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BCC-2013-1 Organização de Arquivos Introdução AULA 4 Profa. Sandra de Amo GBC053 – BCC 2013-1.

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1 BCC Organização de Arquivos Introdução AULA 4 Profa. Sandra de Amo GBC053 – BCC

2 BCC 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

3 BCC Dados, indices, índices, índices,... DADOS Consulta: Me dê o livro Database Systems – Ramakrishnan/Gehrke Indice

4 BCC /18/20144 Arquivos de Indice ridADEF chave adef adef adef (12,1) (18,5) (22,4) ridABCDEFG ab1c1defg1 (12,1) ab2c2defg2 (18,5) ab3c3defg4 (22,4) Arquivo de Indice Arquivo de Dados Endereços obtidos no diretório de arquivos e no diretório de slots das páginas

5 BCC /18/20145 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

6 BCC 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.

7 BCC 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.

8 BCC /18/20148 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}

9 BCC Como as informações são obtidas rapidamente no arquivo de indice ? Métodos de Acesso Técnicas de organização das páginas dos arquivos de índices B+Trees Tabelas Hash

10 BCC /18/ 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.

11 BCC /18/ 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

12 BCC /18/ Exemplo Cat-Atributos Nome-AtributoNome-RelaçãoTipoPosição Nome-AtributoCat-Atributosstring1 Nome-RelaçãoCat-Atributosstring2 TipoCat-Atributosstring3 PosiçãoCat-Atributosstring4 IdEEstudantesstring1 Estudantesstring2 IdadeEstudantesinteger3 IdCCursosstring1 NomeCCursosstring2

13 BCC 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.

14 BCC 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)

15 BCC O que armazenar em um índice ? Registro de Dados = Chave Rid + Registro do indice = Chave do índice !!

16 BCC 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

17 BCC Como organizar as entradas do índice ? Entrada = registro Entradas podem ser ordenadas Entradas podem ser organizadas por Hash

18 BCC 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 = 5000 Como encontrá-los rapidamente ? Indice organizado por hash no campo Salário Função hash: mod 3 Onde estão os rids dos empregados com salário = 5000 ? 5000 mod 3 = 2 Resposta: bucket 2 Bucket 1 Bucket 2 Bucket 3

19 BCC 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, Registros de dadosEntradas : organizadas de forma ordenada

20 BCC 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, Registros de dados Entradas H 4000 H(sal) = 01 H(sal) = 11 H(sal) = 00

21 BCC 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

22 BCC 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)

23 BCC 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, Registros de dadosEntradas

24 BCC 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, Registros de dados Entradas H 4000 H(sal) = 01 H(sal) = 11 H(sal) = 00

25 BCC 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, Registros de dados Entradas H 4000 H(sal) = 01 H(sal) = 11 H(sal) = 00

26 BCC 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.


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