第六章 存儲技術與數據庫物理設計

　　6.1 文件組織

　　6.1.1 數據庫的物理結構

　　1、 數據庫中的應用數據是以文件形式存儲在外存上的，文件在邏輯上被組織成記錄的序列，即每個DB文件可看作是邏輯記錄的集合;

　　2、 一個文件在磁盤上占有一定的物理存儲空間，文件中的每個邏輯記錄被映射存儲到某個特定的磁盤塊上，一個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系是由操作系統或DBMS來管理的，當需要對一個文件的邏輯記錄進行操作時，先要根據這種映射關系找到該邏輯記錄所在的磁盤塊，然后再進行操作。

　　4、 從數據庫物理結構角度需要解決如下問題：

　　(1) 文件的組織;

　　(2) 文件的結構;

　　(3) 文件的存取;

　　(4) 索引技術;

　　6.1.2 文件組織

　　1、 數據庫與文件的對應關系

　　(1) 在外存中，數據庫以文件形式組織，文件由邏輯記錄組成，記錄由多個域組成;

　　(2) 一個關系數據庫包括一張或多張關系表，關系表與文件的對應關系有如下方式：

　　(A) 每張關系表單獨用一個文件來存儲，由DBMS通過OS的文件管理功能來管理;

　　(B) 現代中大型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據庫磁盤文件直接管理，DB的所有關系表都存儲在該文件中;

　　(1) 關系表在邏輯上由一系列元組組成，元組由多個屬性組成，每個元組可以用磁盤文件中的一個邏輯記錄來存儲，記錄包括多個域，對應元組的多個屬性;

　　2、文件記錄格式：

　　(1) 數據庫文件通常采用兩種邏輯記錄格式：定長記錄格式和變長記錄格式;

　　6.2 文件結構與存取

　　6.2.1 堆文件

　　1、 堆文件也稱無序文件，記錄隨機在存儲在文件物理空間是，新插入的記錄存儲在文件的末尾;

　　2、 堆文件常常用作存儲那些將來使用，但目前不清楚如何使用的記錄，為了實現文件記錄的有效存取，堆文件經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個磁盤塊，效率比較低;

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

　　5、 刪除比較復雜，可以先找到被刪除記錄所在的磁盤塊，讀入內存后在內存緩沖區刪除記錄，最后再寫回磁盤;也可以在每個記錄的磁盤空間增加一個刪除標志位，當需要刪除記錄時，將標示位置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記錄;

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

　　3、 文件建立時，應盡量使記錄的物理順序與查找碼的順序一致，以減少訪問磁盤塊的次數;

　　4、 根據查詢條件對順序文件進行查詢時，如查詢條件定義在查找碼上，則使用二分法查找技術快速找到記錄，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，如沒有自由空間，則只能插入溢出塊中，重新調整記錄指針鏈關系，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，存儲了來自多個關系表的數據，每個關系表對應文件中的一種記錄類型;

　　2、 當數據庫中數據量效大時，對數據庫查詢需要多次訪問磁盤文件，嚴重影響性能指標，為了降低多表操作時的磁盤訪問次數，提高多表查詢速度，可采用聚集文件;

　　3、 聚集文件將不同關系表中有關聯關系的記錄存儲在同一磁盤塊內，從而減少多表查詢時磁盤塊的訪問次數，提高處理速度;

　　6.2.4 索引文件

　　是一種利用索引技術技術快速文件訪問的文件組織和存取方法;