数据库物理存储结构讲解
新第6章物理存储结构资料讲解
2020/6/20
物理存储结构的构成
数据库
数据 文件
控制 文件
ห้องสมุดไป่ตู้
重做日 志文件
初始化 文件
跟踪 文件
归档 文件
口令 文件
2020/6/20
• 数据文件：用于存储数据库中所有数据； • 控制文件：用于记录和描述数据库的物理存储结构信息； • 重做日志文件：用于记录外部程序（用户）对数据库的修改操作； • 初始化参数：用于设置数据库启动时参数初始值； • 跟踪文件：用于记录用户进程、数据库后台进程的运行情况； • 归档文件：用于保存已经写满的重做日志文件； • 口令文件：用于保存具有SYSDBA，SYSOPER权限的用户名和SYS
2020/6/20
• (3)启动数据库到MOUNT状态 – STARTUP MOUNT
• (4)执行ALTER DATABASE RENAME FILE…TO语句更新数据文件 名称或位置。 – ALTER DATABASE RENAME FILE 'D:\Oracle\oradata\orcl\userdata02.dbf', 'D:\Oracle\oradata\orcl\tools01.dbf' TO 'D:\Oracle\oradata\userdata02.dbf', 'D:\Oracle\oradata\orcl\tools001.dbf';
– 把不同存储内容的数据文件放置在不同的硬盘上，可以并行访问 数据，提高系统读写的效率。
– 初始化参数文件、控制文件、重做日志文件最好不要与数据文件 存放在同一个磁盘上，以免数据库发生介质故障时，无法恢复数 据库。
数据库的存储结构ppt课件
4
撰写“学习小结”应注意的问题
不要单纯抄书，应从自己的理解去写，应 有自己的心得体会。谈这些技术的特点和 应用范围
字数在5000字左右
5Hale Waihona Puke 第六章数据库的存储 结构1
主要内容
物理存储介 质
文件组织 文件结构 索引技术 散列技术 多键访问 小结
2
本章学习形式
自学 撰写“学习小结”
3
“学习小结”内容：
物理存储介质层次和磁盘的性能 两种文件组织形式；什么是分槽式页结构 四种文件结构及他们的比较 主索引技术和辅助索引技术各有哪些 B和B+树索引文件的异同 解释散列技术、散列索引以及散列结构 两种多键访问技术；网格文件和分区散列
数据库物理结构设计
调整方法：通过数据库管理系统提供的工具或命令修改数据块大小
注意事项：调整数据块大小需要谨慎过大或过小都可能影响数据库的性 能和稳定性
调整数据库文件大小
确定数据库文件大小：根据实际需求确定数据库文件的大小。 调整数据库文件大小：在数据库管理系统中调整数据库文件的大小。 监控数据库文件大小：定期监控数据库文件的大小确保有足够的空间存储数据。 优化数据库文件大小：根据数据库的使用情况优化数据库文件的大小提高数据库的性能。
定义：网络附加存储是一种将存储设备通过以太网连接到计算机网络的 技术
特点：易于管理和维护支持多种操作系统可扩展性强
应用：适用于需要共享大量数据的企业环境如文件服务器、备份系统等
优点：易于部署和管理支持多种协议可扩展性强安全性高
缺点：性能受限于网络带宽可能存在数据安全问题
发展趋势：随着云计算和虚拟化技术的发展NS技术也在不断演进以满 足企业对数据存储和管理的需求。
案例三：某政府机构数据库物理结构设计
案例背景：某政 府机构需要建立 一个高效、可靠 的数据库系统以 支持其业务运营 和决策分析
案例目标：通过 对数据库物理结 构进行合理设计 提高数据库系统 的性能、可靠性 和安全性
案例实施：根据 业务需求和数据 特点对数据库的 存储结构、文件 组织、索引结构 等方面进行详细 设计并采用先进 的技术和工具进 行实现
数据库文件大小
