树遍历系统的实施例的示意图。如图2所示，一种b 树遍历系统包括：第一键值对遍历模块10，配置用于对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；第二键值对查找模块20，配置用于将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对；第二键值对插入模块30，配置用于响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对；第一键值对复制模块40，配置用于响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中，并继续对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；以及删除模块50，配置用于响应于数组中的第一键值对数量达到预设阈值以使得插入失败的第一键值对复制失败，将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，并将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历。
59.在一些实施例中，删除模块50包括继续遍历模块，配置用于记录复制失败的第一键值对的叶子节点的游标位置，且将复制失败的第一键值对重新复制到数组中，并从游标位置对应的叶子节点后继续遍历。
60.在一些实施例中，第一键值对复制模块40进一步配置用于响应于插入失败，判断数组中的第一键值对数量是否达到预设阈值；响应于未达到预设阈值，将对应的第一键值对复制到数组中。
61.在一些实施例中，第二键值对插入模块30进一步配置用于响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，并查看插入结果的返回值。
62.在一些实施例中，第一键值对复制模块40包括插入失败模块，配置用于响应于返回值为第二键值对溢出错误。
63.在一些实施例中，第一键值对遍历模块10进一步配置用于对第一b 树的根节点及其下的中间节点进行遍历，直至中间节点遍历完成，对中间节点下的叶子节点中的第一键值对进行遍历。
64.在一些实施例中，第一键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址，第二键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，或者第一键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，第二键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址。
65.本发明实施例的第三个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，图3示出了根据本发明实施例提供的实现b 树遍历方法的计算机可读存储介质的示意图。如图3所示，计算机可读存储介质3存储有计算机程序指令31，该计算机程序指令31被处理器执行时实现如下步骤：
66.对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历；
67.将遍历到的第一键值对在第二b 树的叶子节点中查找对应的第二键值对；
68.响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对；
69.响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中，并继续对第一b 树的叶子
节点中的第一键值对进行遍历；
70.响应于数组中的第一键值对数量达到预设阈值以使得插入失败的第一键值对复制失败，将数组中的第一键值对以及对应的第一b 树中的第一键值对删除，并将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历。
71.在一些实施例中，将复制失败的第一键值对重新复制到数组中且从其叶子节点后继续遍历包括：记录复制失败的第一键值对的叶子节点的游标位置，且将复制失败的第一键值对重新复制到数组中，并从游标位置对应的叶子节点后继续遍历。
72.在一些实施例中，响应于插入失败，将对应的第一键值对复制到数组中包括：响应于插入失败，判断数组中的第一键值对数量是否达到预设阈值；响应于未达到预设阈值，将对应的第一键值对复制到数组中。
73.在一些实施例中，响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对包括：响应于未查找到对应的第二键值对，在第二b 树的叶子节点中插入对应的第二键值对，并查看插入结果的返回值。
74.在一些实施例中，响应于插入失败包括：响应于返回值为第二键值对溢出错误。
75.在一些实施例中，对第一b 树的叶子节点中的第一键值对进行遍历包括：对第一b 树的根节点及其下的中间节点进行遍历，直至中间节点遍历完成，对中间节点下的叶子节点中的第一键值对进行遍历。
76.在一些实施例中，第一键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址，第二键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，或者第一键值对的键为物理区块地址且其值为逻辑区块地址，第二键值对的键为逻辑区块地址且其值为物理区块地址。
77.应当理解，在相互不冲突的情况下，以上针对根据本发明的b 树遍历方法阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的b 树遍历系统和存储介质。
78.本发明实施例的第四个方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器402和处理器401，该存储器中存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现上述任意一项实施例的方法。
79.如图4所示，为本发明提供的执行b 树遍历方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。以如图4所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括一个处理器401以及一个存储器402，并还可以包括：输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与b 树遍历系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置404可包括显示屏等显示设备。
80.存储器402作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的b 树遍历方法对应的程序指令/模块。存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储b 树遍历方法的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
81.处理器401通过运行存储在存储器402中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的b 树遍历方法。
82.最后需要说明的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦写可编程rom(eeprom)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(ram)，该ram可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，ram可以以多种形式获得，比如同步ram(dram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddr sdram)、增强sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、以及直接rambus ram(drram)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
83.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
84.结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。
85.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
86.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
87.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。