数据库存储结构63记录的组织-Read.PPT

第6章 数据库存储结构 6.1 数据库存储设备 6.2 文件组织 6.3 记录的组织 习题 6.1 数据库存储设备 6.1.1 物理存储介质 计算机中有两级存储， 分别是主存和辅存。 数据库作为一类特殊资源， 主要保存在磁盘等外存介质上。 根据访问数据的速度、 成本和可靠性， 存储介质可分成以下六类。 1． 主存储器 主存(一般称内存)是计算机主机系统重要的组成部分之一， CPU要处理的任何对象， 必须将它们先加载到内存才能处理。 CPU可以直接对主存中的数据进行操作。 由于受硬件结构的限制， 内存大小总有一定的限度， 一般处于MB数量级， 例如64 MB， 128 MB等。 这相对于大型数据库系统， 容量还是不足， 而且成本也高。 主存中的数据在掉电或系统崩溃时， 会全部丢失。 以下几类是辅助存储器， 属于永久性存储设备， 数据可长期保留。 2． 磁盘存储器 磁盘是目前最流行的外部存储器， 由磁性材料制成， 数据存储在磁盘表面。 用户要访问数据， 必须把数据从磁盘移到主存才能使用。 根据磁盘特性及数据存放的物理结构， 用户可以直接访问磁盘中某一位置的数据， 因此磁盘属于直接存取介质。 在掉电或系统崩溃后， 仍能保持数据不丢失。 由于硬件技术的发展， 磁盘存储容量越来越大， 以GB（1 GB=109B）为单位， 例如20 GB， 40 GB， 乃至有海量存储器一说。 下面就磁盘的基本结构作一简单介绍。 磁盘是一种大容量的可直接存取的外部存储设备， 容量从100 MB～40 GB。 大型的商用数据库需要数百个磁盘。 磁盘有软磁盘和硬磁盘之分， 软磁盘像一张唱片， 在塑料介质上涂以磁性 材料记录信息； 硬磁盘可看成是多张软盘片有规则的叠加， 由一组铝盘片表面涂以磁性材料构成。 软磁盘的基本结构如图6.1所示， 每个盘面由多个磁道组成， 每个磁道又分为多个扇区（称为盘块）， 每个扇区存储容量相同， 且大多为512 B。 盘块是磁盘寻址的最小单位。 每个磁道上有4～32个盘块， 每个盘面上有20～1500个磁道。 访问数据时获知磁道号和扇区号可定位盘块， 通过磁头移动来存取数据。 下面主要介绍硬磁盘的特性。 (1) 硬磁盘的物理特性。 硬磁盘是由若干张盘片组成的一个磁盘组， 磁盘组固定在一个主轴上， 随着主轴高速旋转， 速度有每秒60、 90或120转。 每个盘片两个面都能存放数据， 但最顶上和最底下的外侧面由于性能不稳定， 故弃而不用。 每面上都有一个读写磁头， 所以磁头号对应盘面号。 多张盘片的同一磁道上下形成一个柱面。 硬磁盘的总容量为： 盘面数目×每盘面的磁道数×每磁道的盘块数×每盘块的字节数 磁盘是一种直接存储设备， 可随机读写任一盘块。 盘块地址的形式是： 有了这三个值， 接口电路根据柱面号移动磁头到达指定柱面， 根据磁头号选中盘面， 再根据盘块号抵达指定位置存取数据。 为了管理方便， 系统对盘块统一编址。 编址方法是柱面从外向内从0开始依次编号， 假定有200个柱面， 则编号为0～199； 磁道按柱面编号， 若是20个盘面， 则0号柱面上磁道从上向下依次编号为0～19， 接着1号柱面上磁道继续编号为20～39， ……依此类推； 盘块号则根据磁道号统一编址， 假定每个磁道上有17个扇区， 则0号柱面0号磁道0号扇区的盘块号为0， 0号柱面1号磁道0号扇区的盘块号为17， ……依此类推。 新盘使用前先要格式化。 其目的之一是划分磁道扇区， 并在各个盘块的块头部位加注该块地址， 包括该块所在的柱面号、 磁头号和盘块号以及某些状态标志。 当磁盘机构进行读/写时， 先检查块头中的内容， 核对块头内地址是否与要访问的盘块地址相符， 核对状态标志检查该块是否可用， 全部无误才可执行读/写操作。 其目的之二是标识出坏的磁道和扇区， 记录数据时避开这些盘区。 (2) 磁盘的性能指标。 磁盘的容量一般在100 MB～40 GB之间， 其性能用磁盘的容量、 存取时间、 数据传输速度和可靠性四个参数衡量。 磁盘的存取时间是指从发出读/写请求到数据传输开始这一段时间， 这段时间由磁头定位时间和旋转延迟时间两部分组成。 磁头定位主要是移臂， 即将磁头移到