数据库文件大小是指数据库在物理存储设备上所占用的空间大小 数据库文件大小受多种因素影响如数据量、索引、日志文件等 数据库文件大小可以通过数据库管理系统提供的工具进行查询和监控 数据库文件大小过大可能导致性能下降需要定期进行优化和维护
数据库的逻辑结构与物理结构
数据库的逻辑结构与物理结构
数据元素之间的相互联系⽅式称为数据的逻辑结构。
数据的逻辑结构是对数据元素之间逻辑关系的描述，它可以⽤⼀个数据元素的集合和定义在此集合上的若⼲关系来表⽰。
数据的逻辑结构经常被简称为数据结构。
按照数据的逻辑结构来分，有两种形式：线性结构和⾮线性结构。
线性结构是指除第⼀个和最后⼀个数据元素外，每个数据元素有且只有⼀个前驱元素和⼀个后继元素，⽽⾮线性数据结构则会有零个或多个前驱元素和零个或多个后继元素。
数据元素在计算机中的存储表⽰⽅式称为数据的存储结构，也称物理结构。
任何需要计算机进⾏管理和处理的数据元素都必须⾸先按某种⽅式存储在计算机中，数据存储结构能正确地表⽰出数据元素间的逻辑关系。
按照数据的存储结构来分，有两种类型：顺序存储结构和链式存储结构。
顺序存储结构是把数据元素存储在⼀块连续地址空间的内存中，其特点是逻辑上相邻的数据元素在物理上（即内存存储位置上）也相邻，数据间的逻辑关系表现在数据元素的存储位置关系上。
链式存储结构的关键是使⽤节点，节点是由数据元素域与指针域组合的⼀个整体，指针将相互关联的节点衔接起来。
其特点是逻辑上相邻的元素在物理上不⼀定相邻，数据间的逻辑关系表现在节点的衔接关系上。
数据的逻辑结构是从逻辑关系⾓度观察数据，它与数据的存储⽆关，是独⽴于计算机的。
⽽数据的存储结构是逻辑结构在计算机内存中的实现，它是计算机处理的逻辑。
数据的物理存储结构和逻辑存储结构
数据的物理存储结构和逻辑存储结构数据的存储结构是指数据在计算机内部存储的方式，通常包括物理存储结构和逻辑存储结构。
其中，物理存储结构指的是数据在物理介质上的存储方式，而逻辑存储结构则指的是数据在逻辑层面上的存储方式。
一、物理存储结构1. 磁盘存储结构磁盘作为计算机存储数据最常用的介质，其物理存储结构包括派生区、分区和磁道。
分区可以被进一步分为多个扇区，每个扇区包含了特定大小的数据块。
数据在磁盘上的存储方式取决于操作系统如何管理磁盘的分区和扇区。
2. 光盘存储结构光盘存储结构通常被分为引导区、文件区和根目录区。
引导区包含操作系统程序的启动代码。
文件区可包含多个不同类型的数据文件，每个文件都被分配了一个特定的文件头和文件尾，文件头包含文件的元数据，如文件名、大小和创建时间等，文件尾部包含空数据块。
3. 固态硬盘存储结构固态硬盘存储结构与传统机械硬盘有所不同，它采用了一种称为闪存的非易失性存储技术。
固态硬盘没有物理的磁盘或了磁头，取而代之的是闪存芯片和控制器芯片。
数据存储在闪存中，其存储方式更加简单，容易实现高速访问。
二、逻辑存储结构逻辑存储结构是计算机中按照逻辑结构划分的数据存储方式。
常见的逻辑存储结构包括：1. 文件类型结构文件是计算机系统中最基本的数据单位，文件类型结构把文件存储组织成一种层次结构。
在这种结构中，每个文件都是一个独立的单元，它们之间使用树形结构进行组织。
每个文件都包含了文件头、数据和文件尾。
文件头包含文件名、文件长度、文件创建时间和修改时间等元数据，文件尾记录着文件的结束符。
2. 关系型数据库结构关系型数据库是一种经典的逻辑存储结构，它把数据存储组织成一个或多个表格。
每个表格都包含若干行数据，每一行数据称为一条记录。
表格中的每一列都包含了特定的数据元素，称为字段。
表格之间可以通过外键进行关联。
3. 对象型数据库结构对象型数据库是一种基于面向对象编程思想的逻辑存储结构。
它把数据存储组织成一种对象，并通过对象之间的继承、组合和关联等方式相互关联。
物理存储结构
记录1 记录2 记录3 间接寻址项的
间接寻址空间 值表示记录到
