第6章 数据库存储结构.pptx

第六章数据库存储结构主要内容6.1数据库存储设备
计算机中有两级存储,分别是主存和辅存
根据访问数据的速度、成本和可靠性,存储介质
可分成以下六类:1．高速缓冲存储器（Cache）
简称为“高速缓存”，也就是一般说的Cache。Cache访问速度快，但贵，容量小。
2.主存储器（MainMemory）
主存储器简称为主存,或内存。主存中的数据在掉电或系统崩溃时,会全部丢失。3.磁盘存储器（Magnetic-DiskStorage）

磁盘是目前最常用的外部存储器,由磁性材料制成,数据存储在磁盘表面。
磁盘是一种大容量的可直接存取的外部存储设备。在掉电或系统崩溃后,仍能保持数据不丢失。
硬磁盘的特性：①硬磁盘的物理特性

硬磁盘的总容量为：
盘面数目×每盘面的磁道数×每磁道的盘块数×每盘块的字节数
磁盘是一种直接存储设备，可随机读写任一盘块。盘块地址的形式是：
②磁盘的性能指标
磁盘的性能用磁盘的容量、存取时间、数据传输速度和可靠性四个参数衡量。
③内外存间的数据交换
访问的数据不在主存时,需通过外存加载，所以内外存间要频繁地进行数据交换，每交换一次数据，就称为一次I/O操作。数据块的长度不一定恰好等于记录的整数倍，通常有两种组块方式：
不跨块方式：一个数据块只包含若干完整记录，不足以容纳一个记录的零头空间放弃不用。
跨块方式：允许一个记录跨在不同数据块。这种组块方式虽然可节省空间，但实现比较困难，用得较少。④廉价磁盘冗余阵列
(RedundantArrayofInexpensive（或Indscendent）Disks，简称RAID)
它是利用一台磁盘阵列控制器来统一管理和控制一组(几台到几十台)磁盘驱动器，组成一个高度可靠的、快速的大容量磁盘系统。
实现途径有两个：
数据重复存储和通过并行提高数据传输速度
RAID按照其基本特性，可分为八级。
4磁带
磁带是一种顺序存储设备,即磁带只能顺序访问，不能随机访问。
主要用于数据备份或数据归档。
磁带的可靠性较好，主要有两大用途：
作为磁盘的后援存储器，存储数据库文件的副本
用来存储磁盘上存储不了的大型数据库文件,数据库中不常用的数据库文件或历史数据可以存储在磁带上。5光存储器
光存储器是多媒体信息的主要存储设备，作为分布式软件的主要存储介质，可存储音频、图像一类的数据。
目前流行的光存储器是光盘只读存储器(CD-ROM)。6快擦写存储器（FlashMemory）
快擦写存储器又称为“电可擦可编程只读存储器”，快闪存在掉电后仍能保持数据不丢失。
快闪存的缺陷是只能支持有限次擦写。而且不能直接重写，必须先擦去整组存储器的内存，然后再写数据进去。
6.2文件组织6.2.1定长记录
就是每条记录都是占用一定长度的字节数。记录的排列也就是一张表格每行有相同的长度，以一行为单元进行增加删除等修改操作。Snum
图6.3删除记录2，5，7后的文件结构如上图每条记录包含姓名、学号、班级三条信息。在每条记录中对应的信息占相同的字节数，所以每条记录的长度一定，构成了一个含有四条记录的定长记录的文件。
存在的两个问题：
删除：删除后是在其位置补充一个记录还是忽略这个位置；
长度：若物理上每个块的大小不等于每个记录的长度倍数，则必然在读这样的记录时要访问两个块。6.2.1.1删除方法
1.删除记录后，把记录依次上移。
缺点移动次数过多。
2.把最后的记录补到删除的位置。
只需移动一次。
以上两个方法都需要移动结点，操作不灵活，处于灵活的考虑必然会想到指针，就是第三种方法。
3.把删除的结点用指针链接起来
首先，文件增设“文件首部”，其中有一个指针指向第一个被删除的记录位置，所有被删除记录的位置都用指针链接起来，构成“空闲记录链表”。
缺点：这些被指针链接的记录被称为“被拴记录”，若被删记录被删掉，则指向记录的指针称为“悬挂指针”，所指空间称为“垃圾”，也就是别人无法使用而又被空闲着。6.2.1.2.插入方法
可以根据删除的方法而定，直接插入尾部，或插到空位置。
6.2.2变长记录
实际应用中定长记录格式文件较多,但为了增强文件的灵活性,在数据库系统中，有时需要文件中的记录是变长格式。
变长记录的表示有字节串形式和定长形式两种。6.2.2.1变长记录的字节串表示形式
①尾标志法
把每个记录看成连续的字节串，然后在每个记录的尾部附加“记录尾标志符”（∧）,表明记录结束。图6.2的定长记录文件可以用图6.4的格式表示。
②记录长度法
记录的开始加一个记录长度的字段来实现，读取数据时以此作为记录结束与否的标志。Snum
字节串表示形式缺点：
每条记录长度不一，被删除后的位置难于使用。
记录要增长很难。
“分槽式页结构”：每块的开始设置一个“块首部”，包含以下信息：块中的记录数目，只想块中自由空间尾部的指针，