数据库系统原理与实践 笔记 #9

存储管理与索引

文件和记录的组织

文件组织

• 数据库是以一系列文件的形式存储的。每个文件再逻辑上组织称为记录的一个序列：
  • 每个文件分为定长的存储单元，称为块(block)
  • 块是存储分配和数据传输的基本单元，块大小一般为4~8KB

定长记录

• 简单方案：
  • 记录i从第$n\times (i-1)$个字节开始存储，n是每个记录的大小
  • 访问记录很简单，但是一个记录可能存储于不同块，假设要求：不允许记录跨过块边界，没有记录是部分包含在一个块中
• 删除第i个记录的可选方案：
  • 将记录i+1,…,n移动到i,…,n-1
  • 将记录n移到i
  • 不移动记录，在一个空闲列表中将所有空闲记录列出

变长记录

• 变长记录以下面几种方式出现在数据库系统中：
  • 多种记录类型存储在一个文件中
  • 允许一个或多个字段是变长的记录类型
  • 允许可重复字段的记录类型
• 属性按照顺序存储
• 以固定大小表示可变长度的属性（偏移量、长度），实际数据存储在所有固定长度的属性后
• 记录末尾加上记录终止符
  

分槽的页结构

• 分槽页的块头包含：
  • 块中记录条目的个数
  • 块中空闲空间的末尾处
  • 一个由包含记录位置和大小的记录条目组成的数组
• 记录可以在页中移动，来保持它们的连续存储
• 记录相互间没有空闲的空间（若删除记录，需移动记录数据）

文件中记录的组织

• 如何在文件中组织记录：
  • 堆文件组织：一个记录可以存放在文件中的任何地方，只要那个地方有空间存储这条数据
  • 顺序文件组织：记录根据“搜索码”的值顺序存储
  • 散列文件组织：在每条记录的某些属性上计算一个散列函数，散列函数的结果确定记录应放到文件的哪个块中
• 通常，每个关系的记录用一个单独的文件存储
• 但是多表聚簇文件组织中，几个不同关系的记录存储在同一个文件中：目的在于同一块中存储相关记录，以将I/O代价减到最小

顺序文件组织

• 使用于需要对整个文件进行顺序处理的应用
• 文件中的记录按搜索码排序
• 删除 - 使用指针链
• 插入 - 定位插入的位置：
  • 如果有空闲空间，那么插入到空闲处
  • 如果没有空闲空间，将新纪录插入到溢出块
  • 无论哪种方式，指针链都要更新

多表聚簇文件组织

• 用多表聚簇文件组织在一个文件中存储多个关系
• 能够很好地处理对$department\bowtie instructor$的查询以及涉及一个系和相应老师的查询
• 对只设计department的查询效果不好
• 可以添加指针链来链接某个关系的记录