Организация файлов — способ размещения записей

Записи файла обычно располагаются на носителе последовательно в том порядке, как они создаются в прикладной программе. Но иногда физическая последовательность размещения записей может отличаться от их логической последовательности.

Последовательность размещения физических записей естесвенно может быть только одна (если содержание логической за писи сознательно не дублируется в другой форме) и она должна быть выбрана с учетом эффективности использования данных в различных приложениях.

Выбор последовательности связывается с одним из следую­щих обстоятельств:

• ускорением выполнения наиболее частых операций путем размещения записей в той последовательности, которая требуется при последующей обработке;

• ускорением или упрощением средств адресации файла (на­пример, средств прямой адресации или хэширования);

• уменьшением размера используемого индекса и сокраще­нием, таким образом, времени поиска в нем;

• сокращением среднего времени доступа за счет размеще­ния в наиболее доступных местах записей, к которым про­исходит наиболее частое обращение;

• облегчением операций включения, обновления и удаления записей в интенсивно изменяемых файлах.

Можно выделить две «чистые» стратегии определения места (адреса) для размещения записей: последовательное (sequential) и произвольное (random) размещение. В этом смысле алгоритм размещения определяет тип организации файла.

В первом случае каждая последующая запись будет распола­гаться физически следом за предыдущей. Во втором — по месту, адрес которого будет определяться в зависимости от некоторых факторов, в том числе упомянутых выше.

Хотя записи на устройствах с прямым доступом могут запи­сываться и читаться в любой последовательности, для каждой структуры данных существует некоторая определенная послед вательность, в которой записи можно читать намного быстрее, чем при других способах размещения.

Рассмотрим следующие, наиболее распространенные мето организации файлов, позволяющих оптимизировать доступ к писям (рис. 5.13).

Страничная организация. Данные можно перемещать между внешней и оперативной памятью страницами фиксированной длины. Размер страницы определяется системой, а не длиной за­писи. Там, где применяется страничная организация памяти, данные логически независимы от размера страницы, но они должны быть физически сгруппированы СУБД так, чтобы эф­фективно заполнять страницы.

Параллельная секционная организация. Если имеется несколь­ко механизмов доступа, которые могут работать одновременно, то для минимизации времени ожидания данные могут быть рас­положены на запоминающих устройствах так, чтобы одновременно было задействовано как можно большее число механиз­мов доступа.

При параллельной секционной организации существуют два вида ожидании. Запросы должны ожидать позиционирования механизма доступа (операция установки и задержки на вращение), а затем ждать выполнения операции чтения-записи. Время, в течение которого запись читается, значительно меньше времени, в течение которого позиционируется механизм доступа. Следовательно, полное время доступа к записи при параллельной организации будет меньше.

В современных СУБД наиболее часто используется страничная организация данных, поскольку гораздо проще иметь весь файл целиком на одном пакете дисков, чем на нескольких, однако принципы секционной организации вновь нашли применение в системах планирования БД, а также на уровне аппаратных решений RAID-массивов.