Fiziki model podataka Irena Brdar Antonija ori Mirna

Fizički model podataka Irena Brdar Antonija Ćorić Mirna Brekalo Tibor Pejić

Fizičko modeliranje podataka n n n Polazi od logičkog modela, a rezultira izrađenim fizičkim modelom Fizički model je opis stvarne fizičke organizacije podataka Model ima oblik unutarnje sheme baze podataka

Uređaji i mediji za memoriranje podataka Računalo ima dvije vrste memorije. Primarna memorija: -izgrađena je od poluvodičkih elemenata -omogućuje vrlo brz pristup podacima, ali ih trajno ne memorira -koristi se kao radna memorija za memoriranje programa i potrebnih podataka u vrijeme izvršavanja programa

Sekundarna memorija: -služi za trajno memoriranje podataka -izgrađena je od jeftinijih medija na kojima se može trajno memorirati velika količina podataka Podaci se uvijek mijenjaju u radnom području u primarnoj memoriji, a zatim se tako promijenjeni prenose u bazu podataka na sekundarnu memoriju.

Mediji sa serijskim pristupom n n n Slogovi se obrađuju serijski, u redosljedu u kojim su memorirani na mediju Nemoguće je obraditi naredni slog ako prethodni nije pročitan ili obrađen Prosječno vrijeme potrebno za pristup nasumce izabranom slogu je približno jednako polovini vremena potrebnog za čitanje čitave datoteke U istoj obradi se ne mogu jedni slogovu čitati, a drugi pisati Tipični predstavnik je magnetska vrpca

Mediji s izravnim pristupom n n Moguće je pristupiti bilo kojem slogu izravno Podaci se mogu u istoj obradi pisati i čitati Tipičan prestavnik je disk ili paket diskova Meki diskovi su diskete

Sustav za upravljanje fizičkim prostorom je dio operacijskog sustava koji upravlja sekundarnom memorijom. On se brine za: -uspostavljanje fizičkog prostora na sekundarnoj memoriji -oslobađanje fizičkog prostora -povezivanje datoteke s programom -otkazivanje veze datoteke s programom -obradu slogova u datoteci ili bazi podataka Osim toga on omogućuje: -da fizičkom prostoru na sekundarnoj memoriji može istovremeno pristupiti više transakcija -da se fizički prostor adresira neovisno od stvarne fizičke lokacije na sekundarnoj memoriji

Na čitavoj sekundarnoj memoriji smješteno je niz datoteka, čiji se opis nalazi u zajedničkom imeniku. Također svaki premjestivi medij s izravnim pristupom ima svoj mali imenik. Imenici su često hijearhijski uređeni.

Principi fizičkog modeliranja podataka v Cilj fizičkog modeliranja podataka: fizička organizacija podataka Ø brz pristup slogovima Ø v Aktivnosti fizičkog modeliranja: Modeliranje strukture slogova Ø Segmentiranje i grupiranje slogova Ø Izbor metode pristupa slogovima Ø Optimizacija pristupnih puteva Ø

Modeliranje strukture slogova -struktura sloga u računalu definirana je načinom formatiranja sloga: q pozicijom fiksnih polja q delimiterima između varijabilnih polja q indeksom varijabilnih polja q oznakama varijabilnih polja n Smanjivanje prostora za smještaj podataka tehnikama sažimanja (kompresije) prostora: n korištenje kartica: +velike uštede prostora -zahtjeva vođenje tablica kratica

izbacivanje bjelina ili nula: ü velike uštede prostora n zamjena znakova koji se često pojavljuju: niz znakova zamjeni se kraćim kodom(tablica kodova) n statističko sažimanje: ü Kraći kod -- učestalim znakovima, a dulji -rjeđim znakovima n

Segmentiranje i grupiranje slogova n n Segmentiranje slogova –različiti dijelovi dugih slogova mogu se smjestiti na razl. fizičkim lokacijama Grupiranje slogova istog tipa: smještanje u datoteku- za sustav datoteka v razl. tipa: q smještanje u bazu podataka-za područje ili prostor q grupirati slogove koji se često zajedno obrađuju, tj. grupe ili klastere v

Metode pristupa slogovima n n n Ø q Obrada sloga pomoću operacija: WRITE NEXT (KEY) , READ NEXT (KEY), DELETE, REWRITE Sekvencijalni (serijski) pristup i direktni (izravni) pristup slogovima Sekvencijalni pristup-pogodan za grupnu obradu slogova, a direktni za pojedinačnu Sekvencijalna metoda pristupa Ako su slogovi memorirani na fizičkim uzastopnim adresama- fizička veza, u suprotnom se povezuju pokazivačima- logička veza

Mana- čitanje pola datoteke za pronalaženje traženog slog→neefikasnost q Sortiranje slogova u redoslijedu vrijednosti ključa-efikasnost za grupnu obradu q promjene na slogove treba : grupirati, smjestiti u datoteku promjena te sortirati po ključu q

