第二讲 数据组织存储与索引

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1、第二部分：数据存贮及索引技术一、存储介质及访问策略二、数据文件的组织三、索引结构教材第2-3章的内容一：存储介质及访问策略1存储器层次三级存储器备份归档二级存储器（磁盘）存储速度主存储器计算高速缓冲存储器DBMS主要与磁盘进行交互。所以我们主要讨论磁盘的存储及访问策略。一般讲，DBMS自己管理的磁盘块。2磁盘的存储特性与磁盘相关的参数:*磁盘的容量：片数，磁道数，扇区数实际应用中，使用逻辑单元----磁盘块一个磁盘块包含一个或几个扇区3磁盘的访问特性磁盘的访问过程以及速度访问过程：定位：将磁头移到目标块所在的柱面旋转：磁盘旋转，将第一个扇区移至磁头下面读或写数据访问速度：存取时间（延迟），指

2、从发出数据请求到内容出现在主存中。A.处理器与控制器处理请求所花的时间B.寻道时间：将磁头定位到合适的柱面所花的时间，一般用平均寻道时间.C.旋转时间：磁头转到组成块的第一个扇区所需时间D.数据传输时间：在块内读或写数据所需时间。存取时间=寻道时间+旋转时间+数据传输时间注：这个时间与磁盘的物理特性密切相关，不同类型的磁盘，时间不同。4磁盘存取优化策略①按柱面组织数据将所需要的数据存储在同一个磁道或同一个柱面上。②使用磁盘臂调度算法—电梯算法处理大量块请求的非常有效的算法③使用多磁盘—并行处理方法将数据分配到多个磁盘上④磁盘镜像技术通过选择寻道时间最短的磁盘来提高读速度。⑤预取与大规模缓冲技

3、术通过预测将所需数据块先装入缓存，从而减少等待时间。或者使用较好的缓冲策略尽量减少磁盘的访问次数等。5数据存储稳定的策略—RAID技术用N个磁盘代替一个磁盘进行数据存储，提高数据可靠性的一类磁盘组织方法。RAID1：一些做数据盘,一些做冗余盘。135…Disk1并并行写入246…Disk2行读135…Disk3并行写入出246…Disk4（1）写入操作并行化，并有冗余。（2）没有错误校验。（3）适用大记录和需要大量I/O操作的应用。RAID2：内存风格的纠错码，按字节纠错1a2a3a…Disk1读跨越一次写所有数1b2b3b…Disk2横跨所据盘有磁盘EccEccEcc…Disk3EccEc

4、cEcc…Disk4（1）每个记录被拆分，分布在不同数据盘。（2）错误校验码（ECC）被拆分放在冗余盘。（3）每个读/写操作并行地使用数据盘。（4）可利用冗余盘进行数据重建RAID3：位交叉奇偶校验组织，以扇区为单位进行校验1a2a3a…Disk1读跨越一次写所有数1b2b3b…Disk2横跨所据盘有磁盘1c2c3c…Disk3EccEccEcc…Disk4（1）每个记录被拆分，分布在不同数据盘。（2）一个磁盘用于存放错误校验码（ECC）。（3）每个读/写操作并行地使用数据盘。（4）可利用冗余盘进行数据重建RAID4：块交叉奇偶校验组织，以块为单位进行校验147…Disk1并行写读一个入磁盘

5、258…Disk2块只涉369…Disk3及一个数据盘，EccEccEcc…Disk4可以并行读多种数据（1）数据所使用块级拆分，分布在不同数据盘。（2）一个磁盘用于存放错误校验码（ECC）。（3）每个读/写操作只涉及一个数据盘。（4）可利用冗余盘进行数据重建RAID5：块交叉分布奇偶校验组织，以块为单位进行校验159EccDisk1并行写并行读入磁盘2610EccDisk2数据3711EccDisk34812EccDisk4（1）数据所使用块级拆分，分布在所有磁盘。（2）每个磁盘有一部分空间用于存放错误校验码（ECC）。（3）每个读/写操作只涉及一个数据盘。（4）利用程序并行操作不同的数据

6、RAID级别的选择主要考虑以下因素：*磁盘带来的资金开销*I/O操作数量方面的需求*数据重建过程中的性能一般来说要在RAID1和RAID5之间进行选择，RAID1提供好的写操作性能，在DBS的日志文件存储中使用比较多;在读多写少的应用中，的RAID5是一个不错的选择。二：数据文件的组织方式1字段的表示SQL中各种数据类型均被表示成一定长度的字节序列：整型—2/4个字节浮点—4/8个字节char(n)—n个字节的数组VarChar(n)—n+1个字节的数组…2记录的表示*定长记录：它所包含的所有字段均为定长Createtablemovie(namechar(30),addressvarchar

7、(255),genderchar(1),birthdateDATE)nameaddressgenderbirthdate030286287297指向模式的指针记录长度时间戳nameaddressgenderbirthdate01244300304316*变长记录：允许它包含变长字段,有多种表示方法。其它首部信息记录长度指向addressgenderbirthdatenameaddress3多个记录的集合构成块