高级数据库系统及其应用课后习题参考答案

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1、第4章数据存储与组织管理4.1简要回答以下问题。（1）描述磁盘空间管理器的主要作用，并说明它与OS文件系统的关系。（2）解释关系数据库系统中关系表与文件的关系。（3）如果有一个大文件需要频繁执行顺序扫描，那么，为该文件选择哪种页存储方式最合适？（4）分别描述持久化指针解引用(dereference)和指针混写的这两个基本过程，它们之间有何联系？（5）说明排序文件中的记录及页的基本存储组织方式。（6）解释缓冲区管理器处理一个读页请求的过程。如果被请求页位于缓冲池但未被闩住(pinned)，那么情况会怎样？缓冲区管理器何时写一

2、个磁盘页？（7）一个缓存页被闩住（bepinned）意味着什么？一般由谁负责给缓存页上闩，由谁负责给缓存页解闩?（8）当一个页请求发生时，如果缓冲池中所有页都是脏页，将会发生什么？（9）与OS缓存管理相比，DBMS缓冲区管理器具有那些独特的重要能力？（10）什么是预取？解释为什么这种策略很重要。（11）描述两种可能的记录格式，并指明它们的优缺点。（12）描述两种可能的页格式，说明它们优缺点和适用场合。【解答】（1）磁盘空间管理器支持以页(page)为单位的数据管理，隐藏了下层硬件（甚至包括OS文件管理）的细节，且允许高层软

3、件认为DB数据是一系列以页为单位的磁盘数据集合，是DBMS体系结构中最低层的软件模块。DB系统的磁盘空间管理器通常按三种方式来应用OS的文件管理功能：n将整个DB存储在一个或几个磁盘文件中，调用OS功能实现流式文件的磁盘R/W。n让OS分配给DB系统一个或几个大的OS文件，然后自己管理（读/写）这个文件。n完全自己来管理磁盘。（2）通过磁盘空间管理器，可将DB中的“关系”映射到“关系数据文件”，这种“文件”既可能是实际的OS文件，也可能只是一个虚拟的OS文件。一些小规模的DB系统实现甚至可能将关系直接存储在单独的OS文件中

4、。但更多的现代大型DB系统，则是把所有关系都集中存储在一个或几个大文件中的复杂结构。这时，我们仍然可在概念上认为每个关系被存储在一个“虚拟文件”中。（3）这时选用堆文件的页存储方式最合适。当不需要检索特点的记录，而只是全文件顺序扫描时，选用堆文件的页存储方式最合适，因为这种情况不需维护顺序，插入插入与删除操作很直接，代价较小，另外，也不需要数据本身之外的额外存储空间和辅助索引文件。（1）存取数据库记录/数据页要用到两种类型指针：内存指针与数据库地址(持久化指针)。根据给定的指针或地址寻找目标对象的过程，称为解引用。给定一个

5、内存指针，查找对象本质上只是对内存单元的一个引用（C语法：*指针名）。给定一个持久化指针，解引用一个对象需要额外的步骤，即需先在“转换表”中查找持久化指针所代表对象的实际内存地址。如果指针所指对象不在内存，则必须从磁盘把它载入，并在转换表中添加新映射项。与内存指针解引用相比，即使转换表中有映射项，通过转换表实现解引用仍是一个慢过程。指针混写是一种减少定位已在内存中持久对象所需代价的方法。其基本思想是，当一个主存中对象/记录所含的持久指针第一次解引用时，这个持久指针所指向的目标对象被定位――如果它不存在内存中，就将它载入内存

6、并同时在转换表中添加一个新的映射项。然后，将存放该持久指针的内存单元，直接修改为目标对象的内存位置指针。下一次同一持久化指针再次被解引用时，就可以直接使用内存引用，从而可避免重复转换内存地址的过程开销。显然，指针混写包含了持久化指针解引用过程，但前者比后者多了一个在主存中同一位置来回修改“持久化指⇔针内存指针”过程。指针混写能降低持久化化对象解引用的过程。（1）排序文件是指按指定的键排序记录集的一种文件组织。虽然在辅存中严格按排序顺序先后安排文件中记录存储，能显著提高记录集检索性能，但这样做的维护代价太大，DB系统一般并不

7、这种做，通常是指针把记录按顺序链接起来。删除记录时仅做标记并留下空位，暂不移动其它记录；而在插入时，相应位置即使没有空位，也暂时不移动其它记录来腾出位置，而是引入溢出页。对排序文件，页内的记录索引项或目录项通常是严格按顺序的。另外，记录链接自动隐含了页间链接。（2）缓冲区管理器执行读页请求的基本过程如下：n检查DB缓冲池中是否存在该请求页，如果该页不在DB缓冲池中，则进一步执行以下一些操作。n基于置换策略，选择一个可被置换的frame，将该frame的pin_count计数加1。n如果该frame中原先页被修改过（即dir

8、ty=1），则将原先页写回磁盘。n从磁盘读入新请求页到该frame中，同时置dirty=0。n返回包含请求页的frame地址给请求者。如果被请求页位于缓冲池但未被闩住(pinned)，那么该页不会被替换，即没有新页可被读入该页所占据的页框。当一个缓存页已被修改过(dirty位置1)，且该页未上闩，所占据