Direktna metoda pristupa n n Slogovima se pristupa izravno Adresa sloga se “izračunava” iz ključa sloga Adresa=f(ključ sloga) Prostor kojeg zauzima adresa zove se blok, zona ili interval Kapacitet bloka je jedan ili više slogova

Statička direktna datoteka t t t t Veličina datot. se utvrđuje prilikom uspostavljanja datot. i dalje ostaje nepromjenljiva Podijeljena je na N blokova veličine L znakova Prostor se popunjava sekvencijalno Log. adresa bloka izračunava se iz vrijednosti ključa prikladnom mat. transformacijom (preklapanje, konverzija, modulo) Preljev se javlja u popunjenom bloku u koji treba smjestiti novi slog Prednosti stat. direktne dat. : primjenjiva za bilo koji oblik ključa, izvrsna brzina pristupa Nedostaci: velik broj preljevnih slogova

Dinamička direktna datoteka t t Prednost je u promjenljivosti njene veličine Koristi se isti princip transformacije ključa u adresu kao i u stat. direktnoj datot. Dinamička datot. je prikladnija za male i brzo rastuće datoteke Ostvaruje se brz pojedinačni pristup slogovima, ali ostaje problem uređenog pristupa slogovima ili pristupa slogovima unutar zadanog raspona ključa

Indeksna metoda pristupa n n n Slogovi se pronalaze pomoću posebne tablice – indeksa Tablica pokazuje vrijednosti ključeva i adrese njihovih slogova Indeksna datoteka se sastoji od indeksnog područja i područja podataka Ključ Adresa Indeksno područje Područje podataka(slogova)

n n n Slogovi se u ind. tablici pronalaze tako da se prvo pristupa indeksu, a zatim bloku s podacima na sekundarnoj memoriji Gustoća indeksa je omjer broja ključeva slogova u indeksu i broja slogova u datoteci Indeksna tablica ima oblik sekvencijalne datot. , pa je pretraživanje ponekad dugotrajno Gradi se veći indeks s više razina na principu B stabla Traženje po ključu počinje od korijena Datot. koja koristi B-stablo može se organizirati na više načina, uobičajena su 2: – – Slogovi se nalaze u neuređenoj sekvencijalnoj dat. , a zasebno se organizira sortiran gust indeks u obliku B-stabla Slogovi se nalaze u uređenoj sekvencijalnoj dat. , a zasebno ili u sklopu slogova s podacima organizira se rijedak sortiran indeks u obliku Bstabla

Povezivanje slogova pokazivačima t t Koristi se u organiziranju datoteka i baza podataka Pokazivač je polje u slogu koje sadrži fizičku adresu sljedećeg sloga Lista slogova povezana pokazivačima predstavlja log. sekvencijalnu datot. Obrada slogova (brisanje, dodavanje i promjena) čak je jednostavnija nego u pravoj sekvenc. datoteci

Optimiziranje relacijske baze podataka • “jedna relacija, jedna datoteka” • Popunjavanje prostora • Sekvencijalno • Direktno • Indeksi (primarni ključ, B+ stabla) Relacijska baza podataka se optimira pomoću: zahtjeva za obradom • statističkih parametara baze podataka •

• U troškovnom modelu svaka je relacija baze podataka opisana pomoću: • N(R) – broj n-torki relacije R • V(R, Ai) – broj različitih vrijednosti indeksa atributa Ai relacije R • Zahtjevi za obradom • FU(R), FB(R), FP(R), FS(R) – učestalosti unošenja, brisanja, promjene i selekcije n-torki relacije R u izabranom vremenu • Troškovi unosa, brisanja i promjene ovise o broju indeksa I(R) TROŠAKU(R)=TIU * I(R) + TU TROŠAKB(R)=TIB * I(R) + TB TROŠAKP(R)=TIP * I(R) + TP

U relacijskim bazama podataka osobito je skupa operacija spajanja relacija R 1 i R 2 (gdje je FJ(R 1, R 2) učestalost spajanja tih relacija) TROŠAKJ(R 1, R 2) = TROŠAKJ * N(R 1) * N(R 2) Neka je baza pobataka opisana relacijskim shemama R 1, R 2, . . . , Rn. Tada za ukupan trošak vrijedi: Fizičko optimiranje je pronalaženje relacijske baze podataka koja minimizira troškove rada s bazom podataka, a postiže se denormalizacijom relacija i uvođenjem indeksa.

Distribuiranje podataka • Distribuirani informacijski sustav se sastoji od mreže računala u kojoj se obavlja distribuirana obrada ili postoji distribuiranost podataka • Četiri pristupa distribuciji podataka: • Centralizirani, podjeljeni, replicirani, hibridni • Distribuirana baza pobataka također može biti: • Homogena – sve lokalne baze podataka su upravljane istim SUBP-om • Heterogena – lokalne baze podataka mogu biti upravljane različitim SUBP-ovima

• Kod relacijskih baza podataka mogu se distribuirati i same relacije koje mogu biti podjeljene: HORIZONTALNO VERTIKALNO identifikator

THE END