2.2.3. Физическая организация данных в субд
2.2.3.1. Способ размещения записей в файлах
Страничная организация
Данные можно перемещать между внешней и оперативной памятью страницами фиксированной длины. Размер страницы определяется системой, а не длиной записи. Данные логически независимы от размера страницы, но они должны быть физически сгруппированы СУБД так, чтобы эффективно заполнять страницы.
Параллельная секционная организация
Если имеется несколько механизмов доступа (головок накопителя), которые могут работать одновременно, то для минимизации времени ожидания данные могут быть расположены на запоминающих устройствах так, чтобы одновременно было задействовано как можно большее число механизмов доступа.
В результате оптимизируется общий расход времени на механическое перемещение носителей.
В современных СУБД наиболее часто используется страничная организация данных, поскольку гораздо проще иметь весь файл целиком нап одном пакете дисков, чем на нескольких, однако принципы секционной организации вновь нашли применение в системах планирования БД, а также на уровне аппаратных решений RAID-массивов.
2.2.3.2. Способы адресации и методы доступа к данным
Последовательное сканирование файла
Блочный поиск. Записи упорядочены по ключу. Последовательный поиск можно выполнять не позаписно, а поблочно.
Двоичный поиск. Дихотомия.
Индексно-последовательные файлы. Структура данных, называемая индексом, хрпанит информацию об адресе данных, имеющих определенное значение, во внешней памяти. Часто индексы хранят информацию не о каждой записи, а о блоках, указывая таким образом блок, в котором далее следует искать необходимую запись. При таком подходе достигается оптимум между расходованием пространства носителя и временем, затрачиваемым на поиск записи.
Хэширование (рандомизация). Записи размещаются в блоках. При размещении записи ее ключ преобразуется в псевдослучайное число, которое преобразуется в адрес блока. Если в блоке отсутствуют свободные места, запись размещается в так называемом блоке переполнения. При поиске по ключу выполняются аналогичные действия. В остальном подход близок блочному поиску.
2.2.3.3. Архитектура файловой организации БД
Обычно СУБД минимально используют функционал ОС по работе с носителями, осуществляя непосредственное управление внешней памятью.
Файл-ориентированная организация данных
БД физически состоит из нескольких файлов: основного, индексного, файла метаданных, файлов указателей и пр. В этом случае ОС активно участвует в навигации, беря на себя функции выборки, обновления, вставки, удаленя записей из физических файлов.
Страничная организация данных
При таком подходе БД может быть представлена одним файлом.
Экстент – непрерывная область дисковой памяти, включающая несколько страниц фиксированной длины. Учет свободных страниц ведется внутри экстента. Ссылка на каждый экстент располагается на последней странице предыдущего экстента или в специальной карте размещения.
Каждый экстент используется для хранения одного из нескольких типов страниц: страницы данных, страницы индексов, страницы BLOB.
Структура страницы:
заголовок страницы, содержащий номер страницы, номера предыдущей и следующей страниц, сведения о свободном пространстве на странице;
дескрипторы строк, каждый из которых описывает смещение строки на странице и ее длину;
содержание – строки данных.