CH7 数据库存储结构ppt课件.ppt

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1、数据库系统原理与设计第7章数据库存储结构目录B+树索引7.4文件组织7.1记录组织7.2顺序索引7.37.57.6物理数据库设计散列存储介质的分类几种有代表性的存储介质：高速缓冲存储器(cache)、主存储器(mainmemory)、快闪存储器(flashmemory)、磁盘存储器(magnetic-diskstorage)、光存储器(opticalstorage)和磁带存储器(tapestorage)等。计算机的三级存储体系：根据不同存储介质的速度和成本，可以把它们按层次结构组织起来，层次越高，每单位存储容量价格越贵，但速度越快。如图7-1所示。存储易失

2、性问题：易失性存储在设备断电后将丢失所有内容。一级存储为易失性存储，而二、三级存储系统都是非易失性存储。磁盘的主要性能指标访问时间(accesstime)是从发出读写请求到数据开始传输之间的时间。为了访问(即读或写)磁盘上指定扇区的数据，磁盘臂首先需要移动以定位到正确的磁道，所需时间称为寻道时间(seektime)；然后等待磁盘旋转直到指定的扇区出现在它下方，所需的时间称为旋转等待时间(rotationallatencytime)。访问时间=寻道时间+旋转等待时间。数据传输率(data-tranferrate)是从磁盘获得数据或者向磁盘存储数据的速率。磁盘

3、的平均故障时间(meantimetofailure,MTTF)是指磁盘无故障连续运行时间的平均值。磁盘块(block)是一个逻辑单元，它是包含固定数目的连续扇区。数据在磁盘和主存储器之间以块为单位传输。存储访问缓冲区(buffers)是主存储器中用于存储磁盘块的副本的区域。缓冲区中的每个块总有一个副本存放在磁盘上，但是在磁盘上的副本可能比在缓冲区中的副本旧。负责缓冲区空间分配和管理的子系统称为缓冲区管理器。数据库系统通过缓冲区实现对磁盘上数据的存储访问。在数据库管理系统中，数据的存取过程如图7-2所示。具体步骤如下：(1)应用程序通过DML向DBMS发出存

4、取请求，如Select语句；(2)对命令进行语法检查，正确后检查语义和用户权限（通过数据字典DD），并决定是否接收；(3)执行查询优化，将命令转换成一串单记录的存取操作序列；(4)执行存取操作序列——反复执行以下各步，直到结束：(5)在缓冲区中找记录，若找到转(10)，否则转(6)；(6)查看存储模式，决定从哪个文件、用什么方式读取物理记录；(7)根据(6)的结果向操作系统(OS)发出读取记录的命令；(8)OS执行该命令，并读取记录数据；(9)在OS控制下，将读出的记录送入系统缓冲区；(10)RDBMS根据查询命令和DD的内容导出用户所要读取的记录格式；(

5、11)RDBMS将数据从系统缓冲区中送入用户工作区；(12)RDBMS将执行状态信息(成功或不成功等)返回给应用程序；(13)应用程序对工作区中读出的数据进行相应处理。定长记录与变长记录文件在逻辑上可看作记录的序列，这些记录被映射到磁盘的物理块上。用文件表示逻辑数据模型的不同方式：定长记录和变长记录所谓定长记录指文件中所有记录均具有同样的字节长度，如图7-3所示：这种简单的方法明显地有两个问题：删除一条记录比较困难。要么填充被删空间，要么标记被删记录；除非块的大小恰好是记录大小的倍数，否则有的记录会跨块存储。对于跨块存储的记录的访问需要涉及两次磁盘I/O操

6、作。一般对被删除结点做标记，且使用空闲记录链表来管理记录的插入和删除，如图7-4所示：在文件开始处，分配一定数量的字节作为文件头(fileheader)，文件头中存储有关文件的各种信息。到目前为止，需要在文件头中存储的信息只有一个，即第一条被删除记录(即第一条可用记录)的地址。变长记录指文件中的记录具有不同的存储字节数。在数据库系统中，以下几种情况会导致使用变长记录：多种记录类型(即多个关系表)在一个文件中存储；允许记录类型中包含一个或多个变长字段；允许记录类型中包含重复字段，如数组等。有多种变长记录的存储管理技术，这里仅介绍分槽页结构(slotted-p

7、agestructure)。分槽页结构一般用于在块中组织记录，如图7-5所示。每个块的开始处有一个块头，块头中包含的信息有：块头中已存储的条目(entry)个数#E(numberofentries)；块中空闲空间的末尾地址EFS(endoffreespace)；条目数组，每个条目中存储了该条目所对应变长记录的大小ES(entrysize)和地址EP(entrypointer)。目录B+树索引7.4文件组织7.1记录组织7.2顺序索引7.37.57.6物理数据库设计散列文件组织文件中组织记录的常用方法有：堆文件组织、顺序文件组织、多表聚集文件组织、B+树文件

8、组织和散列（hashing）文件组织等。本节对前3种进行介绍。堆文