Тема_8 (1122356), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Кузнецов. Базы данных.93 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (3)Регулярность структур данныхПоскольку основным объектом модели данных SQL являетсяплоская таблица, основной набор объектов внешней памятиможет иметь очень простую регулярную структуру.Необходимость обеспечения возможности эффективноговыполнения операторов языкового уровняooкак над одной таблицей (простые селекция и проекция),так и над несколькими таблицами•наиболее распространено и трудоемко соединение несколькихтаблицДля этого во внешней памяти должны поддерживатьсядополнительные «управляющие» структуры – индексы.Наконец, для выполнения требования надежного хранениябаз данных необходимо поддерживать избыточностьхранения данных,что обычно реализуется в виде журнала изменений базы данных12.11.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.94 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (4)Соответственно возникают следующие разновидностиобъектов во внешней памяти базы данных: строки таблицуправляющие структурыиндексы, создаваемые по инициативе пользователя(администратора) или верхнего уровня системы из соображенийповышения эффективности выполнения запросов и обычноавтоматически поддерживаемые нижним уровнем системы;журнальная информация,основная часть базы данных, большей частью непосредственновидимая пользователям;поддерживаемая для удовлетворения потребности в надежномхранении данных;служебная информация,поддерживаемая для удовлетворения внутренних потребностейнижнего уровня системы (например, информация о свободнойпамяти)12.11.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.95 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (5)Хранение таблиц (1)Существуют два принципиальных подхода к физическомухранению таблицНаиболее распространенным является покортежноехранение таблиц единицей физического хранения является кортежЕстественно, это обеспечивает быстрый доступ к целомукортежу, но при этом во внешней памяти дублируются общие значения разныхкортежей одной таблицы и, вообще говоря, могут потребоваться лишние обмены с внешней памятью,если нужна часть кортежаАльтернативным (менее распространенным) подходомявляется хранение таблицы по столбцам, т.е.

единицей хранения является столбец таблицы сисключенными дубликатами12.11.2009С.Д. Кузнецов. Базы данных.96 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (6)Хранение таблиц (2)Естественно, что при такой организациисуммарно в среднем тратится меньше внешнейпамяти, посколькудубликаты значений не хранятся;за один обмен с внешней памятью в общем случаесчитывается больше полезной информацииДополнительным преимуществом являетсявозможность использования значений столбцатаблицы для оптимизации выполнения операцийсоединенияНо при этом требуются существенныедополнительные действия для сборки целогокортежа (или его части)12.11.2009С.Д. Кузнецов. Базы данных.97 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (7)Хранение таблиц (4) Поскольку гораздо более распространено хранениепо строкам, рассмотрим немного более подробно этотспособ хранения таблиц Типовой, унаследованной от System R, структуройстраницы данных является та, которая показана нарисунке Эту организацию хранения кортежей можно в целомохарактеризовать следующим образом: Каждый кортеж обладает уникальным идентификатором (tid), неизменяемым во все время существования кортежа и позволяющимвыбрать кортеж в основную память не более чем за два обращения квнешней памяти Обычно каждый кортеж хранится целиком в одной страницеo Из этого следует, что максимальная длина кортежа любой таблицыограничена размерами страницыo Возникает вопрос: как быть с «длинными» данными, которые в принципене помещаются в одной странице?12.11.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.98 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (8)Хранение таблиц (5)oooНаиболее простым решением является хранение такихданных в отдельных (вне базы данных) файлах с заменой«длинного» данного в кортеже на имя соответствующегофайлаВ некоторых системах такие данные хранились внутрибазы данных в отдельном наборе страниц внешнейпамяти, связанном физическими ссылкамиОба эти решения сильно ограничивают возможностьработы с длинными данными•oкак, например, удалить несколько байт из середины 2мегабайтной строки?В настоящее время все чаще используется метод,предложенный много лет тому назад в проекте Exodus,когда «длинные» данные организуются в виде B-деревьевпоследовательностей байтов12.11.2009С.Д. Кузнецов.

