16. Физическая организация баз данных.

Физическая организация БД – совокупность методов и средств размещения данных во внешней памяти и созданная на их основе внутренняя (физическая) модель данных. В отличие от логических моделей физическая модель данных связана со способами организации данных на носителях методами доступа к данным. Эта модель указывает каким образом записи размещаются в БД, как они упорядочиваются, как организуются связи, как локализовать записи и осуществить выборку. Внутренняя модель разрабатывается средствами СУБД.

Основными средствами физического моделирования в БнД являются:

1. структура хранения данных (в простейшем случае, структуру хранения данных можно представить в виде структуры записи файла БД, которая включает поля записи, порядок их размещения, типы и длины полей);

2. поисковые структуры (чтобы сократить время поиска данных, в базе разрабатываются поисковые структуры, они определяют быстрый способ нахождения записи в базе);

3. язык описания данных.

В СУБД на ПК чаще всего используют следующие типы поисковых структур:

- линейный список;

- цепной список;

- инвертированные файлы;

- индексные файлы.

1)линейный список не требует создания дополнительных файлов. В соответствии с этим способом файл БД рассматривается как последовательность невзаимосвязанных записей. Поиск любой записи осуществляется путем вычисления адреса записи по некоторому алгоритму.

Достоинства: по критерию «min-памяти» он наиболее экономичный.

Недостаток: по быстродействию проигрывает остальным способам.

2)Цепной список представляет собой файл, записи которого имеют ссылки на другие записи Ссылками элементов являются указатели, которые встраиваются в записи как дополнительные поля. Поле, которое выделяется под указатель называется адресом связи. Чтобы войти в список надо указать адрес начала списка (АНС).

3)ВБД записи, как правило, упорядочены по одному из полей (основному ключу), что позволяет сократить перебор записей при чтении файла БД. Для уменьшения времени поиска по другим полям БД (не ключевым) создаются инвертированные файлы. Процесс создания инвертированного файла состоит в переупорядочении исходного файла по значениям не ключевого поля, то есть получают на диске копию основного файла только с иным порядком следования записей.

Достоинства: обеспечивает самый быстрый поиск данных по не ключевому полю.

Недостаток: происходит чрезмерно большое дублирование информации, то есть перерасход памяти.

Целесообразно создавать файлы, которые содержат вместо записей БД адреса этих данных.

4) Индексный файл содержит два поля: поле, по которому упорядочивают и поле адресов.

Каждый индекс содержит значения не ключевого поля и поля адресов. Файл БД, для обработки которого используется хотя бы один индекс называется индексированным файлом. Построение индексного файла осуществляется автоматически самой СУБД.

17.Индексирование файлов в базах данных.

Индексы применяются для ускорения доступа к записям базы данных. Их можно сравнить с предметным указателем книги – упорядоченной последовательностью слов (словосочетаний) с перечнем номеров страниц, на которых встречается это слово (словосочетание).

Индекс базы данных представляет собой структуру, в которой содержатся рассортированные в заданном порядке значения данных в некотором поле и указатели адресов записей (страниц), где находятся эти значения. В отличие от инвертированных списков индексы занимают значительно меньшее место во внешней памяти.

Построение индекса и его обновление выполняется автоматически самой СУБД. Файл базы данных, для которого создан хотя бы один индекс, называется индексированным файлом.

Для ускорения доступа к данным применяется несколько типов индексов:

Первичный индекс - это такой специальный массив-указатель порядка записей, когда файл данных последовательно упорядочивается по полю ключа упорядочения, а на основе поля ключа упорядочения создается поле индексации, которое гарантированно имеет уникальное значение в каждой записи.

Индекс кластеризации - это такой специальный массив-указатель порядка записей, когда файл данных последовательно упорядочивается по неключевому полю, и на основе этого неключевого поля формируется поле индексации, поэтому в файле может быть несколько записей, соответствующих значению этого поля индексации. Неключевое поле называется атрибутом кластеризации.

Вторичный индекс - это индекс, который определен на поле файла данных, отличном от поля, по которому выполняется упорядочение.

Файл может иметь не больше одного первичного индекса или одного индекса кластеризации, но дополнительно к ним может иметь несколько вторичных индексов.