Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
DB Tree Algorithms
Search
Yunosuke Yamada
October 16, 2022
Programming
0
110
DB Tree Algorithms
Yunosuke Yamada
October 16, 2022
Tweet
Share
More Decks by Yunosuke Yamada
See All by Yunosuke Yamada
Agent Development Kitで作るマルチエージェントアプリケーション(AIAgent勉強会)
yunosukey
4
1k
Agent Development Kitで作るマルチエージェントアプリケーション(GCNT2025)
yunosukey
0
26
AIエージェントのオブザーバビリティについて
yunosukey
1
730
OpenTelemetry + LLM = OpenLLMetry!?
yunosukey
2
680
クラウド開発環境Cloud Workstationsの紹介
yunosukey
0
310
フロントエンドオブザーバビリティ on Google Cloud
yunosukey
1
270
ChatGPTのアルゴリズム
yunosukey
0
380
React and XSS
yunosukey
0
320
Tests in Go
yunosukey
1
120
Other Decks in Programming
See All in Programming
testingを眺める
matumoto
1
130
Kiroで始めるAI-DLC
kaonash
2
500
AHC051解法紹介
eijirou
0
640
Kiroの仕様駆動開発から見えてきたAIコーディングとの正しい付き合い方
clshinji
1
180
Trem on Rails - Prompt Engineering com Ruby
elainenaomi
1
100
A Gopher's Guide to Vibe Coding
danicat
0
200
AIエージェント開発、DevOps and LLMOps
ymd65536
1
370
Honoアップデート 2025年夏
yusukebe
1
890
Vue・React マルチプロダクト開発を支える Vite
andpad
0
110
AIを活用し、今後に備えるための技術知識 / Basic Knowledge to Utilize AI
kishida
17
3.8k
OSS開発者という働き方
andpad
5
1.6k
コンテキストエンジニアリング Cursor編
kinopeee
1
740
Featured
See All Featured
Gamification - CAS2011
davidbonilla
81
5.4k
BBQ
matthewcrist
89
9.8k
The Art of Delivering Value - GDevCon NA Keynote
reverentgeek
15
1.6k
Keith and Marios Guide to Fast Websites
keithpitt
411
22k
XXLCSS - How to scale CSS and keep your sanity
sugarenia
248
1.3M
Evolution of real-time – Irina Nazarova, EuRuKo, 2024
irinanazarova
8
910
Site-Speed That Sticks
csswizardry
10
800
A Tale of Four Properties
chriscoyier
160
23k
Practical Orchestrator
shlominoach
190
11k
Bash Introduction
62gerente
614
210k
The MySQL Ecosystem @ GitHub 2015
samlambert
251
13k
Code Review Best Practice
trishagee
70
19k
Transcript
DBとアルゴリズム 2021/09/09 山田悠之介
Web の技術とアルゴリズム アルゴリズムの理論には純粋なパズル的な楽しさがある Web の技術ではプラクティカルな話が中心で理論の話は多くない (そんな事ないよって方の LT をお待ちしています) DB は理論の話が多く面白い
今回は DB にまつわるアルゴリズムのうち、木に関するものを紹介 2
流れ データ構造をいくつか紹介 BST B-tree LSM tree(主題) 時間があれば LSM tree における最適化をいくつか紹介
3
BST(二分探索木) 右部分木のノードは親より大きく、左部分木のノードは親より小さい 多くの言語で Map, Set の実装に使われる 4
BST(二分探索木) バランスしている時、読み込み・書き込み (INSERT, UPDATE, DELETE)がO(log N) 5
BST はディスクと相性が悪い バランシングが頻発する → ディスクの読み書きが増える ノードサイズとページサイズと合っていない 6
B-tree (B+ tree) ディスクに最適化された探索木 多くの RDBMS (MySQL, PostgreSQL など) のストレージエンジン
でインデックスとして用いられている 7
B-tree (B+ tree) ディスク最適化 各ノードの大きさをページサイズに合わせる バランシングも兄弟への分割・兄弟とのマージなので局所的 8
B-tree の向き・不向き 読み込み・書き込みともに だが、 書き込みが多いユースケースではボトルネックになる ミュータブルなので排他制御が必要 O(log N) 9
LSM tree 書き込みに最適化されたデータ構造 Cassandra などの NoSQL, Spanner などの分散 DB で用いられる
書き込みが 、読み込みが 書き込み時はメモリとログに書くだけにして、 重複を読み込み時に解決する ディスク上のコンポーネントはイミュータブルで、 ロックなしで読み書きできる O(1) O(N) 10
LSM tree 小さなメモリ上のコンポーネント (memtable) 大きなディスク上のコンポーネント(複数) からなる 11
LSM tree 全ての書き込みは memtable に適用される 耐久性を保証するためにログファイルが必要となる memtable はサイズが閾値になると,ディスク上に永続化される ディスク上のデータ構造は B-tree
が一般的 12
LSM tree フラッシュ後のテーブルの数を抑えるために定期的にマージする (コンパクション) コンパクションではマージされた結果を新しいファイルに書き出す (イミュータブル) 13
LSM tree の書き込みと読み込み 追加・更新は memtable に新たに key と value を追加するだけ
削除では memtable からデータレコードを削除するだけでは不十分 (ディスク上のコンポーネントが同じキーのデータレコードを 保持している可能性がある) value に特別な削除エントリ(墓石)を割り当てることで対応 読み込みでは複数のコンポーネントにアクセスし、 タイムスタンプを比較して最新の結果を返すようにする → どのコンポーネントにレコードがあるか知りたい 14
Leveled compaction レベル 0 はフラッシュされたテーブルがそのまま入る レベル 1 以降は上のレベルからマージされ、 key の範囲が各レベルで被らないようにすることで探索を最適化する
15
Bloom Filter 各レベルである key がどのテーブルの範囲にあるかはわかるが、 本当にそのテーブルにあるかは分からない Bloom filter という確率的データ構造がよく使われる 16
Bloom Filter 構築時: 要素の key に対して hash 値のビットを全て立てる (ビット配列は共有) 探索時:
hash 値のビットが全て立っていれば要素かもしれない、 そうでなければ要素ではない 17
まとめ B-tree は読み込み・書き込みともに優れたデータ構造 特殊なケースでは書き込みに特化した LSM tree が使われる LSM tree の読み取りを改善する最適化がいろいろある
18
参考資料 Database Internals 19