第4章 数据存储与组织管理.ppt

4.5 记录表示格式（图4.11) 4.5.1 定长记录的字段表示 4.5.2 变长记录的字段表示 （一）预留空间技术 （二）采用特殊字符结尾来实现变长字段 （三）采用偏移数组来实现变长字段 4.5.3 跨页记录管理技术 跨页记录存在的原因至少有两个： 记录中存在大型或巨型字段； 出于节省存储空间的需要。虽然记录大小不超过1页，但为了利用页内零头空间，也会导致跨页记录。 跨页记录会被分割并分存到多个页中，故需要在各页中使用指针把它们链接在一起，形成单个记录的页链。 4.5.4 巨型字段/对象管理技术 一些应用可能包含非常大的巨型对象。 例如，一个多媒体对象可能占用几个MB的空间；一个视频序列，可能达几个GB。 在RDB中，巨型字段也称为长字段。可使用BLOB等专门字段型来存储巨型对象. ODB可以直接管理巨型对象。 大多数RDB限制记录的大小不超过1页，以简化缓冲区和空闲空间的管理。对超过一个页的大对象或长字段，一般采用如下两种管理方法： 用跨页记录存储技术； 将它们单独存储在一些文件或文件集中。 4.5.5 指针字段管理技术：指针混写（1） 指针或地址经常是记录的一部分。 当DB系统运行时，数据页允许在主存和辅存之间移动，故指针所指向的目标页/记录，在特定时间，既可能在辅存，也可能在主存。相应地，指针或地址也就有两种形式： 内存地址 数据库地址，也称持久化指针。是一种在辅存DB空间地址－－通常是一个逻辑地址。 通过DB系统的“逻辑/物理地址映射表”，可将其映射为实际磁盘物理块地址。 4.5.5 指针字段管理技术：指针混写（2） 根据给定的指针或地址寻找目标对象的过程，称为解引用(dereference)。 C++内存指针引用语法：*指针名 给定一个持久化指针，解引用一个对象需要额外的步骤： 须通过 “转换表” 查找持久化指针所代表对象在内存中的实际位置。 如对象不在内存，则要从磁盘读入，同时要修改转换表，并将存放该持久指针的内存单元，直接修改为目标对象的内存位置指针。 下一次同一持久化指针再次被解引用时，就可以直接使用内存引用，从而可避免重复转换内存地址的过程开销。 当对象被写回磁盘时，它所包含的任何被混写持久化指针必须执行反混写， 与内存指针解引用相比，通过转换表实现解引用仍是一个慢过程。 指针混写的时机选择 自动混写；按需混写；不混写；程序控制 4.6 DB元信息及其存储管理 在RDB系统，除了关系，还需要维护关于整个DB的元描述数据，如关系的模式等。这类元信息称为数据字典(data dictionary)或系统目录(system catalog)。系统需存储的元信息类型有： 关系的模式（关系名、每个属性名字/类型/长度）。 在DB上定义的视图名字和视图定义。 完整性约束。 授权名、认证密码等关于用户帐户的信息。 当前关系实例的统计/描述数据。如每个关系中的元组总数，或各字段取值的统计直方图信息等描述信息。 …… 实际上，所有这些信息组成了一个微型数据库 4.7 缓冲区管理 4.7.1 DB缓冲池与缓冲区管理器 4.7.2 缓冲区置换策略 4.7.3 DBMS与OS的缓冲区管理对比 DB缓冲池与缓冲区管理器 DB缓冲池 DBMS系统一般都拥有一个专用于处理页读写的、称为DB缓冲池的主存区。 该主存区被按页大小划分为一个个页槽（简称页面框,frame) 。 为叙述方便，有时也常简单使用‘可用主存’、‘缓存’、‘缓冲区’、‘主存缓冲区’等名词称谓DB缓冲池。 缓冲区管理器 指DBMS中专门负责管理DB缓冲池的软件模块。 缓冲区置换策略 当新页请求发生且没有空闲缓冲页时，决定替换缓冲区哪些页的策略。 缓冲区管理器响应高层页请求的基本过程 检查缓冲池中是否存在该页，如不在，则进一步执行以下一些操作。 基于置换策略，选择一个可被置换的frame，将其的pin_count计数加1。 如果该frame中原先页被修改过(dirty=1)，则将原先页写回磁盘。 从磁盘读入新请求页到该frame中，同时置dirty=0。 返回包含请求页的frame地址给请求者。 几种常用的缓冲区置换策略简介 LRU(least recently used) 它选择最近最久未使用的页予以淘汰。 2. 时钟置换策略 3. FIFO（first in first out） FIFO总是选择最早进入主存的页作为下一个置换页，不能反映页面的使用情况，通常效果较差。 4. MRU（most recently used） MRU策略则刚好与LRU相反，选择最近刚被用过的页予以淘汰。 LOGO 第2部分 关系数据库系统实现 第4章 数据存储和组织管理 高级数据库系统及其应用 第4章 数据存储和组织管理 物理存储介质 4.1 磁