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内容概览

本章主要解决如下问题：

• 如何将SQL数据类型表示成字段? (3.1)
• 如何将元组表示成记录? (3.2)
• 如何在存储块中表示记录或元组的集合? (3.2)
• 如何用块的集合表示和存储关系? (4,5)
• 如果不同的元组可能具有不同的记录大小，或者记录大小不能整除块大小，或两者兼而有之，如何处理记录大小? (3.4)
• 如果因为修改一些宇段而导致记录大小发生改变，那么将会发生什么情况？我们如何在记录所在的块内找到存储空间，特别是当记录增大 时? (3.5)

下面具体介绍

数据元素和字段

基本SQL数据类型表示成记录的字段

• 定长字符串 char(n)
  • n字节的数组。假如这个属性的值是长度小于n的字符串，则用特定符号填充
• 变长字符串 varchar(n)
  • 长度加内容：分配一个n+1字节的数组
  • 空值-终止字符串
    
• 布尔类型：
  • true
    
  • false
    
• Date类型
  • 日期通常表示为符合某种格式的定长字符串，因此我们可以像表示其它定长字符串一样表示日期。
  • 例如．SQL2标准中日期表示为形如YYYY-MM-DD的10字符字符串，即前四个字符是表示年的数字；第五个字符是连字符；第六个和第七个 字符是表示月的数字，如果必要以0打头
  • 时间也可类似地像字符串一样表示。

• 二进制位

  • 二进制位序列(在SQL2中用类型BIT(n)描述的数据)可以按每8位构成一个字节的方式组装起来。
    

• 枚举类型

  • 可以使用整数编码表示一个枚举类型的值
  • 例如，red->0, bule->1, yellow->2 ……

记录

字段->记录

数据库系统使用的每一种记录类型必须有一个模式。模式由数据库存储，包括记录中字段的名称和数据类型，以及在记录内它们的偏移量。需要存取记录的组成部分时将参考模式。

定长记录的构造

• 最简单的情况是记录的所有字段均为定长、则我们可将字段连接成记录
• 例如，关系MovieStar的声明如下：
  • name：一个30字节的字符串。
  • addres s：VARCHAR(255)类型，用256个字节表示
  • Gender：单一字节， ‘Y’或 ‘N’。
  • birthdate：DATE类型。假设用10字节长的SQL2日期表示这个字段。
  • 所以，MovieStar类型的记录占30+256+1+10＝297
    
• 地址的要求
  • 假设对数据的唯一要求是字段从地址为4的倍数的字节处开始
  • 每一条记录在块内从4的倍数的字节处开始，而且
  • 记录中所有的宇段都从与记录起始偏移量为4的倍数的字节处开始；

记录首部

• 通常在记录中需要保存—些信息
  • 记录模式，或更可能是指向DBMS中存储该类记录模式的位置的一个指针
  • 记录长度
  • 快速地找到下一条记录的开始，避免存取记录的模式，引起额外的磁盘I/O时间戳，指明记录最后一次被修改或被读的时间以及其他可能 的信息。

定长记录在块中的位置

• 表示关系元组的记录存储在磁盘块中

• 它有一个可选的块首部，存储如下各种信息：

  • 与一个或多个其他块的链接，这些块构成一个块网络
  • 这个块在这样一个网络中所扮演的角色的信息
  • 这个块的元组属于哪个关系的信息
  • 一个给出每一条记录在块内偏移量的“目录”
  • 一个“块ID”
  • 指明块最后一次修改和／或存取时间的时间戳

例如：假设记录长度为316字节，使用4096字节的块，其中，12个字节用于块首部，剩余4084字节由数据使用。在这个空间中，我们能装入12条给定的316字节格式的记录，余下的292空闲。

小结：

  到目前为止，最简单的情况是块存储一个关系的元组，并且元组的记录有固定格式。在这种情况下，在块首部的后面，我们把尽可能多的记录装入块内，而留下剩余空间不用。

块和记录的地址表示

• 块的物理地址
  • 主机名(如果数据库存储在不只一台机器上)
  • 设备号；
  • 磁盘的柱面号；
  • 柱面内磁道号(如果磁念有不只—‘个盘向)；
  • 磁道内块号；
  • (某些情况下)记录起始在块内的偏移量。
• 记录的物理地址
  • 块的物理地址＋该记录在此块的偏移量表项中的偏移量
• 块或记录的逻辑地址
  • 具有固定长度的一个任一字节串
• 逻辑地址与物理地址的映射
  • 映射表
    

变长数据和记录

所谓变长可以归为以下几类：

• 大小变化的数据项
• 重复字段
• 可变格式记录
• 极大的字段

具有变长字段的记录

对于这类记录，一个简单而有效的模式是将所有定长字段放在变长字段之前。例如：

具有重复字段的记录

某一定长字段重复出现（长度为L）

• 方法1：记录首部存储一个指针，指向该重复字段出现的第一个位置，例如：
  
• 方法2：保持记录定长，而将变长部分放在另一个块上，在记录本身中存储：指向每一个重复字段开始处的指针，和重复次数或重复结束处
  
  注：该方法同样适用于变长字段

可变格式记录

• 记录没有固定的模式
• 标记字段序列
  • 属性或字段名
  • 字段类型
  • 字段长度
  • 字段值
    

不能装入一个块中的记录

• 大值数据类型
  • 视频或音频“片断”
• 跨块记录
  • 一个记录太大，不能装入一个块中
  • 即使记录比块小，为减少存储空间的浪费，也可以实施跨块记录
  • 一个跨块记录由若干记录片断组成
    在跨块记录或记录片断的首部包含一个二进制位，标明是否为一个片断
    几个二进制位，用于标明是否为第一个或最后一个片断
    指向前后片断的指针
    

BLOBS

• 真正大的记录值或字段值
  • GIF或JFEG等格式的图像
  • MPEG等格式的电影
  • 声音、雷达等各种信号
• 二进制大对象BLOBS
  • 存储
    尽可能存储在连续的块上，以有效检索，或分割，存储在不同的磁盘上
  • 检索
    检索整个BLOB，或其中一部分片断，如“最后45分钟的影片内容”

记录的修改

• 插入
• 删除
• 更新

插入

将一条新记录插入到关系中
若关系的记录无序

• 插入到一个有空闲空间的块，或一个新块中
• 若元组必须以某个固定次序有序
  • 首先，找到该记录应放置的块
  • 若当前块中有空闲空间，则将记录插入块中，并根据需要，在块中滑动记录
  • 否则
    查找临近块
    建立溢出块

删除

• 直接删除记录、清理数据块或删除溢出块等是危险的
• 在记录首部设置删除标记，其余部分继续可用

更新

• 更新定长记录
• 更新变长记录
  • 若更新后记录比旧版本长
    记录滑动，或创建溢出块
  • 若更新后记录比旧版本短
    合并空间，删除溢出块

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