Физически последовательное размещение

Если древовидные структуры можно представить без избыточности с помощью физически последовательного размещения, то для сетевых структур это обычно невозможно. Однако в некоторых случаях может оказаться удобным представить один набор связей типа «исходный — порожденный» путем физически последовательного размещения, а для остальных связей использовать другой метод. Например, можно использовать физически последовательное размещение для представления связей А и С.

В этом примере связи между В и С реализуются с помощью множественных указателей на порожденные записи, указателей на исходные записи и указателей на порожденные и подобные записи.

 

 

Для множественных указателей на порожденные записи требуются списки указателей переменной длины; для указателей на порожденные и подобные записи необходимы длинные цепочки.

Обычно для представления сетевых структур физически последовательное размещение не применяется.

Использование указателей

Если для реализации сетевых структур используются указатели, то они должны представлять все связи, причем какие-то записи должны называться исходными, а какие-то — порожденными.

На практике могут использоваться много различных вариантов конфигураций указателей. На рис. 4.15 показаны кольцевые структуры, в которых имеются указатели на исходные, порожденные и подобные записи.

Однако, если какая-нибудь связь между записями относится к типу «многие ко многим», то названные три метода физического представления сетевых структур оказываются непригодными. Более того, если в простых сетевых структурах на предыдущих рисунках для хранения указателей на исходные записи требовался один или два указателя в каждой записи, то здесь необходимы списки указателей переменной длины.

Основной проблемой, возникающей при организации встроенных списков указателей переменной длины, является сложность их ведения. При обновлении файла должна существовать возможность сокращения и удлинения списков, что обычно приводит к необходимости периодической реорганизации. Реорганизация является

сложной задачей, поскольку при перемещении записей должны быть изменены многие указатели.

Эта проблема частично. решается, если использовать символические указатели, которые не изменяются при перемещении записей. Однако их применение отражается на механизме адресации и при поиске записей в файле: система затрачивает на поиск записей больше времени, чем при использовании прямых указателей.

Рассматриваемые ранее структуры в основном ориентированы на то, чтобы связи между данными хранились вместе с самими данными. Такое объединение реализовалось, например, агрегированием данных или введением ссылочного аппарата, фиксирующего семантические связи, непосредственно в записи данных.

Табличная форма представления информации является наиболее распространенной и понятной. Кроме того, такие семантически более сложные формы, как деревья и сети, путем введения некоторой избыточности могут быть сведены к табличным. При этом связи между данными также будут представлены в форме двумерных таблиц.

Такой реляционный подход, в основе которого лежит принцип разделения данных и связей, обеспечивает с одной стороны независимость данных, а с другой — более простые способы реализации хранения и обновления.

На рис. 4.17 и 4.18 приведен пример разделения линейных записей исходной таблицы «Штатное расписание факультета» на связи и собственно данные.

В разделенном варианте получены три таблицы бинарных отношений для трех вторичных ключей и одна таблица отношений в не инвертированной форме, но упорядоченная по первичному ключу. Каждое значение элемента данных представлено в одном экземпляре и имеет идентификатор. Связи элементов данных также выделены в таблицы отдельно.

Такое представление обладает следующими важными свойствами:

• каждый элемент таблицы — это один элемент данных;

• таблица не содержит одинаковых строк, т. е. содержащих попарно равных значений элементов данных;

• столбцы таблицы однородны и могут быть однозначно идентифицированы именованием.

Для более сложных случаев, например, древовидных структур,

для устранения зависимости от путей вводятся дополнительные ключевые элементы данных.

Следует отметить, что дублирование некоторых элементов в таблицах является логическим и не обязательно повлечет дублирование на физическом уровне, так как можно воспользоваться указателями.

Однородность реляционных баз данных, построенных на основе бинарных отношений, обеспечивает:

• унифицированность средств работы с базой: необходимы только средства для работы с бинарными таблицами;

• простоту расширения состава логической записи.

В то же время для получения ответа по комплексному запросу необходимо обращаться к нескольким таблицам.

21. Архитектура файловой организации баз данных (файл-ориентированная организация данных, страничная организация данных)?

Файловая структура и система управления файлами являются прерогативой операционной среды, поэтому по отношению к базам данных, ориентированным на работу с элементами данных и высокую интенсивность обмена, эффективность операций ввода-вывода будет не оптимальна: стандартный язык СУБД намного богаче, чем набор операций файловой системы.

Прямое использование файловой системы для организации хранения и доступа к данным оказывается менее эффективным, поскольку при выполнении каждого обращения к диску со стороны СУБД в работу включается дополнительный слой системного ПО. Хранение данных в файловой системе приводит также к определенной потере емкости памяти. Файловая система, например Unix, потребляет примерно 10% от форматированной емкости дисков для метаданных о файлах и файловой системе. Более того, файловая система резервирует некоторое пространство, чтобы обеспечить быстрый поиск свободного пространства в случае расширения файлов.

Это послужило причиной того, что СУБД берут на себя непосредственное управление внешней памятью, минимально используя файловую систему ОС.