中南大学数据库技术与管理课件6.1 数据库的物理存储介质.pptVIP

第6章 数据库存储技术 6.1 数据库的物理存储介质 6.2 文件组织 6.3 文件中记录的组织 6.4索引技术与散列技术 6.1 数据库的物理存储介质 6.1.1 数据库的物理存储介质 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.1 数据库的物理存储介质 如图6.1所示，计算机系统中的数据存储是按照层次组织的。顶层是主存储器，它是由高速缓存储器和主存组合，提供数据的快速访问；接下来是第二级存储器，它是由磁盘等较慢的设备组成；第三级存储器是最慢的存储设备，如光盘和磁带等。与同样数量的磁盘相比，主存的价格昂贵得多，而磁带却比磁盘更便宜。因为数据库需要存储大量的数据，所以像磁盘和磁带这样较慢的存储设备在数据库系统中具有重要地位。主要的存储介质有： 6.1.1 数据库的物理存储介质 6.1.1 数据库的物理存储介质 1. 高速缓存 高速缓冲存储器是最快最昂贵的存储介质。高速缓冲存储器一般很小，它的使用由操作系统来管理。在数据库系统中，我们将不考虑高速缓冲存储器的存储管理。 2. 主存 主存又称内存或主存储器，用于存放可被处理的数据，它是计算机机器指令执行操作的地方。由于其存储量小（一般以MB为单位）、成本高、存储时间短，而且发生电源故障或者系统崩溃时，里面的内容一般会丢失，因此它在数据库中仅作为数据存储的辅助实体，如作为工作区（work area）(数据加工区)、缓冲区（buffer area）(磁盘与主存的交换区)等。 6.1.1 数据库的物理存储介质 3. 快闪存储器 也叫电可擦可编程只读存储器（EEPROM）。快闪存储器不同于主存储器的地方是在电源故障发生时数据可被保存下来。从快闪存储器读数据的时间小于100纳秒，大致等于从主存储器中读数据的时间。然而，向快闪存储器写数据是非常复杂的——数据写入一次，大约需要4~10微秒，而且数据不能被直接覆盖。要想覆盖已经被写过的快闪存储器，必须一次性擦除整个快闪存储器，然后它才可以再被写入一次。快闪存储器的另一个缺点是它只支持有限的擦除次数，其范围从10000~1百万。在低成本计算机系统中，例如在嵌入至其他设备的计算机系统中，快闪存储器作为磁盘的替代物来存储少量数据（5MB~10MB）已经非常流行。 6.1.1 数据库的物理存储介质 4. 磁盘 磁盘存储器又称二级存储器或次级存储器。由于它存储量大（一般以GB为单位），能长期保存又有一定的存取速度且价格合理，因此早已成为数据库真正存放数据的物理实体。通常整个数据库都存储在磁盘上。为了能够访问到数据，必须将数据从磁盘移到主存储器。完成操作后，被修改的数据必须写回磁盘。磁盘存储器为直接存取存储器，因为在磁盘上可以按任意顺序读取数据（与顺序存取的存储器不同）。在发生电源故障或者系统崩溃时，磁盘存储器不会丢失数据。 6.1.1 数据库的物理存储介质 5. 光盘 光盘存储器最流行的形式是只读光盘（CD-ROM）。数据通过光学方法存储在光盘上，并且可以被激光器读取。用于CD-ROM存储器的光盘是不可写的，但是可以提供预先记录的数据，并且可以装入驱动器或从驱动器中移走。另一种光盘存储器是“一次写，多次读”（WORM）光盘，它允许写入数据一次，但是不允许擦除和重写这些数据。这种介质用于数据的归档存储。此外还有磁光结合的存储设备，可使用光学方法读取以磁方法编码的数据，并且允许对旧数据进行覆盖。 6.1.1 数据库的物理存储介质 6. 磁带 磁带具有较大的容量（从GB到TB），价格便宜并可以脱机存放。因为磁带必须从头顺序存取，是一种顺序存取存储器，因此数据存取也比磁盘慢的多。磁带一般用于存储磁盘或主存中的拷贝数据，它是一种辅助存储设备，也称为三级存储器。 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 6.1.2 磁盘存储器及其结构 第6章 数据库存储技术 * CPU 高速缓存 主存 磁带 磁盘 数据请求 满足请求的数据 主存储器 第二级存储器 第三级存储器 图6.1存储层次 由于磁盘是数据库数据存储的主要物理存储体，因此本节主要介绍磁盘及其结构。 磁盘为现代计算机系统提供了大容量的辅助存储，其存储容量极大，大约在几个GB到几十个GB，甚至几百个GB之间。一个典型的大型商业数据库需要数百个磁盘。磁盘结构如图所示。 磁盘存储器由磁盘盘片与磁盘驱动器两部分组成。 1. 磁盘盘片 磁盘盘片是一种扁平的圆盘。它的两个表面都覆盖着磁性物质，信息就记录在表面上。盘片由硬金属或玻璃制成