Архитектура файловой организации баз данных

Файловая структура и система управления файлами являются элементами ОС, поэтому по отношению к БД, которые ориентированы на работу с элементами данных и высокую интенсивность обмена, эффективность операций ввода-вывода не будет оптимальной: стандартный язык СУБД намного богаче, чем набор операций файловой системы.

Это послужило причиной того, что обычно СУБД берут на себя непосредственное управление внешней памятью, минимально используя файловую систему ОС.

Файл - ориентированная организация данных. Этот подход отражает точку зрения «идейно чистого» программирования, выражающуюся в стремлении к построению модульных процедур, ориентированных на обработку регулярных однородных данных: «сколько типов структур записей — столько и файлов».

Страничная организация данных. Другой подход отражает стремление разработчиков сосредоточить в СУБД управление данными на всех уровнях — от логической обработки до управления пространством носителя. Создание сложных специализированных процедур, эффективно работающих со сложными нерегулярными структурами данных в сочетании с ресурсами вычислительной мощности и оперативной памяти, позволяет реализовать однофайловую физическую структуру СУБД.

Перечислим типовые понятия страничной организации хранения данных.

Экстент — непрерывная область дисковой памяти, включающая несколько страниц фиксированной длины. Новый экстент создается после заполнения предыдущего и связывается с ним ссылкой, которая располагается на последней странице экстента либо в специальной карте размещения. Учет свободных страниц ведется внутри экстента.

Каждый экстент используется для хранения одного из нескольких типов страниц: страницы данных, страницы индексов, страницы BLOB (неструктурированных данных, например большие текстовые или двоичные данные). Данные, размещенные на одной странице, являются однородными: страница, например, может хранить только данные или только индексы.

Основной логической единицей операций обмена (ввода-вывода) является страница данных, хранящая данные в виде строк или других специализированных структур.

Все страницы данных имеют одинаковую структуру, включающую:

· заголовок страницы, содержащий номер страницы, номера предыдущей и следующей страниц, сведения о свободном пространстве на странице;

· дескрипторы строк, задающие смещение строки на странице и длину строки, что позволяет при переупорядочении строк на страницах не производить физического перемещения строк, так как все манипуляции производятся с дескрипторами;

· содержание — строки данных (последовательность кодов), каждая из которых имеет уникальный идентификатор в рамках всей БД, который состоит из номера страницы и номера строки на странице.

Для организации быстрого доступа создаются страницы индексов, которые организованы обычно в виде В-деревьев.