块
5 4 3 2 1 块首的字节数
寻址空间存有若干整数，第i个整数称为第i个间接寻址项的值， 表示第i条记录首部到块首的距离。外部访问记录使用间接地 址，即(块号,间接寻址项号)。若记录在块内移动，只须修改其 间接寻址项的值。其间接地址不必改变，维护工作简单方便。
0 根
1
01打头
指向对应的数据块。 动态HASH结构的更新：
1 内结点
10打头
开始时树仅有一个叶点，对应一个数
0
据块。记录的增加使块溢出，树变成
1
一根两叶，对应两个数据块。原数据
块每条记录视其HASH域值首位是0是1，
分配到两个数据块之一。记录的不断
加入，使树不断以局部分裂方式扩展。
11打头
数据文件 的磁盘块 集合
I51
桶 桶号 块址
目 录 表
0
1
磁 盘 块
集
N-1
合
I52 二.动态HASH方法
二叉树HASH 桶目录
0000打头
特点：桶目录采用二叉树形式。叶
结点数与数据块的数目相等。
0
树结点储存的信息： 内结点：存储两个搜索指针，
01
叶 0001打头 001打头
分别指向0下层和1下层 叶结点：存储一个块指针，
接下页
I21
磁盘文件的三种存储方法
(1)连续存储： 文件块按逻辑序存入物 理邻接的磁盘块中。存 取整个文件速度最快。
文件块1存入磁盘块i 文件块2存入磁盘块i+1 文件块3存入磁盘块i+2
(2)链接存储： 每个文件块增设指针指 向下一文件块所在的磁 盘块。此法便于扩充。 但因磁头的机械运动较 复杂，故访问速度慢。
数据库物理存储格式-概述说明以及解释
数据库物理存储格式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述数据库物理存储格式是指数据库在磁盘上的实际存储方式和结构。
在数据库管理系统中，物理存储格式是为了有效地组织和管理数据而设计的。
它直接影响着数据库的性能、可扩展性和数据的访问速度。
数据库物理存储格式一般包括以下几个方面：1. 存储结构：数据库物理存储格式使用一种特定的数据结构来组织和存储数据。
常见的存储结构包括表空间、页、块等，它们按照一定规则组织数据，以提高数据的访问效率和存储空间的利用率。
2. 存储方式：数据库物理存储格式可以采用不同的存储方式来存储数据。
常见的存储方式有堆文件、索引文件、分区存储等。
不同的存储方式适用于不同的数据操作场景，可以提高查询效率、降低存储成本等。
3. 数据布局：数据库物理存储格式还涉及到数据在磁盘上的分布方式。
合理的数据布局可以减少数据的碎片化，提高数据的访问效率。
常见的数据布局包括顺序存储、散列存储、索引存储等。
4. 存储策略：数据库物理存储格式也包括一些存储策略的选择。
比如，可以选择不同的压缩算法来减少数据占用的存储空间；可以选择不同的缓存机制来提高数据的访问速度等。
总而言之，数据库物理存储格式是数据库管理系统在磁盘上实际存储数据的一种组织方式，它直接关系到数据库的性能和可用性。
在设计和选择数据库物理存储格式时，需要综合考虑数据访问模式、硬件环境、查询性能等多个因素，以便为用户提供高效、可靠的数据服务。
文章结构部分主要描述了整篇文章的组织结构和各个部分的内容概述。
本文的结构如下：1. 引言1.1 概述引导读者了解数据库物理存储格式的重要性及其在数据库系统中的作用。
介绍了物理存储格式对于数据的组织和存储效率的影响。
1.2 文章结构本部分将详细阐述本篇长文的组织结构，帮助读者理解全文的脉络和各个章节的内容。
1.3 目的阐明本文旨在提供关于数据库物理存储格式的全面介绍，为读者提供基本概念和知识，帮助读者理解数据库的底层存储结构和优化技术。
数据库物理存储
读写控制器
2、技术指标
