Introdução aos Métodos de Acesso AULA 7 – Parte II Profa. Sandra de Amo GBC053 – BCC 2013-1.

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1 Introdução aos Métodos de Acesso AULA 7 – Parte II Profa. Sandra de Amo GBC053 – BCC 2013-1

2 Estudaremos nesta aula Método de Acesso Indexado Sequencial (ISAM) Busca Inserção Supressão

3 Dados e Indices Dados armazenados em arquivo de dados + rid Rid = (página i, slot j) – permite localizar o registro no disco Arquivos de indice estruturados em árvore Folhas : Contém os registros do arquivo de indices Nós intermediários : Contém registros que permitem chegar rápido na folha desejada Objetivo : melhorar a busca de registros

4 Dados e Indices Inserção e deleções são feitas no arquivo de dados A cada inserção ou deleção de um registro de dados, a estrutura do arquivo de indices deve ser ajustada. O ajuste implica em inserção ou deleção de entradas (registros) no arquivo de indice mantendo a ordem do arquivo. Como gerenciar inserções e deleções num arquivo de indice de modo a manter, de forma eficiente, o arquivo de indices sempre ordenado ? Não queremos propagar « shifts » pelas páginas do arquivo de indice até o final do arquivo, a cada inserção ou deleção ! A idéia é só executar « shifts » em poucas páginas !

5 ISAM - Motivação Quais os empregados com salário > 2000 ? Busca binária no arquivo de índice até encontrar o primeiro salário > 2000 Escaneia o arquivo de índice a partir deste ponto e lê os registros correspondentes. Se o arquivo de índice é muito grande : busca binária pode ser dispendiosa.

6 Idéia Criar um segundo arquivo com um registro para cada página do arquivo de indice original Ordenado por chave

7 Como são os nós internos da estrutura ISAM ? P0 P1P2 PiPi+1PmK1... K2K3Ki+1Km Pi = ponteiros que apontam para um núm. de página no nível imediatamente inferior Ki = valor do atributo chave do índice. Exemplo: se o atributo chave é idade então Ki é um valor de idade. K < Ki+1 K Ki+1 Valores K da chave nesta página são < Ki+1 Valores K da chave nesta página são Ki+1

8 Idéia Se quero buscar empregado com status > 7: Não é preciso fazer busca binária nas páginas do arquivo de indice Faz-se a busca binária no segundo arquivo, que é bem menor do que o primeiro arquivo 2*5*7*12*14*17*19*22* 14

9 Idéia (continuação) Segundo arquivo menor que arquivo original Busca binária no segundo arquivo mais rápida Se segundo arquivo não cabe numa página Repetir o processo : cria-se um terceiro arquivo com um registro para cada página do segundo arquivo … Raiz cabe numa página

10 Organização do índice em árvore Páginas auxiliares que permitem chegar rapidamente a uma folha Páginas do arquivo de índice Páginas do Arquivo de Dados

11 Alocação de Páginas em ISAM Páginas primárias do índice: são as folhas Contém os registros do arquivo de índice Páginas de overflow : contém os registros do arquivo de índice que não cabem na página onde deveriam ser inseridos

12 Discussão ISAM é uma estrutura estática Na criação do arquivo Páginas primárias (folhas) são alocadas 20% de cada página é livre para posteriores inserções, tentando adiar ao máximo a criação de páginas de overflow Páginas intermediárias são criadas. Manutenção : Páginas de overflow são alocadas à medida que as páginas primárias do índice ficam cheias em decorrência de inserções.

13 Esquema Geral do Método ISAM Páginas dos arquivos de indices (a partir da 2a camada) Páginas de overflow Páginas primárias – as entradas do arquivo de índice da primeira camada

14 Busca na estrutura ISAM Exemplo: Busca da chave 27 Em cada nível da estrutura: P0,K1,P1,K2,...,Km,Pm m chaves e m+1 ponteiros Se 27 < K1: transfere a busca para a página apontada por P0 Se 27 Km: transfere a busca para a página apontada por Pm Caso contrário: varre-se a página para encontrar chaves K1, K2 tais que Ki 27 < Ki+1 Transfere a busca para a página apontada por Pi

15 Exemplo: Busca de um registro de dados 40 Raiz 51 20 10*15*20*27*33*37*46*40*51*55*63*97* 33 63 Busca da chave 27

16 Inserção de um registro 40 Raiz 51 20 10*15*20*27*33*37*46*40*51*55*63*97* 33 63 Inserção de 23*, 48*, 41*, 42* 23* Página de Overflow 48*41* 42*

17 Deleção de um registro 40 Raiz 51 20 10*15*20*27*33*37*46*40*51* 55* 63*97* 33 63 Deleção de 42*, 51*, 97* 23* Pagina de Overflow 48*41* 42* Procura 51* Nunca são alteradas !!

18 Discussão Se um registro é removido de uma página de overflow e a página ficar vazia, a página é removida – retira-se o ponteiro que apontava para ela. Se um registro é removido de uma página primária e a página ficar vazia: (estratégia mais simples, evita perder muito tempo na manutenção do índice !!) ela fica do jeito como está: não é removida eventuais registros contidos em páginas de overflow não são transferidos para páginas primárias vazias !

19 Custo para chegar em uma folha Número de I/O = número de níveis da árvore Capacidade de cada página = F = número de ponteiros saindo de cada página Total de páginas primárias = N Número de níveis = log F N Logo Custo I/O para chegar em uma folha = log F N

20 Comparação de Custos Custo de uma busca A = a Arquivo de 1 000 000 registros 10 registros por página de dados : total de páginas = 100 000 100 ponteiros em cada página de índice (99 entradas (chave,pt) + ponteiro P0) Arquivo não ordenado por A Scan = 1000 000/10 = 100000 I/0 Arquivo ordenado por A Busca binária = log 2 100000 = 17 I/0 Arquivo estruturado usando método ISAM Arquivo de indice usa alternativa 1 (registro do indice = registro de dados) Custo = log 100 100000 = entre 2 e 3 I/0, pois 100 2 < 100000 < 100 3

21 Vantagens de ISAM ISAM é estático : inserções e deleções afetam somente as folhas. Nós internos não sofrem modificações após uma inserção ou deleção de registros do indice. Logo, páginas internas podem ser manipuladas por outras transações sem problemas de bloqueios, já que nunca são alteradas.

22 Desvantagens de ISAM Possibilidade de cadeias de páginas overflow Páginas overflow geralmente não são ordenadas, a fim de agilizar inserções. Para aliviar este problema : Árvore é criada com 20% de cada folha livre Entretanto, uma vez preenchido este espaço, cadeias de overflow só podem ser eliminadas através de uma total reorganização da estrutura.