MOC - Implementierung von Datenbanksystemen
Dateiverwaltung
Beim implementieren eines DBMS muss immer die Datenunabhängigkeit gewährleistet werden. Die Software sollte also möglichst eine Generische Software sein. Um das umsetzen zu können benötigt man Schichtenbildung wobei der physische Speicher durch mehrere Schichten abstrahiert wird. Realisiert wird das ganze durch die Dateiverwaltung.
Für den physischen Speicher gibt es verschiedene Arten von Datenträgern mit jeweils anderen Vor- und Nachteilen:
Magnetplattenspeicher
Für uns ist vor allem der Magnetplattenspeicher wichtig. Um dort Daten abzulegen oder aufzurufen muss man die Daten über den Zugriffskamm lokalisieren. Dafür muss man im entsprechenden Zylinder die richtige Spur auswählen, in welcher es viele Slots gitb die einen Block enthalten oder aufnehmen können.
Damit sich die Anwendungen nicht alle mit dieser Struktur auseinandersetzten müssen wird sie durch die Datei abstrahiert. Natürlich müssen die Dateien auch verwaltet werden. Dafür gibt es die Verwaltungsdatenstruktur.
Im Hauptspeicher sind alle aktuell laufende Programme. Gerätetreiber
Sätze
Ein Block hat immer die gleiche vom System vorgegebene Größe. Will man eine varible Länge haben kann man einen Satz verwenden. Trotzdem basiert der Satz noch auf Blöcken (Blockung). Durch eine Satzadresse ist ein Satz direkt ansprechbar. Nur in dem Sonderfall einer Sequenziellen Satzdatei ist dieses wahlfreie Lesen nicht mehr möglich.
TID-Konzept
Mit dem TID-Konzept kann man Satzadressen realisieren. Die Struktur eines Blocks im TID-Konzept besteht aus Datensätzen und dem Positionsindex, der die Positionen der Sätze innerhalb eines Blockes beschreibt. Durch die Operationen des TID-Konzept könne Sätze hinzugefügt, verlängert, gelöscht oder verschoben werden.
Schlüsselzugriff
Satzadressen sind sehr künstlich. Möchte man zum Beispiel einen oder all Sätze bzw einen Teil des Satzes mit einem bestimmten Inhalt finden tut man sich damit sehr schwer. Deshalb führt man für diese Inhalte einen Suchschlüssel ein.
Die Sequenzielle Satzdatei oder auch direkte Satzdatei kann das noch nicht. Die Möglichkeit danach zu suchen wäre einen sequenziellen Scan zu machen. Das ist aber sehr umständlich und ineffizient. Es muss also eine neue Hilfsstruktur her.
Eine Möglichkeit einen solchen Schlüsselzugriff umzusetzen ist die Gestreute Speicherung wobei eine Hash-Funktion verwendet wird um die Daten auf verschiedene Buckets aufzuteilen. Eine solchne Funktion wäre zum Beispiel das Divisions-Rest-Verfahren.
Nur der Administrator kann die Hash-Funktion ändern. Damit ist eine Reorganisation des Datenbstands möglich.
Operationen:
HashedRecordFile::insert(char: RecordBuffer, RecordLength, KeyValue)HashedRecordFile::read(char: KeyValue, int RecordLength)- modify, delete, read-first, read-next
- modify-key
Alle Operationen laufen jetzt nicht mehr über die Satzadresse sondern über den Schlüsselwert.
Vorteile:
- schneller Zugriff
Nachteile:
- Sätze durcheinander
- Speicherplatz muss vorher belegt werden
- Geht nur mit einem Schlüssel → sequenzielle Suche kann passieren, wenn der Schlüssel nicht wirlich eindeutig ist