重庆邮电大学：《高级数据库系统技术》课程教学资源（课件讲稿）05 数据库存储管理与文件结构

数据库存储管理与文件结构 夏英 (xiaying@cqupt.edu.cn) 重庆邮电大学计算机学院

数据库存储管理与文件结构 夏英 (xiaying@cqupt.edu.cn) 重庆邮电大学计算机学院

主要内容 存储器层次 磁盘结构 磁盘访问特性 文件结构

主要内容
存储器层次
磁盘结构
磁盘访问特性
文件结构

计算机系统 缓存CPU 总线系统 M C 内存 如闪存、磁盘等如光盘、磁带等

3 计算机系统 CPU M C 二级存储器 ... ... 总线系统 三级存储器 如闪存、磁盘等 内存 缓存 如光盘、磁带等

存储器层次 ache main memory flash memory magnetic disk optical disk magnetic tapes

存储器层次

易失和非易失存储器 断电情况下是否丢失数据? 非易失存储器 二级、三级存储器 易失存储器 缓存,主存

易失和非易失存储器
断电情况下是否丢失数据 ？
非易失存储器
二级 、三级存储器
易失存储器
缓存, 主存

磁盘及其块模型 ■使用磁盘是DBM的重要特性之一,是影响DBMS实现 所采用方法的重要前提 ■磁盘结构 移动部件 ■磁盘组合:由多个盘片组成 磁头组合:每个盘面有一个磁头 物理存储空间:盘片,盘面,磁道,柱面,扇区 块:磁盘与主存之间传输数据的逻辑单元,由 个或多个扇区组成

磁盘及其块模型
使用磁盘是DBMS的重要特性之一 ，是影响DBMS实现 所采用方法的重要前提
磁盘结构
移动部件
磁盘组合：由多个盘片组成
磁头组合：每个盘面有一个磁头
物理存储空间：盘片 ，盘面 ，磁道 ，柱面 ，扇区
块：磁盘与主存之间传输数据的逻辑单元 ，由一 个或多个扇区组成

磁盘构成 track t ndle arm assembly 盘面 Platter sector s 磁头Head 柱面 Cylinder 磁道 Track 扇区 Sector cylinder c→ read-write 块B1ock head rotation

磁盘构成 盘面Platter 磁头Head 柱面Cylinder 磁道Track 扇区Sector 块Block

磁盘性能与容量 磁盘性能的度量 磁盘容量 访问时间 ■数据传输率 可靠性 磁盘容量的计算 每个磁盘的盘片数 每个盘面的磁道数 每个磁道的字节数

磁盘性能与容量
磁盘性能的度量
磁盘容量
访问时间
数据传输率
可靠性
磁盘容量的计算
每个磁盘的盘片数
每个盘面的磁道数
每个磁道的字节数

磁盘的访问特性 块的读操作 (磁盘延迟时间:读块命令发出→块内容读入内存) cPU和磁盘控制器处理请求 ■将磁头组合定位到合适柱面(寻道时间 m组成该块的第一个扇区转动到磁头下(旋转延迟) ■组成块的扇区均旋转通过磁头(传输时间) 块的写操作 将块读入主存 修改主存中块的副本 ■将块的新内容写会磁盘 校验写操作是否被正确执行

磁盘的访问特性
块的读操作 （磁盘延迟时间：读块命令发出
块内容读入内存 ）
CPU和磁盘控制器处理请求
将磁头组合定位到合适柱面 （寻道时间 ）
组成该块的第一个扇区转动到磁头下 （旋转延迟 ）
组成块的扇区均旋转通过磁头 （传输时间 ）
块的写操作
将块读入主存
修改主存中块的副本
将块的新内容写会磁盘
校验写操作是否被正确执行

有效使用二级存储器 大多数算法研究中,人们都假设数据存放在内存中, 访问任何数据项所花费的时间一样。这种计算模式 称为RAM模型。 但实现DBMs时,数据量大到不可能全部放在内存 中,读写磁盘所花费的时间比在内存中处理的时间 长得多,设计算法时应最小化磁盘请求/访问次数。 这种计算模式称为I/O模型

有效使用二级存储器
大多数算法研究中 ，人们都假设数据存放在内存中 ， 访问任何数据项所花费的时间一样 。这种计算模式 称为RAM模型 。
但实现DBMS 时 ，数据量大到不可能全部放在内存 中 ，读写磁盘所花费的时间比在内存中处理的时间 长得多 ，设计算法时应最小化磁盘请求 /访问次数 。 这种计算模式称为I/O模型