• 盘片：一个硬盘由一组两面涂有磁粉的盘片组成。 • 磁道：为了在盘片上存储信息，必须把盘片分成 若干个同心圆，然后在其上存储信息，我们把这 些同心圆称为磁道。 • 扇区（扇段或盘块）：为了读取信息方便，我们 用扇形把磁道等分成若干段，我们称它们为扇段 （扇区或盘块）。磁盘上的所有扇段（不论扇段 的长短）都存储相同容量的信息，盘块大小与操 作系统有关，一般是512KB。盘块是OS寻址的最 小单位，既OS向磁盘读写数据的最小单位。
5.1.4 磁盘阵列
目前，数据库中的数据量越来越大，数据的 安全性要求越来越高。用单块磁盘存储数据 库数据已不满足要求。1987年,Gibson和Katz 在加洲大学伯克利分校发表文章，首先提出 了“磁盘阵列”概念。
5.1.4 磁盘阵列
独立冗余磁盘阵列最初叫做廉价冗余磁盘阵列 （Redundant Array of Inexpensive Disks），它是 由多个类型、容量、接口，甚至品牌一致的小容 量、独立的硬盘组成的阵列，而阵列综合的性能可 以超过单一昂贵大容量硬盘（SLED）的性能。由于 是对多个磁盘并行操作，所以RAID磁盘子系统与单 一磁盘相比它的输入输出性能得到了提高。服务器 会把RAID阵列看成一个单一的存储单元，并对几个 磁盘同时访问，所以提高了输入输出的速率。
2、技术指标
假如磁盘有20个盘面，每面上有200个磁道。每个磁道上有 17个扇段。 ⑴ 柱面编号：由内向外依此编为 0、1、2 ．．． 199。 ⑵ 磁道编号：磁道编号按柱面号顺序进行编号。0 柱面的20 个盘面上的磁道从上到下编为：0、1、2、．．．、19， 1 柱面的20个盘面上的磁道从上到下编为： 20、21、．．．、39，依此类推。 ⑶ 盘块编号：盘块编号按磁道号顺序编写。0 号磁道上的 17个扇段依此编为 0、1、2、．．．、16，1 号磁道上的17 个扇段编为 17、18、．．．、33,依此类推。
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7.3.2 数据文件的管理
p 创建数据文件 p 修改数据文件的大小 p 改变数据文件的可用性 p 改变数据文件的名称或位置 p 删除数据文件 p 查询数据文件的信息 p 利用OEM管理数据文件
p 数据文件与表空间的关系
n 一个表空间可以包含几个数据文件 n 一个数据文件只能从属于一个表空间
p 数据文件的管理策略
n 由于对数据库的操作最终转换为对数据文件的操作， 因此在数据库运行过程中对数据文件进行频繁的读写 操作。为了提搞I/O效率，应该合理的分配数据文件 的存储位置。
n 把不同存储内容的数据文件放置在不同的硬盘上，可 以并行访问数据，提高系统读写的效率。
n ALTER DATABASE DATAFILE n 'D:\ORACLE\PRODUCT\10.2.0\ORADATA\ORCL\ n USERS02.DBF ' AUTOEXTEND ON NEXT 512K n MAXSIZE UNLIMITED;
p 取消ORCL数据库USERS表空间的数据文件 USERS02.DBF的自动增p 数据文件概述 p 数据文件的管理
7.3.1数据文件概述
p 数据文件的内容
n 用于保存数据库中所有 数据的文件。 n 临时数据文件是一种特殊的数据文件，其存储内容是临时性的，
在一定条件下自动释放。 n Oralce数据库中的每个数据文件都具有两个文件号，称为绝对
文件号和相对文件号，用于唯一地确定一个数据文件。其中，绝 对文件号用于在整个数据库范围内唯一标识一个数据文件；相对 文件号用于在表空间范围内唯一标识一个数据文件。
p 向ORCL数据库的USERS表空间中添加一个大小 为10 MB的数据文件。
n ALTER TABLESPACE USERS ADD DATAFILE n 'D:\ORACLE\PRODUCT\10.2.0\ORADATA\ n ORCL\USERS02.DBF' SIZE 10M;
