9. 8 Физическая организация базы данных

   1. 8.1 Структура данных в файлах с различной организацией

      1. 8.1.1 Основные понятия

Время доступа к данным в первичной памяти (оперативная память) гораздо меньше времени доступа к данным во вторичной памяти (например, жесткие диски), не смотря на это, первичное устройство хранения данных не подходит для постоянного хранения данных в оперативной памяти, так как:

• первичное устройство памяти недостаточно велико по объему и недостаточно надежно для постоянного хранения на нем такого количества данных, которое может потребоваться в базе данных;

• при выключении источника питания данные в первичном устройстве хранения стираются;

• удельная стоимость хранения единицы данных в первичном устройстве на порядок выше, чем во вторичных устройствах.

База данных во вторичном устройстве хранения организована в виде одного или нескольких файлов, а каждая запись – из одного или нескольких полей. Как правило, запись соответствует некой сущности, а поле – атрибуту.

Например, во вторичной памяти хранится отношение Сотрудники (таблица 15).

Каждый кортеж в этом отношении отображается на некоторую запись в файле операционной системы, содержащей это отношение. Каждое поле записи хранит значение одного атрибута данного отношения. Когда пользователь вводит запрос на извлечение кортежа из СУБД (например, кортежа 003), СУБД отражает логическую запись на физическую, а затем помещает эту физическую запись в буфер СУБД в первичном устройстве хранения с помощью процедур доступа к файлам операционной системы.

Таблица 15 - Отношение Сотрудники

Код сотрудника	Фамилия	Имя	Отчество	Код должности
001	Иванов	Юрий	Игоревич	258
002	Орлов	Егор	Петрович	258
003	Юрков	Павел	Антонович	258
004	Степанов	Олег	Сергеевич	369
005	Петров	Сергей	Олегович	147
006	Локтев	Павел	Сергеевич	123

Физическая запись является единицей обмена данными между первичным и вторичным устройствами хранения. В зависимости от размера одна логическая запись может соответствовать одной или нескольким физическим, но обычно физическая запись состоит из нескольких логических записей. Физическая запись однозначна понятию страница. Пример хранения отношения Сотрудники на двух страницах вторичной памяти приведен в таблице 16.

Порядок хранения записей в файле и доступа к ним зависит от структуры (или организации) файла.

Организация файла – физическое распределение данных по записям и страницам во вторичном устройстве хранения.

Таблица 16 - Хранение отношения Сотрудники на двух страницах вторичной памяти

Код сотрудника	Фамилия	Имя	Отчество	Код должности	Страница
001	Иванов	Юрий	Игоревич	258	1
002	Орлов	Егор	Петрович	258	1
003	Юрков	Павел	Антонович	258	1
004	Степанов	Олег	Сергеевич	369	2
005	Петров	Сергей	Олегович	147	2
006	Локтев	Павел	Сергеевич	123	2

Типы организации файлов:

• неупорядоченная организация файла предусматривает произвольное неупорядоченное размещение записей на диске;

• упорядоченная (последовательная) организация предполагает размещение записей в соответствии со значением указанного поля;

• в хешированном файле записи хранятся в соответствии со значением некоторой хеш-функции.

Для каждого типа организации файлов используется соответствующий набор методов доступа.

Метод доступа – действия, выполняемые при хранении или извлечении записей из файла.