数据库系统概念笔记——第十章：存储和文件结构

Posted 2021-06-26 叶卡捷琳堡

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据库系统概念笔记——第十章：存储和文件结构相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

- 第十章：存储和文件结构

第十章：存储和文件结构

10.1 物理存储介质概述

物理存储介质分类

1.数据访问的速度

2.每单位数据的成本

3.可靠性

易失性存储，电源断电后失去内容
非易失性存储，电源断电后内容仍然保持，包括辅助存储和三级存储, 以及带有备用电池的主存

4.联机存储和脱机存储

5.顺序访问和直接访问

存储层次
在这里插入图片描述
物理存储介质有以下几种

高速缓冲存储器
主存储器
快闪存储器
磁盘存储器
光学存储器
磁带存储器

几级存储

1.基本存储

访问速度最快的存储介质，但是易失(cache, 主存)

2.辅助存储

层次结构中基本存储介质的下一层介质, 非易失, 访问速度较快

也称为联机存储，如：闪存, 磁盘

3.第三级存储

层次结构中最底层的介质, 非易失，访问速度慢

也称为脱机存储，如：磁带, 光学存储器

10.2 磁盘和快闪存储器

磁盘地物理结构

磁盘的每一个盘片是扁平的圆盘，它的两个表面都覆盖着磁性物质，信息记录在表面上
在这里插入图片描述
盘片从逻辑上被分为磁道，磁道又被分为扇区，扇区是磁盘读取和写入的最小单位

磁盘访问的优化

数据在磁盘和主存之间交换是以块为单位的

一个块是一个逻辑单元，它包含固定数目的连续扇区

10.5 文件组织

一个数据库被映射到多个不同的文件，这些文件由底层的操作系统来维护。这些文件永久地存在于磁盘上。

一个文件在逻辑上组织成为记录的一个序列。这些记录被映射到磁盘块上。

每个文件都被分成定长的存储单元，称为块。块是存储分配和数据传输的基本单元。大多数数据库默认采用4-8KB的块的大小。

10.5.1 定长记录

比如对于这张teacher表，文件中的每个记录定义（使用伪代码）如下：

type teacher = record
  tno char(5);
  name char(20);
  dno char(20);
  sal number(8,2);
end

假设每个字符占一个字节，则number(8,2)占8个字节，总共需要为teacher的一条记录分配53个字节。
最简单的方法是使用最开始的53个字节存储第一条记录，而接下来的53的字节存储第二条记录，以此类推

但上面这种简单的方法有两个问题

除非块的大小恰好是53的倍数，否则一些记录会横跨两个或多个块。而读写这一条记录需要两次块访问
从结构种删除一条记录非常困难，因为删除的空间需要由文件中的其它记录来填充

解决第一个问题的方法：在一个块中只分配它能完整容纳下的最大记录数。块中剩下的字节则不使用

在删除和插入新数据时，会遇到一些比较麻烦的情况，因此需要引入额外的结构

在文件的开始处设置文件头，文件头包含文件的各种信息，在文件头中还储存了被删除的第一个记录的地址。用这一记录来存储第二个可用记录的地址，以此类推。
可以简单地将这些看作指针，被删除地记录形成了一条链表，被称为空闲列表
在这里插入图片描述
当插入新记录时，使用文件头所指向的内容，改变文件头的指针以指向下一个可用记录。如果没有可用的空间，就直接将这条新记录添加到文件末尾