10. В чем суть бесфайловой организации внешней памяти. Опишите общую структуру страницы.

При файловой организации обмен данными между оперативной и внешней памятью осуществляется под управлением операционной системы (ОС). Основу этого обмена составляют блоки записей, входящие в состав файлов, и буфера оперативной памяти, выделяемые ОС. Ясно, что всю работу по управлению буферами берет на себя ОС. Причины передачи управления пространством внешней памяти от ОС к СУБД были названы в начале главы; еще раз отметим, что при бесфайловой организации внешней памяти операционная среда не получает непосредственного доступа к этому пространству.

Замечание 1. Физическая организация современных баз данных является наиболее закрытой и является коммерческой тайной для большинства коммерческих СУБД. И здесь не существует никаких стандартов. Однако в своей основе СУБД ориентированы на реализацию реляционных моделей данных, поэтому можно сформулировать какие-то общие подходы к управлению внешней памяти.

Замечание 2. Следует отметить, что некоторые механизмы, описываемые ниже, используются и при файловом управлении.

Структура и типы страниц

Основной единицей хранения и манипулирования данными при бесфайловой организации является страница памяти (или блок данных) - часть пространства памяти среды хранения базы данных, организованного таким образом, что оно состоит из последовательности таких частей (страниц), имеющих одинаковую длину.

Страница является единицей обмена с внешней памятью. Размер страницы фиксирован для базы данных и устанавливается при ее (базы) создании. Страницы памяти имеют уникальные идентификаторы, в качестве которых обычно используются их последовательные номера. Содержимое страницы памяти может быть прочитано в буфер обмена или записано во внешнюю память из буфера за одно обращение к устройству внешней памяти. В некоторых системах страницы памяти могут иметь внутреннюю организацию, например, могут обладать индексом, обеспечивающим прямой доступ к содержащимся на странице хранимым записям. Страницы с простейшей организацией, предусматривающей последовательное размещение в них записей, в некоторых методах доступа называются блоками записей.

Выделяют четыре типа страниц:

• страницы данных,

• страницы индексов,

• страницы blob-объектов,

• битовые страницы.

Страница данных. Основная единица осуществления операций обмена. Структура страницы данных представлена на рис. 32.

Заголовок страницы

Содержание

Слоты

Рис. 32. Структура страницы данных

Заголовок страницы включает внутрисистемную информацию, используемую СУБД в механизме управления страницами.

Данные на странице представляются в виде строк. Каждая строка соответствует некоторому кортежу отображаемого отношения.

Слоты характеризуют размещение строк данных на странице. В базе данных каждый кортеж имеет уникальный внутрисистемный идентификатор, включающий номер страницы и номер строки на странице, в которую отображается данный кортеж. Содержимое слота и составляет идентификатор соответствующей ему (по номеру на странице) строки. При упорядочивании кортежей отношения по значению какого-либо атрибута физического перемещения строк на соответствующих страницах не происходит. Вместо этого производится перестройка содержимого слотов.

Страница индексов. Страницы индексов предназначены для хранения индексных структур, используемых СУБД в реализации методов доступа, и организованы в виде В-деревьев.

Страница blob. Страницы blob (Binary Large Object) предназначены для хранения слабоструктурированной информации, содержащей тексты большого объема, графическую информацию, двоичные коды. Эти данные рассматриваются как потоки байтов произвольного размера, а в страницах данных формируются ссылки на эти страницы. Данные таких типов в ранних СУБД относились к типу MEMO.

Битовая страница. Битовые страницы содержат описатели других типов страниц. Описатель страницы включает две составляющих – тип страницы и ее состояние (свободна/занята).