数据库物理存储

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1、第五章数据库存储结构在SQL标准中，数据库按三级模式构建，它们是：视图（子模式）、基本表（模式）、存放数据的操作系统文件（存储模式）。这一章我们重点讨论：“DBMS如何把基本表、索引等数据存储到磁盘文件中，以及如何提高查询速度等问题”，学习这些知识的目的是：更好地设计你的数据库及配置你的数据库参数，使系统效率更高。第五章内容5.1存储介质介绍5.2存储结构5.3索引技术5.1存储介质一个数据库最终要存储到计算机的存储设备中。因此，我们首先介绍一下数据库系统所涉及到的计算机存储设备。5.1.1存储介质层次一个数据库在运行过程中，涉及多种存储设备。我们按存储器中数据被DBMS

2、使用的顺序，把存储器分为三级。⑴内存作为一级存储器，存放DBMS当前正在使用或正要使用的数据库数据。⑵硬磁盘作为二级存储器，存放整个数据库，这些数据可能随时被DBMS调入内存。1、内存⑶磁盘、磁带、光盘等作为三级存储器，存放数据库的备份，当磁盘中的数据库遭到破坏时，用数据库的备份来恢复。如图所示：存储器分三级结构图磁盘中的数据库备份介质中的数据库DBMS数据缓存区DBMS一级二级三级5.1.2内存内存中存放系统正在使用或正要使用的数据。内存由操作系统来管理。操作系统为数据库在内存中开辟一块区域，用来存放数据库的数据和日志。如图所示：5.1.2内存中的数据库示意图数据库的数

3、据缓冲区…数据库的日志缓冲区数据页数据页数据页内存5.1.3硬磁盘硬磁盘又称温切斯特盘（Winchester），它的工作原理是：在一个塑料盘片上涂上小磁粉颗粒，颗粒有磁时表示“1”、无磁时表示”0”结构如图所示：1、磁盘结构读写控制器磁道磁头扇区柱面2、技术指标盘片：一个硬盘由一组两面涂有磁粉的盘片组成。磁道：为了在盘片上存储信息，必须把盘片分成若干个同心圆，然后在其上存储信息，我们把这些同心圆称为磁道。扇区（扇段或盘块）：为了读取信息方便，我们用扇形把磁道等分成若干段，我们称它们为扇段（扇区或盘块）。磁盘上的所有扇段（不论扇段的长短）都存储相同容量的信息，盘块大小与操作

4、系统有关，一般是512KB。盘块是OS寻址的最小单位，既OS向磁盘读写数据的最小单位。2、技术指标柱面：我们把由所有盘面上相同磁道所够成的哪一部分存储空间，称为一个柱面。磁盘容量：盘片总数×2×每个盘面的磁道数×磁道的盘块数×每个盘块的字节数在磁盘上定位数据：操作系统通过（柱面号，磁头号，盘块号）三个参数来定位磁盘上的数据。OS对整个盘的盘块进行统一编址，编址的方法是：2、技术指标假如磁盘有20个盘面，每面上有200个磁道。每个磁道上有17个扇段。⑴柱面编号：由内向外依此编为0、1、2．．．199。⑵磁道编号：磁道编号按柱面号顺序进行编号。0柱面的20个盘面上的磁道从上到

5、下编为：0、1、2、．．．、19，1柱面的20个盘面上的磁道从上到下编为：20、21、．．．、39，依此类推。⑶盘块编号：盘块编号按磁道号顺序编写。0号磁道上的17个扇段依此编为0、1、2、．．．、16，1号磁道上的17个扇段编为17、18、．．．、33,依此类推。3、磁盘文件操作系统对存储到磁盘中的数据，采用文件形式进行管理。每个文件有一个文件名，数据存储在文件中。操作系统为每个磁盘创建一个文件分配表结构如下：文件名起始盘块号终止盘块号3、磁盘文件3、磁盘文件一个文件包含多个盘块，盘块之间指针链接起来。一个盘块只存储一个文件的数据，既一个盘块不能存储不同文件文件的数据。

6、当用户要访问文件时，操作系统首先从磁盘的文件分配表中找到此文件，然后根据文件分配表的信息将该文件的盘块调入内存，操作系统从磁盘往内存调数据的最小单位是一个盘块（扇区）。5.1.4磁盘阵列目前，数据库中的数据量越来越大，数据的安全性要求越来越高。用单块磁盘存储数据库数据已不满足要求。1987年,Gibson和Katz在加洲大学伯克利分校发表文章，首先提出了“磁盘阵列”概念。5.1.4磁盘阵列独立冗余磁盘阵列最初叫做廉价冗余磁盘阵列（RedundantArrayofInexpensiveDisks），它是由多个类型、容量、接口，甚至品牌一致的小容量、独立的硬盘组成的阵列，而阵

7、列综合的性能可以超过单一昂贵大容量硬盘（SLED）的性能。由于是对多个磁盘并行操作，所以RAID磁盘子系统与单一磁盘相比它的输入输出性能得到了提高。服务器会把RAID阵列看成一个单一的存储单元，并对几个磁盘同时访问，所以提高了输入输出的速率。5.1.4磁盘阵列RAID技术主要包含RAID0～RAID7等数个规范，它们的侧重点各不相同，具体如下：1、RAID0RAID0连续以位或字节为单位分割数据，并行读/写于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID0只是单纯地提高性能，