《資料庫系統概念》12-檔案的組織

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一個資料庫被映射到多個不同的檔案，這些檔案由底層的作業系統來維護。每個檔案分成定長的儲存單元，稱為塊(bolck)，塊是儲存分配和資料轉送的基本單元。資料庫預設的塊在4-8k之間。通常沒有記錄比塊更大（圖片音頻等大檔案先不考慮），此外還要求每條記錄儲存在單個塊中。

 

一、定長記錄
instructor表的屬性有：ID char(5); name char(20)。假設每個字元佔用1位元組，則每條記錄佔用25位元組，不能將這些記錄順序儲存，否則會出現跨塊的情況；而且刪除記錄時，將後面的記錄依次向前移動開銷很大。為瞭解決跨塊的問題，每個塊只儲存整數條記錄，多餘的空間暫時不用。而在刪除記錄時，可以將最後一條記錄移動到被刪除記錄的位置，而不是將所有後面的記錄依次向前移動。此外考慮到插入操作往往比刪除操作更為頻繁，可以將刪除記錄後留出的空間給下次的插入資料佔用。
但插入記錄時，如何找到被刪除記錄的位置呢：可以在檔案頭部留出一定空間來儲存第一條被刪除記錄的位置，第二條記錄被刪除後，其位置被記錄在第一條刪除記錄的位置，這樣依次進行，形成了圖示的情況：

被刪除的記錄形成了一條鏈表(linked list)，這兒也稱為空白閑列表(free list)。每次新插入資料時，都插入header指向的地址，同時header中的地址更新為下一條被刪除記錄的地址。

 

二、變長記錄

A)儲存方式
資料表中包含變長屬性時就會涉及到變長記錄的儲存。不管何種變長儲存技術，都需要解決這兩個基本問題：如何描述一條記錄，可以方便地擷取其中的屬性；如何在塊中儲存一條記錄，可以使它被方便地擷取到。
一條有變長屬性的記錄通常具有兩部分：定長的初始部分，然後是緊隨其後的變長部分。定長部分用(位移量,長度)這樣的格式來表示，位移量指示了資料的起始位置，長度即為變長部分的長度。變長部分在定長部分之後連續儲存。

樣本為instructor(ID varchar(5);name varchar(20);dept_name varchar(20);salary numeric(8,2))的儲存方式，ID name dept_name是變長的（假定位移量、長度分別佔用2個位元組）；salary是定長的，所以直接儲存。
也示範了空位元影像(null bitmap)的使用，如果屬性salary是空的，則空位元影像的第4位會被置為1，儲存salary的12-19位會被忽略。1位元組的空位元影像可以應對最多8個屬性的表結構，如果有更多屬性，則需要擴充空位元影像的長度。這種方式以額外的空位元影像讀取為代價，節約了儲存空間，在具有很多屬性同時這些屬性多為空白的表中是很有效。

 

B)在塊中儲存變長記錄
在塊中儲存變長記錄時一般使用分頁的槽結構(slotted-page structure)，，每個塊(block)中都有header：

header中包含的資訊有：塊中條目的個數、空閑空間的結尾處、每條記錄的入口(entry,包含記錄位置和大小)。記錄在塊中連續儲存，但是，是從塊的尾部開始存起的。每次插入新的紀錄時，就放置在空閑空間的末尾，同時在header中儲存這條記錄的入口資訊；當刪除一條記錄時，被刪除記錄前的記錄依次先後移動，以佔據被刪記錄的空間。由於每個塊的體積在4-8k之間，並不算太大，所以這種移動的開銷相對較小。在分頁的槽結構中，資料指標不是直接指向資料，而是指向資料的入口(entry)，於是資料在塊中可以任意被移動，這可以避免塊中片段的產生。

 

學習資料：Database System Concepts, by Abraham Silberschatz, Henry F.Korth, S.Sudarshan

《資料庫系統概念》12-檔案的組織