【正文】 當(dāng)有多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件時(shí) ， 有一個(gè)文件被定義為主數(shù)據(jù)庫(kù)文件 （ 簡(jiǎn)稱(chēng)為主文件 ） ， 其擴(kuò)展名為mdf。 數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分為 邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 和 物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 兩種 。 ? R樹(shù)空間索引具有其他索引方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)： ? 它按數(shù)據(jù)來(lái)組織索引結(jié)構(gòu) 。 而在分裂溢出結(jié)點(diǎn)時(shí) ， 選擇各種分裂組合中各部分外包絡(luò)矩形面積之和最小的結(jié)合方式 。 但是用什么樣的規(guī)則來(lái)衡量空間要素的聚集 ， 是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題 。 這就是 R樹(shù)的壓縮操作 ， 它使得 R樹(shù)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)單元數(shù)不低于 m這個(gè)下限 ， 從而保證了 R樹(shù)結(jié)點(diǎn)的平衡和利用率 。 查找到該空間要素所在的葉子結(jié)點(diǎn)后 ， 刪除其對(duì)應(yīng)的單元 。 分裂操作也是一個(gè)遞歸過(guò)程 ， 它保證了空間要素插入后 R樹(shù)仍能保持平衡 。 設(shè) M和 m( m≤ M)為 R樹(shù)結(jié)點(diǎn)中單元個(gè)數(shù)的上限和下限 ， 當(dāng)新的空間要素的插入使葉子結(jié)點(diǎn)中的單元個(gè)數(shù)超過(guò) M時(shí) ， 需要進(jìn)行結(jié)點(diǎn)的分裂操作 。 非葉結(jié)點(diǎn) （ 葉結(jié)點(diǎn)的父親 、 祖先結(jié)點(diǎn) ） 存放其子女結(jié)點(diǎn)集合的整體外包絡(luò)矩形和指向其子女結(jié)點(diǎn)的指針 。 每個(gè)結(jié)點(diǎn)所能擁有的子結(jié)點(diǎn)數(shù)目有上 、 下限 ， 下限保證對(duì)磁盤(pán)空間的有效利用 ，上限保證每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)磁盤(pán)頁(yè) ， 當(dāng)插入新的結(jié)點(diǎn)導(dǎo)致某結(jié)點(diǎn)要求的空間大于一個(gè)磁盤(pán)頁(yè)時(shí) ， 該結(jié)點(diǎn)一分為二 。 對(duì)于一個(gè)非葉子結(jié)點(diǎn) ， 它的索引項(xiàng)形如 (Index， Child_Pointer)。 樹(shù)上有兩類(lèi)結(jié)點(diǎn)：葉子結(jié)點(diǎn)和非葉子結(jié)點(diǎn) 。 ? RTree的定義很寬泛 ， 同一套數(shù)據(jù)構(gòu)造 RTree， 不同方可以得到差別很大的結(jié)構(gòu) 。 R樹(shù) ? RTree是一種空間索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 下面做簡(jiǎn)要介紹： ? （ 1） RTree是 n 叉樹(shù) ， n稱(chēng)為 RTree的扇 （ fan） 。 但與一般網(wǎng)格索引不同的是它有效的減少了大的空間要素（ 跨越多個(gè)網(wǎng)格 ） 在結(jié)點(diǎn)中的重復(fù)記錄 。四叉樹(shù)索引有滿(mǎn)四叉樹(shù)索引和一般四叉樹(shù)索引 。 在左結(jié)點(diǎn) ,根據(jù)年齡 60的判斷 ,進(jìn)入到薪水為 80 的結(jié)點(diǎn) ,然后搜索到記錄為 (50,100)和 (50,120)的葉結(jié)點(diǎn) ,符合查詢(xún)范圍 。 在左子結(jié)點(diǎn) ， 只需往左走 ，在右子結(jié)點(diǎn) ,只需考慮它的右子樹(shù) 。 對(duì)于一個(gè)記錄的刪除 ,首先我們按照上面的查找算法找到該結(jié)點(diǎn) ,然后在結(jié)點(diǎn)內(nèi)部利用順序查找法定位到該記錄(若記錄多 ,可用二分查找法 )， 最后進(jìn)行邏輯刪除 。 該內(nèi)結(jié)點(diǎn)的左邊只有一個(gè)記錄 (25， 400)， 而右邊是有另外兩個(gè)記錄的葉結(jié)點(diǎn)塊 。 從根上的 X坐標(biāo)值 ， 我們可知薪水至少是 ￥ 150K,因而往右邊走；在該右結(jié)點(diǎn)處 ， 拿年齡 35 跟 Y 坐標(biāo)值表示的年齡 47比較 ， 它使我們往左邊：在第三層上 ， 我們?cè)俅伪容^ X 坐標(biāo)值表示的薪水 ， 且我們的薪水大于劃分值 ￥ 300K。 ? 為實(shí)現(xiàn)一個(gè)插入 ， 首先要查找 ， 定位到葉結(jié)點(diǎn) ，如果葉結(jié)點(diǎn)的塊中還有空間 ， 就把新的數(shù)據(jù)點(diǎn)放在那里 ， 如果沒(méi)有空間 ， 就把塊分裂成兩塊 。 Kd ? 假定相關(guān)的屬性只有顧客的年齡和薪水 。 其中 LcdPt 域和 RcdPt域分別表示指向左孩子結(jié)點(diǎn)和右孩子結(jié)點(diǎn)的指針； Xcoord 和 Ycoord 各自保存數(shù)據(jù)點(diǎn) X 和 Y 的坐標(biāo)值或?qū)傩灾担?NAME 域用來(lái)保存結(jié)點(diǎn)描述信息 ， 即屬性 ( 例如薪水 )；Disc域表示結(jié)點(diǎn)識(shí)別的坐標(biāo)名 (也就是比較坐標(biāo)名 ) 。由于所有維的屬性在層間循環(huán) ， 所以樹(shù)的不同層上的屬性是不同的 。 ? 建議使用非聚集索引的場(chǎng)合為： ? ； ； c. order by 子句中使用了該列 。 聚集索引的缺點(diǎn)是對(duì)表進(jìn)行修改速度較慢 ， 這是為了保持表中的記錄的物理順序與索引的順序一致 ， 而把記錄插入到數(shù)據(jù)頁(yè)的相應(yīng)位置 ， 必須在數(shù)據(jù)頁(yè)中進(jìn)行數(shù)據(jù)重排 ， 降低了執(zhí)行速度 。 非聚集索引 ? 非聚集索引的頁(yè) ， 不是數(shù)據(jù) ， 而是指向數(shù)據(jù)頁(yè)的頁(yè) 。 ? SQL Server2022 在搜索數(shù)據(jù)值時(shí) ， 先對(duì)非聚集索引進(jìn)行搜索 ， 找到數(shù)據(jù)值在表中的位置 ， 然后從該位置直接檢索數(shù)據(jù) 。 ? 也可以在 lname（ 姓氏 ） 列和 fname（ 名字 ）列上創(chuàng)建聚集索引 ， 因?yàn)楣蛦T記錄常常是按姓名而不是按雇員 ID 分組和查詢(xún)的 聚集索引 ? 聚集索引的葉節(jié)點(diǎn)就是實(shí)際的數(shù)據(jù)頁(yè) ? 在數(shù)據(jù)頁(yè)中數(shù)據(jù)按照索引順序存儲(chǔ) ? 行的物理位置和行在索引中的位置是相同的 ? 每個(gè)表只能有一個(gè)聚集索引 ? 聚集索引的平均大小大約為表大小的 5%左右 聚集索引 ? select * from table where firstName = 39。 同樣 ， 如果對(duì)從表中檢索的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序時(shí)經(jīng)常要用到某一列 ， 則可以將該表在該列上聚集 （ 物理排序 ） ， 避免每次查詢(xún)?cè)摿袝r(shí)都進(jìn)行排序 ， 從而節(jié)省成本 。 但該索引可以包含多個(gè)列 （ 組合索引 ） 。 ? 注意 : 給一個(gè)表增加唯一約束的比較好的辦法是 ALTER TABLE ... ADD CONSTRAINT。 ? 如果索引聲明為唯一的 ， 那么就不允許出現(xiàn)多個(gè)索引值相同的行 。 如果從數(shù)據(jù)庫(kù)中釋放一個(gè)表 ， 則主索引被移去 。 索引 ? 順序索引 ? 基于值的順序排序 ? 散列索引 ? 基于將值平均分布到若干散列桶中 ? 索引評(píng)價(jià)指標(biāo) ? 訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型 ? 訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間 ? 插入時(shí)間 ? 刪除時(shí)間 ? 空間開(kāi)銷(xiāo) 主索引和輔助索引 ? 主索引 (primary index)、 輔助索引 (secondary index)；聚集索引 (cluster index)、 非聚集索引(noncluster index) branch_name balance 主索引 ? 主索引包含表中每條記錄的索引關(guān)鍵字并且當(dāng)未指定任何其他索引作為表主索引時(shí)的默認(rèn)索引 。 而當(dāng)某個(gè)進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)時(shí) ， 該緩沖區(qū)的計(jì)數(shù)器則會(huì)增加 。 它為每個(gè)緩沖區(qū)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器 ， 每隔一段時(shí)間則順序掃描緩沖池里的每一個(gè)緩沖區(qū) ， 檢查計(jì)數(shù)器 。 由于無(wú)法預(yù)測(cè)各頁(yè)面將來(lái)的使用情況 ， 只能利用 “ 最近的過(guò)去 ” 作為 “ 最近的將來(lái) ” 的近似 ， 因此 ，LRU置換算法是選擇最近最久未使用的頁(yè)面予以淘汰 。 該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單只需把一個(gè)進(jìn)程已調(diào)入內(nèi)存的頁(yè)面 ， 按先后次序鏈接成一個(gè)隊(duì)列 ， 并設(shè)置一個(gè)指針 ， 稱(chēng)為替換指針 ， 使它總是指向最老的頁(yè)面 。 但由于人目前還無(wú)法預(yù)知一個(gè)進(jìn)程在內(nèi)存的若干個(gè)頁(yè)面中 ， 哪一個(gè)頁(yè)面是未來(lái)最長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不再被訪(fǎng)問(wèn)的 ， 因而該算法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的 ，一般可以利用此算法來(lái)評(píng)價(jià)其它算法 。 ? RAID 10 集良好的可靠性和高性能于一身 . 選擇合適的 RAID級(jí)別 ? RAID 0 ? 無(wú)冗余拆分 ? RAID 1 ? 鏡像 ? RAID 5 ? 拆分＋校驗(yàn)碼 ? RAID 10 ? 拆分＋鏡像 選擇合適的 RAID級(jí)別 R e a d I n t e n s i v e020220400006000080000So ftR A I D 5R A I D 5 R A I D 0 R A I D 1 0 R A I D 1 Si n g l eD i s kThroughput (tuples/sec)選擇合適的 RAID級(jí)別 Wri te Int e nsiv e04080120160So ftR A I D 5R A I D 5 R A I D 0 R A I D 1 0 R A I D 1 Si n g l eD i s kThroughput (tuples/sec)選擇合適的 RAID級(jí)別 ? 日志文件 ? RAID 1 ? 容錯(cuò) ， 高寫(xiě)輸出率 ? 臨時(shí)文件 ? RAID 0 is appropriate. ? 無(wú)容錯(cuò) ， 高吞吐率 ? 數(shù)據(jù)以及索引文件 ? RAID 5適合于讀為主的應(yīng)用 ? RAID 10適合于寫(xiě)為主的應(yīng)用 磁盤(pán)還是內(nèi)存 ? 保持常用數(shù)據(jù)在內(nèi)存 ， 可以減少磁盤(pán) I/O， 但增加內(nèi)存代價(jià) ? 若一個(gè)頁(yè)面每秒被訪(fǎng)問(wèn) n次 ， 將它駐留在內(nèi)存節(jié)省 ? 保持一個(gè)頁(yè)面在內(nèi)存的代價(jià) n * priceperdiskdrive accessespersecondperdisk priceperMBofmemory pagesperMBofmemory 磁盤(pán)還是內(nèi)存 ? 5minute rule： 如果一個(gè)被隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面的使用頻率超過(guò)每 5分鐘一次 ， 那么它應(yīng)該被駐留在內(nèi)存 ? 1minute rule： 如果被順序訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面的使用頻率超過(guò)每 1分鐘一次 ， 那么它應(yīng)該被駐留在內(nèi)存 priceperdiskdrive=2022$/disk accessespersecondperdisk=64accesses/second/disk priceperMBofmemory=15$/MB_RAM pagesperMBofmemory=128pages/MB 2022 * 128/15/64/=266 緩沖區(qū)管理 ? 當(dāng)需要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)磁盤(pán)塊時(shí) ? 如果該塊已經(jīng)在緩沖區(qū)中 ， 返回塊在內(nèi)存中的地址 ? 如果塊不在緩沖區(qū)中 ? 緩沖區(qū)管理器為該塊在緩沖區(qū)中分配空間 ， 如果有必要 ，替換緩沖區(qū)中的其他塊 ? 如果被替換的塊被修改過(guò) ， 則將其寫(xiě)回磁盤(pán) ? 將所需的塊調(diào)入緩沖區(qū) ， 返回其在緩沖區(qū)的地址 緩沖區(qū)管理 ? 被釘住的塊 (pinned blocks) ? 不允許寫(xiě)回磁盤(pán)的塊 ? 當(dāng)一個(gè)塊上的更新正在進(jìn)行時(shí) ， 不允許寫(xiě)回磁盤(pán) ? 釘住被頻繁訪(fǎng)問(wèn)的小表 ? 塊的強(qiáng)制輸出 (forced output of blocks) ? 先寫(xiě)日志原則 ? 檢查點(diǎn) ? 提交事務(wù)的日志記錄 緩沖區(qū)管理 ：替換策略 ? LRU(最近最少使用 ) ? 如果必須替換一個(gè)塊 ， 則替換最近最少使用的塊 ? MRU(最近最常使用 ) ? 如果必須替換一個(gè)塊 ， 則替換最近最常使用的塊 SR ??對(duì)于 R中的每條元組 tr 對(duì)于 S中的每條元組 ts …… ? 一旦 R中的一個(gè)元組處理完 ， 就不會(huì)再使用它了 ， 應(yīng)該立即丟棄 (toss immediate) ? 當(dāng) S 中的一個(gè)元組被處理完 ， 只 有 其 他 S中的元組都被處理完后才會(huì)再用到它 ， 應(yīng)該采用 MRU 替換策略 ? 當(dāng)使用者第一次向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出查詢(xún)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí) ， 數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)先在緩沖區(qū)中查找該數(shù)據(jù) ,如果要訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)恰好已經(jīng)在緩沖區(qū)中 (稱(chēng)之為Cache Hit),那么就直接用緩沖區(qū)中讀取該數(shù)據(jù) . ? 反之如果緩沖區(qū)中沒(méi)有使用者要查詢(xún)的數(shù)據(jù)稱(chēng)之為 Cache Miss,這種情況下數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)先從磁盤(pán)上讀取使用者要的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū) ,使用者再?gòu)木彌_區(qū)讀取該數(shù)據(jù) . ? 很顯然 Cache Hit會(huì)比 Cache Miss時(shí)存取速度快 . OPTIMAL/FIFO ? OPTIMAL：最佳置換算法 。 另外 ， RAID 1是在只有少于 2個(gè)磁盤(pán)的環(huán)境下支持容錯(cuò)功能的唯一選擇 。 因此即使是當(dāng)前硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)塊損壞 ， 也可以通過(guò) XOR 校驗(yàn)值和其他硬盤(pán)上的同級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù) 。 一個(gè)數(shù)據(jù)塊是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集合 ， 比如一個(gè)文件就是一個(gè)典型的數(shù)據(jù)塊 。 ? RAID 3 在 RAID 2 基礎(chǔ)上成功地進(jìn)行結(jié)構(gòu)與運(yùn)算的簡(jiǎn)化 ， 曾受到廣泛的歡迎 ， 并大量應(yīng)用 。 ? RAID 3效果與 RAID 2一樣 ， 但只有一個(gè)磁盤(pán)的額外開(kāi)銷(xiāo) P RAID 3 ? RAID3校驗(yàn)盤(pán)只有一個(gè) ， 而數(shù)據(jù)與 RAID 0 一樣是分成條帶存入數(shù)據(jù)陣列中 ， 這個(gè)條帶的深度的單位為字節(jié)而不是 bit。 但由于數(shù)據(jù)是以位為單位并行傳輸 ， 所以傳輸率也相當(dāng)快 。 左邊的為數(shù)據(jù)陣列 ，右邊的陣列則是存儲(chǔ)相應(yīng)的漢明碼 ， 也是一位一個(gè)硬盤(pán) 。 漢明碼 ? 漢明碼的數(shù)量與數(shù)據(jù)位的數(shù)量之間的關(guān)系 :2P≥P+D+1 ， 其中 P 代表漢明碼的個(gè)數(shù) ， D 代表數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù) 。 檢 測(cè) 時(shí) ，P1+D8+D4+D1 的結(jié)果是偶數(shù) 4， 第一位糾錯(cuò)代碼為 0， 正確 。 ? 參照位置表 ， 漢明碼處理的結(jié)果就是 1010101 。 RAID 0： 無(wú)冗余拆分 RAID 1 ? 帶塊級(jí)拆分的磁盤(pán)鏡像 ? 容錯(cuò)性： 有 冗余類(lèi)型： 復(fù)制 讀性能： 低 隨機(jī)寫(xiě)性能： 低 連續(xù)寫(xiě)性能： 低 需要的磁盤(pán)數(shù)： 只需 2個(gè)或 2*N個(gè) 可用容量： 只能用磁盤(pán)容量的 50% ? 一般用于類(lèi)似于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中日志文件存儲(chǔ)的應(yīng)用場(chǎng)合 。 磁臂僅移動(dòng)到請(qǐng)求的最外道就回轉(zhuǎn) 。 磁頭從 53號(hào)磁道開(kāi)始移動(dòng) ， 按照 3