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BCC-2013-1
Organização de ArquivosIntrodução
AULA 4Profa. Sandra de Amo
GBC053 – BCC2013-1
BCC-2013-1
Estudaremos nesta aula
Part I : Como os dados são organizados dentro dos arquivos
Arquivos de indice O que é um arquivo de índice ? Funcionamento geral
Parte II: Organização: indice ordenado versus hash Tipos principais de arquivos de índices:
agrupados, densos, primários, secundários, compostos, ...
Indices agrupados
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Dados, indices, índices, índices, ...
DADOS
Consulta: Me dê o livro Database Systems – Ramakrishnan/Gehrke
Indice
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Arquivos de Indice
ridA D E F
chave
a d e fa d e fa d e f
(12,1)(18,5)(22,4)
rid A B C D E F G
a b1 c1 d e f g1(12,1)
a b2 c2 d e f g2(18,5)
a b3 c3 d e f g4(22,4)
Arquivo de Indice
Arquivo de DadosEndereços obtidos no diretório de arquivos e no diretório de slots das páginas
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Dinâmica geral dos Arquivos de Indice Busca no arquivo de indice:
Páginas deste arquivo são organizadas de modo a permitir a localização rápida das entradas com uma dada chave.
Uma vez encontradas rapidamente estas entradas no arquivo de índice, já temos os endereços dos registros de dados associados (seu rid = (N,X)).
O local exato no disco onde se encontra a página de número N é encontrado através do diretório de arquivos do disco: fornece o endereço da header page do arquivo.
O local exato na página N onde se encontra o slot X do registro procurado é obtido através do diretório de slots da página N
BCC-2013-1
Como encontrar um registro num Arquivo A conhecendo o rid do registro?
Rid = (12, 3) Vai no diretório de arquivos no disco e procura o
registro correspondente ao arquivo A, para obter o ponteiro para o primeiro bloco do arquivo.
Calcula o endereço do 12º bloco e posiciona a cabeça de leitura neste endereço.
Transfere o 12º bloco para o buffer pool Processador de consultas consulta o diretório de slot
da página 12 e procura o endereço do registro contido no slot 3, bem como o tamanho (L) do registro contido neste slot.
Vai para este endereço de memória e lê L bytes.
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Como encontrar um registro num Arquivo A caso não se conheça o rid do registro?
Vai no diretório de arquivos no disco e procura o registro correspondente ao arquivo A, para obter o ponteiro para o primeiro bloco do arquivo.
Transfere um a um cada bloco do arquivo para o buffer pool.
Cada bloco transferido é escaneado sequencialmente pelo processador de consultas até encontrar o registro procurado.
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Arquivos de Indice Otimiza a procura de registros em arquivos, pois o arquivo de indice
contém o rid dos registros.
Através do rid encontra-se facilmente os registros de dados completos nos arquivos.
No arquivo de índice, cada registro é da forma (valores_chave,rid) Chave = conjunto de atributos
Se chave contém chave candidata do arquivo, então chave determina unicamente o rid
Caso contrário, uma mesma chave pode acessar diversos rids.
Exemplo : se chave = {Salário}
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Como as informações são obtidas rapidamente no arquivo de indice ?
Métodos de Acesso
Técnicas de organização das páginas dos arquivos de índices
B+TreesTabelas Hash
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Catálogo do Sistema
Metadados
Descrição dos dados e índices
Informações sobre visões
Catálogo = conjunto de relações (arquivos) contendo todas as informações sobre os arquivos sendo utilizados pelo sistema.
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Catálogo do Sistema Arquivos « Relações », « Atributos », « Restrições », ...
Nome da relação, nome do arquivo , estrutura do arquivo Nomes e tipos dos atributos Nome do índice Restrições de Integridade (chave primária, estrangeira) Guardam inclusive registros correspondentes às relações
« Relações », « Indices », « Atributos », « Visões », ...
Arquivo « Indices »
Nome e estrutura de cada índice Chave de cada índice
Arquivo « Visões » Nome e código
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Exemplo
Cat-Atributos
Nome-Atributo Nome-Relação Tipo Posição
Nome-Atributo Cat-Atributos string 1
Nome-Relação Cat-Atributos string 2
Tipo Cat-Atributos string 3
Posição Cat-Atributos string 4
IdE Estudantes string 1
E-mail Estudantes string 2
Idade Estudantes integer 3
IdC Cursos string 1
NomeC Cursos string 2
BCC-2013-1
Resumo: Arquivo de Indice
O que é ? estrutura auxiliar projetada para agilizar
operações de busca, inserção e deleção
Em que consiste ? Uma coleção de registros Uma chave de busca k Cada entrada contém informação suficiente para
localizar registros de dados contendo a chave de busca k.