p 向ORCL数据库的TEMP表空间中添加一个大小为 5 MB的临时数据文件。
n ALTER TABLESPACE TEMP ADD TEMPFILE n 'D:\ORACLE\PRODUCT\10.2.0\ORADATA\ n ORCL\TEMP02.DBF' SIZE 5M;
（2）修改数据文件大小
p 方法
n 设置数据文件为自动增长方式。 n 手工改变数据文件的大小。
p 设置数据文件为自动增长方式
n ALTER TABLESPACE USERS ADD DATAFILE n 'D:\ORACLE\PRODUCT\10.2.0\ORADATA\ORCL\ n USERS03.DBF' SIZE 10M AUTOEXTEND ON NEXT n 512K MAXSIZE 50M;
p 修改ORCL数据库USERS表空间的数据文件 USERS02.DBF为自动增长方式 。
数据库物理存储结构讲 解
2020年4月22日星期三
本章内容
p 7.1项目导入——规划人力资源管理系统数据库物 理存储结构
p 7.2 Oracle数据库系统结构 p 7.3数据文件及其管理 p 7.4控制文件 p 7.5重做日志文件 p 7.6归档重做日志文件
本章要求
p 理解Oracle数据库的系统结构 p 掌握数据文件的管理 p 掌握控制文件的作用及其管理 p 掌握重做日志文件的工作方式及其管理 p 掌握数据库归档模式设置及归档管理
p 初始化参数文件：用于设置数据库启动时的参数初始值；
p 跟踪文件：用于记录用户进程、数据库后台进程等的运行 情况；
p 口令文件：用于保存具有SYSDBA，SYSOPER权限的用 户名和SYS用户口令；
p 警告文件：用于记录数据库的重要活动以及发生的错误；
p 备份文件：用于存放数据库备份所产生的文件。
7.2 Oracle数据库系统结构
p Oracle 数据库系统结构由数据库实例和物理存储 结构组成。
p 在Oracle数据库的存储结构包括物理存储结构和 逻辑存储结构。
n 物理存储结构主要用于描述Oracle数据库外部数据的 存储，即在操作系统中如何组织和管理数据，与具体 的操作系统有关；
n 逻辑存储结构主要描述Oracle数据库内部数据的组织 和管理方式，与操作系统没有关系。
n 创建时设置数据文件为自动增长 n 创建后修改数据文件为自动增长
p AUTOEXTEND ON NEXT …MAXSIZE…|UNLIMITED
p 手工改变数据文件的大小
n ALTER DATABASE DATAFILE…RESIZE…
p 为ORCL数据库的USERS表空间添加一个自动增 长的数据文件。
n 物理存储结构是逻辑存储结构在物理上的、可见的、 可操作的、具体的体现形式。
p Oracle数据库物理存储结构
p 数据文件：用于存储数据库中的所有数据；
p 控制文件：用于记录和描述数据库的物理存储结构信息；
p 重做日志文件：用于记录外部程序（用户）对数据库的改 变操作；
p 归档文件：用于保存已经写满的重做日志文件；
7.1 项目导入——规划人力资源管理系统 数据库物理存储结构
p 能够分配足够的存储空间存储数据
p 合理创建一些数据文件，设置文件的大小、扩展 方式，并分配到不同的磁盘上。
p 合理规划控制文件、重做日志文件的数量、存放 位置，既能形成冗余，避免数据丢失，又能提高 系统的I/O性能。
p 为了保证人力资源管理系统在出现介质故障时能 完全恢复，需要将数据库设置为归档模式，进行 归档路径等的设置。
（1）创建数据文件
p 数据文件依附于表空间而存在，创建数据文件就 是向表空间添加文件
p 在创建数据文件时应该根据文件数据量的大小确 定文件的大小以及文件的增长方式。
p 语法
n ALTER TABLESPACE…ADD DATAFILE n ALTER TABLESPACE…ADD TEMPFILE