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Basi di Dati

Sistemi per BD Relazionali:

Modello FisicoDettagli e Approfondimenti

versione 2.0

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Dettagli e Approfondimenti

Dischi magneticiFacciaTracciaSettoreId di bloccoTempo di posizionamentoRitardo di rotazioneTempo di trasferimento

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Sommario



Strategia di Gestione del DiscoRelazione con il Sistema Operativo

Strategia di Memorizzazione nei FileRecord a lunghezza variabile

Strategia di Accesso ai FileOperazioni primitive sui fileTerminologia degli indici



Gerarchia di Memorie

Gerarchia di MemorieRAM, disco, nastrobase di dati su discocopie della base di dati su nastro

Altre memoriecache di primo livelloRAM flashdischi ottici

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli >> Gerarchia di Memorie


Dischi Magnetici

Discosuperficie magnetica e testineblocchiaccesso casualeid di bloccotempo di trasferimento

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli >> Dischi Magnetici


Dischi Magnetici

Asse rotante3600 – 7200 rpm

Facciapiatto

Tracciasup. magnetica

Settorearco di traccia

Cilindro tracce di ug. raggio


Asse

Cilindro

Testine

Movimento braccia

Braccia

Tracce

Settore

Piatti


Dischi Magnetici

Blocco o Paginaspazio multiplo del settore x1 – x16settore tipico: 512 byte

Id di bloccoindirizzo hardwarefaccia, traccia, settoretestina, cilindro, settore

Letture non parallele (>> dischi RAID)



Dischi Magnetici

Tempitempo di posizionamento (“seek”)

8 – 25 msritardo di rotazione (“latency”)

4 – 6 mstempo di trasferimento (“transfer”)

2 – 10 MB/sec. – <= 0.5 ms per 512 byte Prevale il tempo di posizionamento

“località” dei blocchi



Modello Fisico

Problemi legati alla gestione dei dati persistentiGestione del discoMemorizzazione dei dati nei fileOttimizzazione delle operazioni sui file

Modello fisicoStrategia di gestione del discoStrategia di memorizzazione nei fileStrategia di accesso

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli


Strategia di Gestione del Disco

Strategia di gestione del discogestore del bufferbuffer di blocchi nella RAMhit ratiopaginazione





Disco Magnetico

...

#101

...

#8292

#8293

...

#16484

#16485

...

#24676

#24677

...

#32868

#32869

...

#41060

...

Buffer Manager

Memoria RAM

blocco del disco #xxx

spazio libero

spazio libero

Area destinata al Buffer

blocco del disco #yyy

blocco del disco #zzz

blocchi da 8 kByte



Relazione con il Sistema Operativo“dammi il byte i-esimo del file F”

Problemiindipendenza dalla piattaformadimensioni dei file (> 4GB)file memorizzati su più dischi“prefetching”

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli >> Gestione del Disco


Strategia di Memorizzazione

Strategia di MemorizzazioneFile: sequenza di blocchiBlocco: sequenza di recordRecord: codifica binaria di una ennuplaFattore di Bloccoid di record: (id di blocco, offset)

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli >> Memorizzazione


Record di Lunghezza Fissa


integer char(20) char(20) char(10) integer

matricola cognome nome facolta

6554 Rossi Mario Ingegneria

annoCor

1

bit 0 31 32 191 192 351 352 431 432 463

4 byte 20 byte 20 byte 10 byte 4 byte

001…110 11010…010010 0110…0010010 1101…0010 000..001

totale: 58 byte, 464 bit


Record di Lunghezza Variabile

Esistono attributi di lunghezza variabilenullvarchar(n): al più 8*n bit


3456 Rossi Maria null 3

???

matricola cognome nome facolta annoCor




integer varchar(20) varchar(20) char(10) integer

matricola cognome nome facolta

6554 Rossi Mario Ingegneria

annoCor

1

3456 Rossi Maria null 3

tot: 28 +5 byte

1 byte

001…110 11010…010010 0110…0010010 1101…0010 00..001x x x x

1 byte 1 byte 1 byte 1 byte

=

001…110 11010…010010 0110…0010010 00..001x x xx =

tot: 18 +5 byte




Record di lunghezza fissaspreco di spaziosemplice localizzazione dei record (offset)

