數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)教學(xué)課件：第10講-物理設(shè)計(jì)(數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù))

1、第10講: (第10章) 物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù) 重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 課程名稱: 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) -12一 文件組織p.2551)數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)(磁盤)中如何組織? 每個(gè)文件(file)被分成定長(zhǎng)的存儲(chǔ)單元-塊(block)，塊是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)幕締挝?默認(rèn)一般是4-8KB)。一個(gè)塊可以包括很多記錄(假設(shè)一個(gè)記錄總比塊??；對(duì)大數(shù)據(jù)如圖片需單獨(dú)處理和存儲(chǔ))，且一個(gè)記錄的數(shù)據(jù)不能跨塊存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)被映射到多個(gè)不同的文件(file) ，文件由操作系統(tǒng)來管理，這些文件被永久存儲(chǔ)在磁盤上！一個(gè)文件在邏輯上被組織成記錄的一個(gè)序列，記錄被映射到磁盤塊(block)上。物理設(shè)計(jì)任務(wù)：考慮用文件表示邏輯數(shù)據(jù)模型(

2、數(shù)據(jù)庫(kù)模式)的不同方式。2)定長(zhǎng)記錄和變長(zhǎng)記錄各自的特點(diǎn)? 定長(zhǎng)記錄變長(zhǎng)記錄(每個(gè)塊)用于在塊中組織記錄！數(shù)組-包含各記錄的位置和大小數(shù)組-包含各變成字段的位置和大小3二 (數(shù)據(jù)庫(kù))文件中記錄的組織討論2. 如何在物理存儲(chǔ)介質(zhì)上組織數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)？ 1) 順序文件在邏輯上是如何組織數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)(關(guān)系)的？ 順序文件的邏輯組織方式：1)將關(guān)系中記錄按“某屬性/組-搜索碼”排列2)并用指針將記錄依序連接特點(diǎn)：按搜索碼搜索的效率高順序文件的物理組織方式：1)將關(guān)系中記錄按搜索碼次序進(jìn)行物理存儲(chǔ)2)采用定長(zhǎng)記錄或變長(zhǎng)記錄方式3)一個(gè)記錄的信息不能分存在兩個(gè)物理塊中1.順序文件組織p.2593) 順序文件存儲(chǔ)

3、的數(shù)據(jù)如何更新？刪除和插入記錄時(shí)的開銷大(大量移動(dòng)記錄)！改善方法(指針管理)2) 順序文件的物理存儲(chǔ)如何實(shí)現(xiàn)？刪除記錄插入記錄但需定期執(zhí)行重組！42.多表聚集文件組織p.260二 (數(shù)據(jù)庫(kù))文件中數(shù)據(jù)的組織departmentinstructor 4) 什么是多表聚集文件，物理存儲(chǔ)如何實(shí)現(xiàn)，有何好處？多表聚集文件組織：是指將多個(gè)關(guān)系的數(shù)據(jù)組織在一個(gè)文件中 （它們的記錄相互交織在一起）注意：實(shí)現(xiàn)多表聚集文件組織，需底層操作系統(tǒng)配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的管理(只有大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)才支持)(優(yōu)缺點(diǎn)分析)department 和 Instructor 的 多表聚集文件！優(yōu)點(diǎn)：Good for queries

4、involving department instructor, and for queries involving one single department and its instructors不足：Bad for queries involving only department results in variable size records改進(jìn)思路：Can add pointer chains to link records of a particular relation5*多表聚集文件組織的優(yōu)缺點(diǎn)p.2615)多表聚集文件組織方式的優(yōu)點(diǎn)和不足？-5二 (數(shù)據(jù)庫(kù))文件中數(shù)據(jù)的組織

5、63.物理設(shè)計(jì)的任務(wù)前面，介紹了大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)支持的文件中記錄的物理存儲(chǔ)方式，實(shí)際上都是由DBMS自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶定義好的邏輯數(shù)據(jù)(關(guān)系)的自動(dòng)存儲(chǔ)，似乎物理存儲(chǔ)對(duì)用戶是透明的，就像大家上機(jī)所感受的一樣。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用設(shè)計(jì)人員還需要做物理設(shè)計(jì)工作嗎，如何做？二 (數(shù)據(jù)庫(kù))文件中數(shù)據(jù)的組織6) 實(shí)際應(yīng)用中，物理設(shè)計(jì)到底做什么？數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（應(yīng)用開發(fā)中）的主要工作：1）在定義關(guān)系模式時(shí)，需要確定采用定長(zhǎng)還是變長(zhǎng)記錄； （通過確定采用的屬性類型，因有變長(zhǎng)屬性）2）對(duì)每個(gè)關(guān)系模式，需要確定影響記錄存放次序的搜索碼； （根據(jù)常用/重要的查詢要求，確定主碼或建聚集索引Cluster Index

6、）3）對(duì)每個(gè)關(guān)系模式，需要確定是否還需要建立輔助索引文件；（根據(jù)常用/重要的查詢要求，確定建哪些索引Index）4）對(duì)具有連接條件的一組關(guān)系模式，需要確定是否采用多表聚集文件存儲(chǔ)；（根據(jù)多表連接上重要應(yīng)用查詢快速訪問需要）5）對(duì)應(yīng)用的所有關(guān)系模式，需要確定應(yīng)當(dāng)劃分為多少個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來存儲(chǔ)； （根據(jù)關(guān)系模式間相關(guān)性、應(yīng)用相關(guān)性、數(shù)據(jù)保密需要、數(shù)據(jù)庫(kù)備份需要等）6）對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，需要確定數(shù)據(jù)庫(kù)文件存放的物理路徑（不同服務(wù)器，不同硬盤，不同介質(zhì)） （根據(jù)訪問效率需要、應(yīng)用相關(guān)性、數(shù)據(jù)重要性等）7三 數(shù)據(jù)字典查詢優(yōu)化的基礎(chǔ)反映物理存儲(chǔ)的情況特點(diǎn)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)-RDBMS，采用自描述方式！數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用

7、關(guān)系模式，元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也采用關(guān)系模式！SQL Server中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)2)數(shù)字典存儲(chǔ)什么信息？1)什么是元數(shù)據(jù)？3)數(shù)字典存儲(chǔ)的作用？是RDBMS和DBA管理數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)手段8四 數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)1.數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)及作用P.2621)需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)嗎，為何能提高訪問效率？1)CPU處理信息快捷，但從磁盤讀取記錄緩慢.2)緩沖區(qū)一次I/O讀多硬盤上多個(gè)記錄(按塊),可明顯減少磁盤I/O開銷(連續(xù)讀-節(jié)省時(shí)間)；例如：查詢索引學(xué)生的記錄；3)緩沖區(qū)中的記錄，可能為多個(gè)應(yīng)用所需要，可明顯減少磁盤I/O開銷(重復(fù)讀-浪費(fèi)時(shí)間)。例如：大家同時(shí)查詢奧運(yùn)會(huì)最新100米跑成績(jī)92.數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)管理器P.262應(yīng)用程序位于內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)位于硬盤上的數(shù)據(jù)庫(kù)(表)應(yīng)用請(qǐng)求數(shù)據(jù) X緩沖區(qū)管理器請(qǐng)求數(shù)據(jù) X返回?cái)?shù)據(jù) X返回?cái)?shù)據(jù) X2)如何管理數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖區(qū)？1)若X不在緩沖區(qū)中，則為其分配空間，并向硬盤(硬盤上物理數(shù)據(jù)庫(kù))請(qǐng)求 X；2)若緩沖區(qū)已滿，則按某種測(cè)量策略清除部分