第六章 存儲(chǔ)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)

　　6.1 文件組織

　　6.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)

　　1、 數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)是以文件形式存儲(chǔ)在外存上的，文件在邏輯上被組織成記錄的序列，即每個(gè)DB文件可看作是邏輯記錄的集合;

　　2、 一個(gè)文件在磁盤上占有一定的物理存儲(chǔ)空間，文件中的每個(gè)邏輯記錄被映射存儲(chǔ)到某個(gè)特定的磁盤塊上，一個(gè)文件在物理上可以看作是由存放文件記錄的一系列磁盤塊組成，稱為物理文件;

　　3、 文件的邏輯記錄與磁盤間的映射關(guān)系是由操作系統(tǒng)或DBMS來(lái)管理的，當(dāng)需要對(duì)一個(gè)文件的邏輯記錄進(jìn)行操作時(shí)，先要根據(jù)這種映射關(guān)系找到該邏輯記錄所在的磁盤塊，然后再進(jìn)行操作。

　　4、 從數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)角度需要解決如下問(wèn)題：

　　(1) 文件的組織;

　　(2) 文件的結(jié)構(gòu);

　　(3) 文件的存取;

　　(4) 索引技術(shù);

　　6.1.2 文件組織

　　1、 數(shù)據(jù)庫(kù)與文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系

　　(1) 在外存中，數(shù)據(jù)庫(kù)以文件形式組織，文件由邏輯記錄組成，記錄由多個(gè)域組成;

　　(2) 一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)包括一張或多張關(guān)系表，關(guān)系表與文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系有如下方式：

　　(A) 每張關(guān)系表單獨(dú)用一個(gè)文件來(lái)存儲(chǔ)，由DBMS通過(guò)OS的文件管理功能來(lái)管理;

　　(B) 現(xiàn)代中大型DBMS是由OS直接分配一塊大的磁盤空間，DBMS將該磁盤空間作為數(shù)據(jù)庫(kù)磁盤文件直接管理，DB的所有關(guān)系表都存儲(chǔ)在該文件中;

　　(1) 關(guān)系表在邏輯上由一系列元組組成，元組由多個(gè)屬性組成，每個(gè)元組可以用磁盤文件中的一個(gè)邏輯記錄來(lái)存儲(chǔ)，記錄包括多個(gè)域，對(duì)應(yīng)元組的多個(gè)屬性;

　　2、文件記錄格式：

　　(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)文件通常采用兩種邏輯記錄格式：定長(zhǎng)記錄格式和變長(zhǎng)記錄格式;

　　6.2 文件結(jié)構(gòu)與存取

　　6.2.1 堆文件

　　1、 堆文件也稱無(wú)序文件，記錄隨機(jī)在存儲(chǔ)在文件物理空間是，新插入的記錄存儲(chǔ)在文件的末尾;

　　2、 堆文件常常用作存儲(chǔ)那些將來(lái)使用，但目前不清楚如何使用的記錄，為了實(shí)現(xiàn)文件記錄的有效存取，堆文件經(jīng)常與附加的存取路徑一起使用;

　　3、 查找操行平均需要搜索(B+1)/2個(gè)磁盤塊，效率比較低;

　　4、 插入操作十分簡(jiǎn)單，先讀文件頭，找到最末磁盤地址，將最末磁盤塊讀入內(nèi)存，將需插入的新記錄寫入磁盤塊的末端，最后將修改過(guò)的磁盤塊寫回磁盤;

　　5、 刪除比較復(fù)雜，可以先找到被刪除記錄所在的磁盤塊，讀入內(nèi)存后在內(nèi)存緩沖區(qū)刪除記錄，最后再寫回磁盤;也可以在每個(gè)記錄的磁盤空間增加一個(gè)刪除標(biāo)志位，當(dāng)需要?jiǎng)h除記錄時(shí)，將標(biāo)示位置1;

　　6.2.2 順序文件

　　1、 順序文件按照文件記錄在查詢碼上的取值的大小順序排列各個(gè)記錄;

　　2、 順序文件的每個(gè)記錄中有一個(gè)指針字段，根據(jù)查詢碼大小用指針將各個(gè)記錄按序連接起來(lái);

　　3、 文件建立時(shí)，應(yīng)盡量使記錄的物理順序與查找碼的順序一致，以減少訪問(wèn)磁盤塊的次數(shù);

　　4、 根據(jù)查詢條件對(duì)順序文件進(jìn)行查詢時(shí)，如查詢條件定義在查找碼上，則使用二分法查找技術(shù)快速找到記錄，如條件不在查找碼上，則必須從頭到尾依次掃描磁盤塊，與堆文件一致，所以順序文件的訪問(wèn)效率也不高;

　　5、 順序文件插入工作包括定位和插入：

　　(1) 定位：在指針鏈中找到插入的位置，即插入記錄在哪個(gè)記錄的前面;

　　(2) 插入：如有自由空間，則在該位置插入新記錄，如沒(méi)有自由空間，則只能插入溢出塊中，重新調(diào)整記錄指針鏈關(guān)系，保證記錄順序;

　　6.2.3 聚集文件

　　1、 聚集文件是一種具有多種記錄類型文件，存儲(chǔ)了來(lái)自多個(gè)關(guān)系表的數(shù)據(jù)，每個(gè)關(guān)系表對(duì)應(yīng)文件中的一種記錄類型;

　　2、 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量效大時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢需要多次訪問(wèn)磁盤文件，嚴(yán)重影響性能指標(biāo)，為了降低多表操作時(shí)的磁盤訪問(wèn)次數(shù)，提高多表查詢速度，可采用聚集文件;

　　3、 聚集文件將不同關(guān)系表中有關(guān)聯(lián)關(guān)系的記錄存儲(chǔ)在同一磁盤塊內(nèi)，從而減少多表查詢時(shí)磁盤塊的訪問(wèn)次數(shù)，提高處理速度;

　　6.2.4 索引文件

　　是一種利用索引技術(shù)技術(shù)快速文件訪問(wèn)的文件組織和存取方法;