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Vantagens
Tamanho: normalmente é bem menor do que o arquivo de dados
Organização optimizada: pode ser sequencial, ordenado ou hashed
Método de Acesso rápido: pode ser estruturado usando uma b-tree ou hash (estático, dinâmico)
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O que armazenar em um índice ?
Registro de Dados =
Chave Rid + Registro do indice = Chave do índice !!
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Indice: como são os registros ?
Alternativa 1 Entrada = registro inteiro de dados Neste caso, a única vantagem do índice é a forma como é
organizado: ordenado, hash, com método de acesso ou não Alternativa 2
Entrada = (k,rid), k = chave Chave = conjunto de atributos
Alternativa 3 Entrada = (k, lista de rids) Vantagem: ocupa menos espaço. Uma chave acessa
diversos registros no arquivo de dados Desvantagem: registro de tamanho variável
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Como organizar as entradas do índice ?
Entrada = registro
Entradas podem ser ordenadas Entradas podem ser organizadas por Hash
BCC-2013-1
Organização por Hash Páginas do arquivo de índice são agrupadas por buckets
Bucket é determinado aplicando-se uma função h ao campo de procura
Exemplo: estamos procurando todos os empregados de salário = 5000Como encontrá-los rapidamente ?
Indice organizado por hash no campo SalárioFunção hash: mod 3Onde estão os rids dos empregados com salário = 5000 ?5000 mod 3 = 2 Resposta: bucket 2
Bucket 1 Bucket 2 Bucket 3
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Exemplo de Indice
Paulo, 44, 2000
Pedro, 35, 2000
Carlos, 44, 2000
José, 40, 2500
João, 35, 3000
Ilmério, 40, 3500
Rodrigo, 40, 3500
Maria, 30, 4000
Sara, 35, 4000
Sabrina, 31, 5000
2000
2000
2000
2500
3000
3500
4000
3500
4000
5000
Registros de dadosEntradas : organizadasde forma ordenada
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Exemplo de Indice organizado por Hash
Paulo, 44, 2000
Pedro, 35, 2000
Carlos, 44, 2000
José, 40, 2500
João, 35, 3000
Ilmério, 40, 3500
Rodrigo, 40, 3500
Maria, 30, 4000
Sara, 35, 4000
Sabrina, 31, 5000
2000
2000
2000
2500
5000
3000
3500
3500
4000
Registros de dadosEntradas
H
4000
H(sal) = 01
H(sal) = 11
H(sal) = 00
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Tipos de indices
Relação entre a maneira como são organizados os dados no índice e no arquivo de dados
Agrupado – não agrupado Densos – esparsos Primários – secundários Simples - compostos
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Indices Agrupados
Agrupados : a ordem dos registros é compatível com a ordem das entradas no arquivo de índice.
Se entrada é do tipo (chave, rid) e o índice é agrupado então os registros de dados são ordenados por chave.
Somente um índice agrupado do tipo (chave,rid)
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Exemplo de Indice Agrupado
Paulo, 44, 2000
Pedro, 35, 2000
Carlos, 44, 2000
José, 40, 2500
João, 35, 3000
Ilmério, 40, 3500
Rodrigo, 40, 3500
Maria, 30, 4000
Sara, 35, 4000
Sabrina, 31, 5000
2000
2000
2000
2500
3000
3500
4000
3500
4000
5000
Registros de dadosEntradas
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Exemplo de Indice não agrupado
Paulo, 44, 2000
Pedro, 35, 2000
Carlos, 44, 2000
José, 40, 2500
João, 35, 3000
Ilmério, 40, 3500
Rodrigo, 40, 3500
Maria, 30, 4000
Sara, 35, 4000
Sabrina, 31, 5000
2000
2000
2000
2500
5000
3000
3500
3500
4000
Registros de dadosEntradas
H
4000
H(sal) = 01
H(sal) = 11
H(sal) = 00
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Exemplo de Indice agrupado
Paulo, 44, 2000
Pedro, 35, 2000
Carlos, 44, 2000
José, 40, 2500
João, 35, 3000
Ilmério, 40, 3500
Rodrigo, 40, 3500
Maria, 30, 4000
Sara, 35, 4000
Sabrina, 31, 5000
2000
2000
2000
2500
5000
3000
3500
3500
4000
Registros de dadosEntradas
H
4000
H(sal) = 01
H(sal) = 11
H(sal) = 00
BCC-2013-1
Vantagens e desvantagens
Desvantagem : grande overhead para mover registros a fim de preservar a ordem depois de inserções e deleções.
Vantagem : Seleções do tipo = ou <> são altamente otimizadas caso os registros sejam ordenados de acordo com a chave do indice. Rids das entradas apontam para registros contíguos, menos
páginas são manipuladas.