Лекции / Л-8 - Организация среды хранения

Организация среды хранения и методы доступа к данным

Механизмы среды хранения и архитектура СУБД Структура хранимых данных Управление пространством памяти и размещением данных Виды адресации хранимых записей

Технология хранения данных в СУБД

Для функционирования СУБД необходимо хранить во внешней памяти БД следующие объекты:

строки отношений – основная часть БД, непосредственно видимая пользователям;

управляющие структуры – индексы (создаются АБД для повышения эффективности выполнения запросов и автоматически поддерживаются нижним уровнем системы);

журнальную информацию – для обеспечения надежного хранения данных;

служебную информацию – для удовлетворения внутренних потребностей нижнего уровня системы.

Физическая организация баз данных

Программы СУБД автоматически отображают концеп-

туальную схему в структуру хранения.

Пользователь может не знать, как его данные физически организованы в памяти ВС. Но от физического размещения данных существенно зависит время решения прикладных задач.

Поэтому уже на этапе выбора СУБД желательно знать

возможности физических структур хранения кон-

кретных СУБД и оценивать временные характеристики БД с учетом этих возможностей.

Структура памяти ЭВМ (1)

Методы организации доступа к данным в значительной мере определяются неоднородностью памяти ЭВМ –

оперативная (ОП) и внешняя (ВП) память.

Основные свойства оперативной памяти:

единицей памяти является байт;

память прямоадресуема (каждый байт имеет адрес);

процессор выбирает данные для обработки, непосредственно адресуясь к последовательности байтов, содержащих эти данные.

Структура памяти ЭВМ (2)

Основные свойства внешней памяти:

минимальная адресуемая единица – физическая запись;

для обработки запись должна быть считана в ОП;

время чтения-записи в ОП на несколько порядков выше времени обработки процессором записи из ОП;

обмен осуществляется порциями (нельзя считать БД).

Работа с большими объемами данных требует использования ВП (память прямого доступа). Число обращений к ВП при работе с БД определяет время отклика системы.

Механизмы среды хранения и архитектура СУБД (1)

Способы физической организации данных в различных СУБД различны.

Механизмы среды хранения БД служат для управления двумя группами ресурсов:

ресурсами хранимых данных;

ресурсами пространства памяти (объекты ВП компьютера, управляемые средствами ОС или СУБД).

Задача механизма – отображение структуры хранимых данных в пространство памяти, позволяющее эффек-

тивно использовать память и определить место размещения данных при запоминании и поиске данных.

Механизмы среды хранения и архитектура СУБД (2)

С точки зрения пользователя работа с данными происхо-

дит на уровне записей концептуального уровня (логических) и включает:

добавление записей,

поиск записей,

изменение записей,

удаление записей.

Действия механизмов среды при сохранении новой записи

Определение места размещения новой записи в пространстве памяти.

Выделение необходимого ресурса памяти.

Сохранение этой записи в памяти (на диске).

Формирование связей с другими записями (конкретный механизм зависит от модели данных).

в реляционных БД формирование связей осуществляется на логическом уровне (по значениям атрибутов);

в иерархических и сетевых БД – на физическом уровне (по адресам записей).

Действия механизмов среды при поиске записи

Поиск места размещения записи в пространстве памяти по заданным значениям атрибутов;

Чтение записи в оперативную память (в буфер данных) для обработки.

Действия механизмов среды при изменении атрибутов записи

Поиск записи и считывание ее в оперативную память.

Изменение значений атрибута (атрибутов) записи.

Сохранение записи на диск.

Запись помещается на прежнее место, если ее размер не увеличился или на прежнем месте достаточно памяти.

Если запись не помещается на прежнем месте, то она либо записывается на новое место, либо разбивается на части (первая часть хранится на прежнем месте, а продолжение – на новом, на которое указывает ссылка из первой части).