Базы данных.99 Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (9)Хранение таблиц (6)Как правило, в одной странице данных хранятсякортежи только одной таблицыСуществуют, однако, варианты с возможностью храненияв одной странице кортежей нескольких таблицЭто вызывает некоторые дополнительные расходы почасти служебной информацииoпри каждом кортеже нужно хранить информацию осоответствующей таблице,но зато иногда позволяет резко сократить число обменовс внешней памятью при выполнении соединенийИзменение схемы хранимой таблицы с добавлениемнового поля не вызывает потребности в физическойреорганизации таблицыДостаточно лишь изменить информацию в описателетаблицы и расширять кортежи только при занесенииинформации в новое поле12.11.2009С.Д.

Кузнецов. Базы данных.100Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (10)Хранение таблиц (7)Поскольку таблицы могут содержать неопределенныезначения, необходима соответствующая поддержка науровне храненияОбычно это достигается путем хранениясоответствующей шкалы при каждом кортеже, который впринципе может содержать неопределенные значенияПроблема распределения памяти в страницах данныхсвязана с проблемами синхронизации и журнализациии не всегда тривиальнаНапример, если в ходе выполнения транзакции некотораястраница данных опустошается, то ее нельзя перевести встатус свободных страниц до конца транзакции,o12.11.2009поскольку при откате транзакции удаленные при прямомвыполнении транзакции и восстановленные при ее откатекортежи должны получить те же самые идентификаторыС.Д.

Кузнецов. Базы данных.101Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (11)Хранение таблиц (8)Распространенным способом повышенияэффективности СУБД является кластеризация таблицыпо значениям одного или нескольких столбцовПолезной для оптимизации соединений являетсясовместная кластеризация нескольких таблиц.С целью использования возможностейраспараллеливания обменов с внешней памятьюиногда применяют схему декластеризованногохранения таблиц:кортежи с общим значением столбца декластеризацииразмещают на разных дисковых устройствах, обмены скоторыми можно выполнять в параллель12.11.2009С.Д. Кузнецов.

Базы данных.102Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (12)Хранение таблиц (9)Что же касается хранения таблицы постолбцам, то основная идея состоит всовместном хранении всех значенийодного (или нескольких) столбцовДля каждого кортежа таблицы хранитсякортеж той же степени, состоящий изссылок на места расположениясоответствующих значений столбцов12.11.2009С.Д. Кузнецов.

Базы данных.103Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (13)Индексы (1)Как бы не были организованы индексы в конкретной СУБД, ихосновное назначение состоит в обеспечении эффективногопрямого доступа к кортежу таблицы по ключуОбычно индекс определяется для одной таблицы, и ключомявляется значение ее поля (возможно, составного)Если ключом индекса является возможный ключ таблицы, тоиндекс должен обладать свойством уникальности,На практике ситуация выглядит обычно противоположно:т.е.

не содержать дубликатов ключапри объявлении первичного ключа таблицы автоматически заводитсяуникальный индекс, аединственным способом объявления возможного ключа, отличного отпервичного, является явное создание уникального индексаЭто связано с тем, что для проверки сохранения свойствауникальности возможного ключа, так или иначе, требуетсяиндексная поддержка12.11.2009С.Д. Кузнецов. Базы данных.104Организация данныхОбщие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД (14)Индексы (2)Поскольку при выполнении многих операций уровня SQL требуетсясортировка кортежей таблиц в соответствии со значенияминекоторых полей, полезным свойством индекса являетсяНаконец, одним из способов оптимизации выполненияэквисоединения таблицобеспечение последовательного просмотра кортежей таблицы взаданном диапазоне значений ключа в порядке возрастания илиубывания значений ключа.наиболее распространенная из числа дорогостоящих операцийявляется организация так называемых мультииндексов длянескольких таблиц, обладающих общими атрибутамиЛюбой из этих атрибутов (или их набор) может выступать вкачестве ключа мультииндексаЗначению ключа сопоставляется набор кортежей всех связанныхмультииндексом таблиц, значения выделенных атрибутов которыхсовпадают со значением ключа12.11.2009С.Д.

Характеристики

Список файлов лекций