- •Глава 9 Физические модели баз данных
- •Файловые структуры, используемые для хранения информации в базах данных
- •Стратегия разрешения коллизий с областью переполнения
- •Организация стратегии свободного замещения
- •Индексные файлы
- •Файлы с плотным индексом, или индексно-прямые файлы
- •Файлы с неплотным индексом, или индексно-последовательные файлы
- •Организация индексов в виде в-tree (в-деревьев)
- •Моделирование отношений «один-ко-многим» на файловых структурах
- •Моделирование отношения 1:м с использованием однонаправленных указателей
- •Алгоритм нахождения нужных записей «подчиненного» файла
- •Алгоритм удаления записи из цепочки «подчиненного» файла
- •Инвертированные списки
- •Модели физической организации данных при бесфайловой организации
- •Структура хранения данных для ms sql 6.5
- •Структуры хранения данных в sql Server 7.0
- •Карты распределения блоков
- •Карты свободного пространства
- •Карты размещения
- •Страницы данных
- •Строки данных
- •Текстовые страницы
- •Страницы журнала транзакций
- •Архитектура разделяемой памяти
- •Глава 10 Распределенная обработка данных
- •Терминология
- •Модели «клиент—сервер» в технологии баз данных
- •Двухуровневые модели
- •Модель удаленного управления данными. Модель файлового сервера
- •Модель удаленного доступа к данным
- •Модель сервера баз данных
- •Модель сервера приложений
- •Модели серверов баз данных
- •Типы параллелизма
- •Глава 11 Модели транзакций
- •Свойства транзакций. Способы завершения транзакций
- •Журнал транзакций
- •Журнализация и буферизация
- •Индивидуальный откат транзакции
- •Восстановление после мягкого сбоя
- •Физическая согласованность базы данных
- •Восстановление после жесткого сбоя
- •Параллельное выполнение транзакций
- •Уровни изолированности пользователей
- •Гранулированные синхронизационные захваты
- •Предикатные синхронизационные захваты
- •Метод временных меток
- •Глава 12 Встроенный sql
- •Операторы, связанные с многострочными запросами
- •Оператор определения курсора
- •Оператор открытия курсора
- •Оператор чтения очередной строки курсора
- •Оператор закрытия курсора
- •Удаление и обновление данных с использованием курсора
- •Хранимые процедуры
- •Триггеры
- •Динамический sql
- •Глава 6. Проектирование реляционных бд на основе
- •Глава 7. Мифологическое моделирование . . .............. 121
- •Глава 8. Принципы поддержки целостности
- •Глава 9. Физические модели баз данных................. 162
Файлы с неплотным индексом, или индексно-последовательные файлы
Попробуем усовершенствовать способ хранения файла: будем хранить его в упорядоченном виде и применим алгоритм двоичного поиска для доступа к произвольной записи. Тогда время доступа к произвольной записи будет существенно меньше. Для нашего примера это будет:
Т = log2КВО = log212500 = 14 обращений к диску.
И это существенно меньше, чем 12 500 обращений при произвольном хранении записей файла. Однако и поддержание основного файла в упорядоченном виде также операция сложная.
Неплотный индекс строится именно для упорядоченных файлов. Для этих файлов используется принцип внутреннего упорядочения для уменьшения количества хранимых индексов. Структура записи индекса для таких файлов имеет следующий вид:
Значение ключа первой записи блока Номер блока с этой записью
В индексной области мы теперь ищем нужный блок по заданному значению первичного ключа. Так как все записи упорядочены, то значение первой записи блока позволяет нам быстро определить, в каком блоке находится искомая запись. Все остальные действия происходят в основной области. На рис. 9.8 представлен пример заполнения основной и индексной областей, если первичным ключом являются целые числа.
Свободное пространство
Рис. 9.8. Пример заполнения индексной и основной области при организации неплотного индекса
Время сортировки больших файлов весьма значительно, но поскольку файлы поддерживаются сортированными с момента их создания, накладные расходы в процессе добавления новой информации будут гораздо меньше.
Оценим время доступа к произвольной записи для файлов с неплотным индексом. Алгоритм решения задачи аналогичен.
Сначала определим размер индексной записи. Если ранее ссылка рассчитывалась исходя из того, что требовалось ссылаться на 100 000 записей, то теперь нам требуется ссылаться всего на 12 500 блоков, поэтому для ссылки достаточно двух байт. Тогда длина индексной записи будет равна:
LI =LK + 2 = 14 + 2 = 14 байт.
Тогда количество индексных записей в одном блоке будет равно: КIВ = LB/LI = 1024/14 = 73 индексные записи в одном блоке.
Определим количество индексных блоков, которое необходимо для хранения требуемых индексных записей:
КIВ - КВО/КZIВ = 12500/73 = 172 блока. Тогда время доступа по прежней формуле будет определяться:
Тпоиска = log2 KIB + 1 = 1оg2172 + 1=8+1 = 9 обращений к диску.
Мы видим, что при переходе к неплотному индексу время доступа уменьшилось практически в полтора раза. Поэтому можно признать, что организация неплотного индекса дает выигрыш в скорости доступа.
Рассмотрим процедуры добавления и удаления новой записи при подобном индексе.
Здесь механизм включения новой записи принципиально отличен от ранее рассмотренного. Здесь новая запись должна заноситься сразу в требуемый блок на требуемое место, которое определяется заданным принципом упорядоченности на множестве значений первичного ключа. Поэтому сначала ищется требуемый блок основной памяти, в который надо поместить новую запись, а потом этот блок считывается, затем в оперативной памяти корректируется содержимое блока и он снова записывается на диск на старое место. Здесь, так же как и
в первом случае, должен быть задан процент первоначального заполнения блоков, но только применительно к основной области. В MS SQL server этот процент называется Full-factor и используется при формировании кластеризованных индексов. Кластеризованными называются как раз индексы, в которых исходные записи физически упорядочены по значениям первичного ключа. При внесении новой записи индексная область не корректируется.
Количество обращений к диску при добавлении новой записи равно количеству обращений, необходимых для поиска соответствующего блока плюс одно обращение, которое требуется для занесения измененного блока на старое место.
Тдобавления = log2N +1 + 1 обращений.
Уничтожение записи происходит путем ее физического удаления из основной области, при этом индексная область обычно не корректируется, даже если удаляется первая запись блока. Поэтому количество обращений к диску при удалении записи такое же, как и при добавлении новой записи: