Speicher

Speicherverwaltung
•
•
•
•
•
•
Bereitstellen von Speicherplatz bei insert und update
Logische Dateneinheiten
Auskunft über Speicherplatz
Indizes
Bäume
Hash-Funktionen
Worzyk
FH Anhalt
Datenbanksysteme für FÜ WS 2004/2005
Speicher - 1
Speicherverwaltung
ta_angebot
Angebots Kunden Erstell Bearbeiter Angebot_bis
#
#
datum
_datum
Angebotstext
CREATE TABLE ta_angebot
(angebots# CHAR(7),
kunden# NUMBER(4),
erstelldatum DATE,
bearbeiter CHAR(5),
angebot_bis_datum DATE,
angebotstext char(120));
Worzyk
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Speicher - 2
Was passiert im Speicher?
insert into ta_angebot (Angebots#,
Kunden#, Erstelldatum, Bearbeiter)
values ('W040/94', 0002, sysdate,
'RF');
update ta_angebot
set Angebot_bis_Datum =
to_date(940530,'YYMMDD'),
Angebotstext = 'Dieses Angebot
ist kein Aprilscherz';
Worzyk
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Speicher - 3
Logische Dateneinheiten
• Datenblock, in unserem Fall 4 Kbytes groß, entspricht
einer Page im Hauptspeicher
• Extent
• Segment
• Tablespace
Worzyk
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Speicher - 4
Datenblock
Header
Tabellenverzeichnis
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
19940530| Dieses Angebot ist kein Aprilscherz
Zeilendaten
W039/94|0001|19940322|MW
W040/94|0002|19940401|RF
Worzyk
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Speicher - 5
Extent
• besteht aus mehreren zusammenhängenden
Datenblöcken.
• ist die Einheit, in der neuer Speicherplatz zugewiesen
wird.
• wird erst wieder freigegeben, wenn das dazugehörende
Schema mit DROP gelöscht wird.
• Beim Anlegen wird der vorhandenen freien Speicherplatz
optimal ausgenutzt.
Worzyk
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Speicher - 6
Header
EXTENT
Tabellenverzeichnis
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
19940530| Dieses Angebot ist kein
Zeilendaten
W039/94|0001|19940322|MW
W040/94|0002|19940401|RF
Extent
Header
Tabellenverzeichnis
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
Zeilendaten
Worzyk
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Speicher - 7
Segment
Ein Segment ist die Zusammenfassung
aller Extents einer logischen Speicherstruktur.
Worzyk
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Speicher - 8
Segment
Header
Tabellenverzeichnis
Segment für ta_angebot
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
Extent
Extent
Extent
Zeilendaten
Header
Tabellenverzeichnis
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
Zeilendaten
Worzyk
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Speicher - 9
Segmentarten
• Datensegmente
• Indexsegmente
• Rollback-Segmente
• temporäre Segmente
Worzyk
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Speicher - 10
temporäre Segmente
• Bei der Bearbeitung können Zwischenergebnisse anfallen, die in
temporären Segmenten gespeichert werden. Beispiele:
• CREATE INDEX
• SELECT ... ORDER BY
• SELECT ... DISTINCT
• SELECT ... GROUP BY
• Joins
• Unterabfragen
Worzyk
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Speicher - 11
Tablespace
• steuert die Belegung von Plattenspeicher
• ordnet Benutzern bestimmte Speicherplatzquoten zu
• steuert die Verfügbarkeit von Daten, indem bestimmte
Tablespaces OFFLINE gesetzt werden.
• ermöglicht, Teilsicherungen und -wiederherstellungen
durchzuführen.
• verteilt Daten und Indizes unter Performance-Gesichtspunkten
Worzyk
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Speicher - 12
Tablespace
Table space
Header
Tabellenverzeichnis
Segment für ta_probe
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
Extent
Extent
Extent
Zeilendaten
Header
Tabellenverzeichnis
Zeilenverzeichnis
Freier
Speicherplatz
Zeilendaten
Rollback
Segment
Worzyk
FH Anhalt
Index Segment
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Speicher - 13
Abfrage nach Tablespaces
select substr(file_name,1,45) "file",
bytes,
substr(tablespace_name,1,15)
"tablespace"
from sys.dba_data_files;
Worzyk
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Speicher - 14
vorhandene Tablespaces
file
BYTES tablespace
--------------------------------------------- --------- -------------/applications/oracle/oradata/prod/system01.db 183500800 SYSTEM
/applications/oracle/oradata/prod/oemrep01.db
5242880 OEM_REPOSITORY
/applications/oracle/oradata/prod/rbs01.dbf
31750144 RBS
/applications/oracle/oradata/prod/temp01.dbf
10485760 TEMP
/applications/oracle/oradata/prod/users01.dbf 10485760 USERS
/applications/oracle/oradata/prod/indx01.dbf
10485760 INDX
/applications/oracle/oradata/prod/reposi01.db 419430400 TS_REPOSITORY
/applications/oracle/oradata/prod/drsys01.dbf 83886080 DRSYS
/applications/oracle/oradata/prod/rs_temp.dbf 62914560 TS_TEMP
/applications/oracle/oradata/prod/system02.db 41943040 SYSTEM
/applications/oracle/oradata/prod/lehre01.dbf 41943040 TS_LEHRE
Worzyk
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Speicher - 15
Indizes
• Zur Unterstützung von Suchvorgängen
• nach einem Auswahlkriterium sortiert und enthalten die
Adresse des entsprechenden Datensatzes
• werden als B*-Bäume abgelegt
Worzyk
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Speicher - 16
Bäume
Definition
Ein Baum ist eine Menge von Punkten (Knoten) und gerichteten
Verbindungen (Kanten), die eine Vorgänger-Nachfolger Relation
definieren mit:
genau einem Knoten, der keinen Vorgänger und beliebig viele
Nachfolger hat
beliebig vielen Knoten, die genau je genau einen Vorgänger und
beliebig viele Nachfolger haben
Worzyk
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Speicher - 17
Bäume
Definition
Wurzel: erstes Element des Baumes
Sohn: Nachfolger eines Knoten
Vater: Vorgänger eines Knoten
innerer Knoten: hat sowohl Vorgänger als auch Nachfolger
Blatt oder Blattknoten: hat keine Nachfolger
Worzyk
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Speicher - 18
Bäume
Definition
Geordneter Baum: Die Söhne eines jeden Knotens sind angeordnet
Ordnung: Maximale Anzahl der Söhne eines Knotens
Binärer Baum: geordneter Baum mit der Ordnung 2
Worzyk
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Speicher - 19
Bäume
Definition
Pfad: Folge von Knoten, die der Vater-Sohn Beziehung genügen
Länge eines Pfades: Anzahl der Kanten entlang eines Pfades
Höhe: Maximale Pfadlänge zwischen Wurzel und Blättern
Tiefe: Pfadlänge eines Knotens zur Wurzel
Niveau: Alle Knoten mit gleicher Tiefe
Worzyk
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Speicher - 20
Bäume
Definition
Vorgänger
Nachfolger
Wurzel
Innerer
Knoten
Höhe des
Baumes
Pfad der Länge
3
Blätter
Worzyk
FH Anhalt
Ordnung > 2
B-Baum
Ordnung = 2
Binär-Baum
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Speicher - 21
Binäre Bäume
Beispiel
106
62
12
115
71
9
58
6
73
47
45
24
127
102
46
Worzyk
FH Anhalt
131
94
Nullzeiger
88
33