Record di lunghezza variabilerisparmio di spaziolocalizzazione complessa dei recordintestazione di blocco con puntatori all’inizio

dei record


Organizzazione dei File


File heapinserimenti disordinativantaggio: rapidità di inserimento

File ordinatoinserimenti ordinati rispetto ad un attributopb: complessità degli inserimenti


Struttura di Accesso

Struttura di Accessostrutture ausiliarie per migliorare le prest.

Gestore dei dell’accesso ai filemodulo a livello superiore rispetto al buffer

managergestisce l’organizzazione dei file ed esegue

le operazioni usando i metodi di accesso

DBMS Relazionali – Modello Fisico >> Dettagli >> Accesso


Operazioni sui File

Creazione e aperturaOPENRESET bl. corrente

Letture e ricercheSCANFIND condizioneREAD blocco correnteFIND NEXT condiz.FIND ORDERED attr.

ModificheINSERT recordDELETE recordMODIFY record

ChiusuraCLOSE

RiorganizzazioneREORGANIZE



Strutture di Accesso

Indice primarioindice su campo chiave primariafile ordinato secondo il campouno solo per tabella

Indice secondarioindice su un campo non chiave primariafile non ordinato secondo il campovari per tabella (es: su nome e su facolta)



Indice Primario


6554 RossiMario Ing 1

8765 Neri Paolo Sci 2

3456 RossiMaria null 3

… … … … ..

7123 Birillo Giulio Let 2

3122 QueloPaolo Sci 2

7771 Verdi Luigi Sci 3

3453 Mous Michi Agr 1

… … … … ..

9876 Caio Tizio Ing 2

9934 Busti Lina Let 2

… … … … ..

…

3122

7123

…

9934

…

…


Indice Secondario


6554 RossiMario Ing 1

8765 Neri Paolo Sci 2

3456 RossiMaria null 3

… … … … ..

7123 Birillo Giulio Let 2

3122 QueloPaolo Sci 2

7771 Verdi Luigi Sci 3

3453 Mous Michi Agr 1

… … … … ..

9876 Caio Tizio Ing 2

9934 Busti Lina Let 2

… … … … ..

…

Birillo

Busti

…

Verdi

Rossi

…

Caio

Rossi

…


Terminologia degli Indici

Indice densouna voce per ogni record del file

Indice sparsouna voce per ogni blocco del file

Indice su singolo attributo Indice su più attributi

la dimensione dell’indice tende ad aumentare (coppie di valori degli attributi)



Terminologia degli Indici

Indice di raggruppamentol’indice implica una organizzazione del file

(es: organizzazione ordinata rispetto alla chiave primaria)

Indici non di raggruppamentol’indice non implica una organizzazione del

file (voci vicine nell’indice non necessariamente sono vicine nel file)

Importante per migliorare la località



Uso degli Indici

Indice primarioassume organizzazione ordinata del filesingolo attributo, sparso, di raggruppamentouno solo per tabella (creato autom.)

Indice secondarionon assume ordinamento del file (es: heap)uno o più attributi, denso, non di

raggruppamento vari per tabella; es: indice sec. su facoltà



Uso degli Indici

Normalmente più indici per tabellaes: indice primario su matricola + indice

secondario su nome e/o facoltà Dipende dalle operazioni sulla tabella Compromesso nell’uso degli indici

maggior costo degli inserimenti e cancellazioni (file ordinati)

minor costo delle ricerche e ordinamenti




Dischi magneticiFacciaTracciaSettoreId di bloccoTempo di posizionamentoRitardo di rotazioneTempo di trasferimento




Strategia di Gestione del DiscoRelazione con il Sistema Operativo

Strategia di MemorizzazioneRecord a lunghezza variabileInserimenti in file ordinati

Strategia di AccessoOperazioni primitive sui fileIndici sparsi, indici densi



Termini della Licenza

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