数据库系统实现实现技术剖析.pptx

第九章 数据库系统实现实现技术 9.1 数据库的存储结构 存储介质 内外存数据交换 数据库引擎中的存储管理器，主要两个部件：缓冲区管理器和文件管理器。 数据库运行时，内外存间要频繁地进行数据交换，每交换一次数据称为一次I/O操作。数据库系统需OS支持进行I/O。 I/O操作是很慢的，数据调出外存要缓存在缓冲区中供后续的操作使用(读/写)。读不命中或写结果按策略更新时进行I/O。 每次交换的数据量称为一个数据块，一个块可以等于一个或几个磁盘块。块大对顺序访问有利，对随机访问不利。 内存中缓冲区的大是若干个数据块。 数据库的存储结构 磁盘冗余阵列(RAID) RAID是数据库服务器最常用的外存储介质，有若干同样的磁盘组成的阵列，从RAID0-RAID8有多种组合方式。 通过冗余改善可靠性。 同一数据同时写入两个磁盘 若干个磁盘数据用一个磁盘保存校验位。 通过数据条块化提高速度 数据大体均匀地存放于若干磁盘上。 当多用户请求数据库数据时，I/O操作可以随机地落在不同的磁盘，磁盘阵列并行I/O从而提高速度。 备份数据和历史数据 通过网络存储存放到物理上分离的地方(防火、水、震等) 移动硬盘或光盘、磁带等大容量离线存储设备。 数据库的存储结构 文件内记录的存储 数据库数据以文件形式在外存中存储。数据库的逻辑记录在物理文件中如何实现，是记录的存储方法问题。 定长记录格式：每个数据库记录占有定长文件记录。 例：Employer(Ename char(10),eNo char(10),Salary real) 设一个实数占8字节， 则一个记录28字节， 文件的逻辑机构为： 删除操作空位处理 其它记录依次上移 最后记录填补空位 被删空位链接、插入时用 记录0 Liu A-102 6000 记录1 Wen B-306 7000 记录2 He F-257 8000 记录3 Zhang A-214 6000 记录4 Zhou C-343 7500 记录5 Liu B-215 8000 数据库的存储结构 变长纪录：每条数据库记录长度不同 例：Salsepson的属性adress是变长的 Salseperson(empID:char(3),empName:char(8),sex:char(1), birthday:date,spTelNo:number(12),address:varchar(50)) 字符串格式：把每个数据库记录看作是连续的字节串，尾部加记录尾标记符。(大多数操作系统支持按行存取文件) 下面的关系 empID empName sex Birthday spTelNo address sp1 刘女士 F 70-1-20 082354 北京市宣武区牛街街道双槐里小区22楼2-101 100028 sp2 李先生 M 67-5-2 213146 北京市海淀区玉泉路甲19号100049 sp3 何女士 F 62-9-7 352210 山东省日照市 276534 数据库的存储结构 下述文件存储是字符串格式 0 sp1│刘女士│ F │ 70-1-20 │1390082354 2│北京市宣武区牛街 街道双槐里小区22楼2-101 │1370100028 1 │ ┴ │ 1 sp2 │李先生│ M │ 67-5-22 ││北京市海淀区玉 泉路甲19号100049 │ ┴ │ 2 sp3 │何女士│F │ 62-9-7 ││山东省日照市 2 76 534 │ ┴ │ 字符串格式的缺点 被删除的位置难以重新利用。 某记录要伸长很困难(移动大量记录)。 改进：分槽式页结构(shotted page structure) 记录从块的尾部邻接存放。中间是自由空间(伸长记录用)。 块的开始是块首部，记录块中记录数、每个记录大小和位置。 分槽式变长记录结构 变长记录的定长表示 预留空间(按最大) 固定块+溢出块格式 数据库的存储结构 sp1 刘女士 F 70-1-20 082354 sp2 李先生 M 67-5-2 213146 sp3 何女士 F 62-9-7 352210 北京市宣武区牛街街道 双槐里小区22楼2-101 100028 ┴ 北京市海淀区玉泉路甲 19号100049 ┴ 山东省日照市 276534 ┴ 固定块 溢出块 数据库的存储结构 文件内记录的组织 一个文件包含了成千上万个记录，这些记录按什么顺序或方式安排，是数据库记录在文件内的组织问题。 对某种组织的文件怎样去查找、插入和删除，是文件中记录的存取方法问题。不同的组织方式存取效率有很大差别。 记录的组织方式 堆文件组织：记录可以放在文件的任何位置，以输入顺序为序。删除、插