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Speicher - 22
Bäume
suchen
Algorithmus:
gibt es noch einen Teilbaum zu durchsuchen
nein -> nicht gefunden
ist der Schlüssel kleiner als die Wurzel (des Teilbaumes)
ja -> linken Teilbaum durchsuchen
ist der Schlüssel größer als die Wurzel (des Teilbaumes)
ja -> rechten Teilbaum durchsuchen
gefunden
Worzyk
FH Anhalt
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Speicher - 23
Bäume
einfügen
Algorithmus:
Nullzeiger (= Noch keine Wurzel vorhanden)
ja -> Schlüssel einfügen, linker u. rechter Sohn = Nullzeiger
ist der Schlüssel kleiner als die Wurzel (des Teilbaumes)
ja -> im linken Teilbaum einfügen
ist der Schlüssel größer als die Wurzel (des Teilbaumes)
ja -> im rechten Teilbaum einfügen
Schlüssel schon vorhanden
Worzyk
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Speicher - 24
Binäre Bäume
entfernen
Algorithmus
Kein Sohn vorhanden -> entfernen
einen Knoten als Sohn -> den zu entfernenden Knoten durch den
Sohn ersetzen
zwei Teilbäume als Söhne -> durch das Minimum des rechten
Teilbaumes ersetzen
Worzyk
FH Anhalt
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Speicher - 25
Binäre Bäume
Beispiel
106
12
62
115
71
9
58
6
47
73
72
46
45
24
Worzyk
FH Anhalt
131
127
102
94
Nullzeiger
88
33
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Speicher - 26
Binäre Bäume
Anwendungsbeispiel Syntax
x:=(-b+(-b2-4*a*c)0.5)/(2*a)
:=
x
/
+
*
-
2
b
-
0.5
*
b
Worzyk
FH Anhalt
2
*
4
c
a
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Speicher - 27
a
Binäre Bäume
Anwendungsbeispiel Index
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Codd Dijkstra Floyd Lehmann Lovelace Turing Weizenbaum Wirth Zuse
1923 1930
1943 1921
1815
1912
1923
1934 1910
1923
1
1912
6
1815
5
1921
4
1910
9
Worzyk
FH Anhalt
1923
7
1934
8
1930
2
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Speicher - 28
1943
8
Binäre Bäume
Anwendungsbeispiel
Spielbaum
A.K. Dewdney: Der Turing Omnibus
Worzyk
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Speicher - 29
B-Bäume
Ein B-Baum mit N-1 Schlüsseln hat N Blätter
Höhe 1:
I S1
I S2
. . . Sn
I
Höhe h:
I S1
I S1
I S2
Worzyk
FH Anhalt
...
Sn
I
I S2
I S1
I S2
. . . Sn
...
I
Sn
I
I S1
I S2
...
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Speicher - 30
Sn
I
B*-Bäume
Prinzip
• B*-Bäume:
– nur Datenblöcke mit höchstem Rang enthalten Schlüssel +
Daten
– alle anderen Datenblöcke Schlüssel und Zeiger, aber keine
weiteren Daten
Worzyk
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Speicher - 31
Hashverfahren
Berechnung des Speicherplatzes aus dem Schlüssel
Beispiel: die erste Ziffer gibt den Speicherplatz an
106
62
12
9
106
12
115
131
102
127
58
71
24
46 115
33
45
6
46
45
47
73
24 131
58
6
62
47 102
71
73
33 127
94
88
Es gibt mehrfach belegte Speicherplätze
Worzyk
FH Anhalt
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Speicher - 32
88
9
94
Hashverfahren
Divisions-Rest-Methode
h(k) = k mod(N)
106
62
102
N=20
N=29
62
58
88
12
9
24
62
33
58
71
46 115
45 106 47
46 127
6
6 94
88
45
6
73
24 131
47 102
9
71
11
12
73
33
94 115
9
127
12
71
73
131
102
33 127
94
88
18
45
46
47 106
24
Für N haben sich Primzahlen ausgezeichnet bewährt
Worzyk
FH Anhalt
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Speicher - 33
115
Zusammenfassung
• Speichereinheiten
– Datenblock
– Extent
– Segment
– Tablespace
• Suchen über Index
• Index wird als Baum gespeichert
Worzyk
FH Anhalt
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Speicher - 34