第4章数据存储与组织管理.ppt

第2部分 关系数据库系统实现
第4章 数据存储和组织管理
高级数据库系统及其应用
第4章 数据存储和组织管理
物理存储介质

磁盘空间管理

文件的页组织

页表示格式

记录表示格式

DB元信息及其组织管理

DB缓冲区管理

2
物理存储介质
存储介质的层次
磁盘的物理特性
磁盘故障及其处理策略
磁盘块存取的优化
3
存储介质的层次
4
磁盘的物理特性
（1）磁盘结构
硬盘容量＝
盘面数×每盘面磁道数×每磁道扇区数×每扇区字节数
5
磁盘的物理特性
（2）磁盘基本操作特性
磁盘读写的最小单位是扇区。但在操作系统或DBMS系统层次，磁盘读写的基本单位是磁盘块(block)。
不同系统块大小可能不同，大多数系统的块取4KB。
进行实际磁盘读写时，主存中必须有磁盘块缓冲区；在磁盘和主存之间传送一个磁盘块称为1次I/O操作。
读写一个块的时间:
寻道时间＋旋转延迟时间＋传输时间。
6

假设有一个含3个盘片的硬盘，共有4个记录面，转速为4500转/分钟，盘面有效记录区域的外直径为30cm，内直径为10cm，记录位密度为250位/mm，磁道密度为8道/mm，每个磁道分16扇区，每扇区512字节。试计算：
1）磁盘的总磁道数
2）非格式化容量
3）平均速度传输速率。
7

假设一种具有如下特性的硬盘：共有4个盘片，8个盘面；每个盘面有8192个磁道，每个磁道平均有256个扇区；每个扇区512个字节。试计算以下磁盘参数：
1）磁盘格式化容量。
2）若一个块大小为4096字节，求每个磁道能存放的块数。
3）、， 求磁盘的径向密度。
4）假定扇区间隙占磁道长度的10%，则磁盘最内和最外磁道上的位密度分别是多少？
5）若磁盘转速为3840转/分，即1/64秒转一周。磁头起落1次1毫秒，每移过500个磁道另加1毫秒，试计算读写一个块的平均时间。
8
磁盘故障及其处理策略
一、磁盘故障分类
磁盘故障通常有以下几种方式或类型：
间断性故障。
写故障。
部分介质损坏。
磁盘崩溃。
二、校验和技术
磁盘扇区通常会存储一些冗余位，以可帮助识别从扇区读出的内容是否正确。
最简单的校验和:是基于扇区内所有位的奇偶性。
通过增加奇偶位数，可降低检不出错误的概率。
若用n个位存储校验和,则漏检错误的概率仅为1/2 n
9
磁盘故障及其处理策略
一、磁盘故障分类
二、校验和技术
三、稳定存储技术
校验和技术能帮助检测读写故障或介质故障，但不能帮助我们纠正错误。
基于稳定存储(stable storage)的多副本策略，可能帮助我们一定程度上解决这个问题。
四、从崩溃的磁盘故障恢复：RAID技术
磁盘冗余阵列 的磁盘组织技术。
Redundant Array of Inexpensive Disks
10