Базы данных. Вводный курс
Общие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД
В этом разделе кратко обсуждаются основные подходы к организации данных во внешней памяти, принятые в современных SQL-ориентированных СУБД. В большинстве случаев они основаны на идеях, заложенных в System R, хотя, конечно, в любой развитой системе имеются собственные приемы, которые здесь обсуждаться не будут.
SQL-ориентированные СУБД обладают рядом особенностей, влияющих на организацию внешней памяти. Наиболее важным автору кажутся следующие особенности:
- Наличие двух уровней системы: уровня непосредственного управления данными во внешней памяти (а также обычно управления буферами оперативной памяти, управления транзакциями и журнализацией изменений БД) и языкового уровня (уровня, реализующего язык SQL). При такой организации подсистема нижнего уровня должна поддерживать во внешней памяти набор базовых структур, конкретная интерпретация которых входит в число функций подсистемы верхнего уровня.
- Поддержка таблиц-каталогов. Информация, связанная с именованием объектов базы данных и их конкретными свойствами (например, структура ключа индекса), поддерживается подсистемой языкового уровня. С точки зрения структур внешней памяти таблица-каталог ничем не отличается от обычной таблицы базы данных.
- Регулярность структур данных. Поскольку основным объектом модели данных SQL является плоская таблица, основной набор объектов внешней памяти может иметь очень простую регулярную структуру.
- Необходимость обеспечения возможности эффективного выполнения операторов языкового уровня как над одной таблицей (простые селекция и проекция), так и над несколькими таблицами (наиболее распространено и трудоемко соединение нескольких таблиц). Для этого во внешней памяти должны поддерживаться дополнительные «управляющие» структуры – индексы.
- Наконец, для выполнения требования надежного хранения баз данных необходимо поддерживать избыточность хранения данных, что обычно реализуется в виде журнала изменений базы данных.
Соответственно возникают следующие разновидности объектов во внешней памяти базы данных:
- строки таблиц – основная часть базы данных, большей частью непосредственно видимая пользователям;
- управляющие структуры – индексы, создаваемые по инициативе пользователя (администратора) или верхнего уровня системы из соображений повышения эффективности выполнения запросов и обычно автоматически поддерживаемые нижним уровнем системы;
- журнальная информация, поддерживаемая для удовлетворения потребности в надежном хранении данных;
- служебная информация, поддерживаемая для удовлетворения внутренних потребностей нижнего уровня системы (например, информация о свободной памяти).
