FIZIKO MODELIRANJE PODATAKA KRISTINA OREMU IRENA UAR SANELA

FIZIČKO MODELIRANJE PODATAKA KRISTINA OREMUŠ IRENA UŽAR SANELA MITROVIĆ

FIZIČKO MODELIRANJE PODATAKA • Polazi od logičkog a rezultira izrađenim fizičkim modelom • Model ima oblik unutrašnje sheme baze podataka UREĐAJI I MEDIJI ZA MEMORIRANJE PODATAKA

Računalo ima dvije memorije: 1) primarna: • • izrađena od poluvodičkih elemenata omogućuje brz pristup podacima ali ih trajno ne memorira 2) sekundarna: • • služi za trajno memoriranje podataka izrađena od jeftinijih materijala

MEDIJI SA SERIJSKIM PRISTUPOM • Slogovi se obrađuju serijski u redoslijedu u kojem su memorirani na mediju • Nemoguće je obraditi naredni slog ako prethodni nije obrađen • Tipični je predstavnik magnetska vrpca • Brzina pristupa slogovima i prijenos s magnetske vrpce ovisi o gustoći memoriranja

MEDIJI S IZRAVNIM(DIREKTNIM) PRISTUPOM • Moguće pristupiti bilo kojem slogu izravno bez obzira kako je obrađen prethodni slog • Tipični predstavnik je disk ili paket diskova • Razlikujemo: • magnetski disk • tvrdi disk • meki disk • Čitanje i pisanje podataka na disk obavlja se preko glave za čitanje/pisanje.

SUSTAV ZA UPRAVLJANJE FIZIČKIM PROSTOROM • Brine se za : • uspostavljanje fizičkog prostora na sekundarnoj • • memoriji na mjenjenog smještaju slogova oslobađanje fizičkog prostora povezivanje datoteke s programom otkazivanje veze datoteke s programom obradu • Osim toga omogućuje: • da fizičkom prostoru na sekundarnoj memoriji može istovremeno pristupiti više transakcija • da se fizički prostor adresira nezavisno od stvarne fizičke lokacije na sekundarnoj memoriji

Principi fizičkog modeliranja podataka • Cilj je načiniti fizičku organizaciju podataka koja će u danim uvjetima ostvariti najkraće vrijeme pristupa slogovima na sekundarnoj memoriji • Tijekom fizičkog modeliranja obavlja se: • • modeliranje strukture slogova segmentiranje i grupiranje slogova izbor metode pristupa slogovima optimizacija pristupnih puteva

MODELIRANJE STRUKTURE SLOGOVA • Struktura slaga u računalu definirana je načinom formatiranja: • • pozicijom fiksnih polja delimiterima između varijabilnih polja indeksom varijabilnih polja oznakama varijabilnih polja • Za smanjivanje potrebnog prostora za smještaj podataka koriste se tehnike sažimanja podataka: • • korištenje kratica izbacivanje bjelina ili nula zamjena sekvenci znakova koje se često pojavljuju statističko sažimanje

SEGMENTIRANJE I GRUPIRANJE SLOGOVA • Segmentiranje • ako se radi o dugim slogovima ili slogovima čiji se atributi ne koriste jednako učestalo, različiti dijelovi slogova mogu biti na raznim fizičkim lokacijama • Grupiranje • za slogove istog tipa: • datoteka ili područje (prostor) • za slogove različitog tipa: • grupiramo slogove koji se često zajedno obrađuju

METODE PRISTUPA SLOGOVIMA Pojedinačni slogovi u datoteci obrađuju se pomoću operacija: WRITE NEXT, WRITE KEY, READ NEXT, READ KEY, DELETE, REWRITE • Pristupi slogovima: • • SEKVENCIJALNI (serijski) pristup • DIREKTNI (izravni) pristup • INDEKSNA metoda pristupa

SEKVENCIJALNA METODA PRISTUPA • Slogovi se obrađuju sekvencijalno (serijski) • Ako su slogovi memorirani jedan do drugoga na • • fizički uzastopnim adresama – fizička veza Ako nisu, povezuju se pokazivačima – logička veza Potrebno je proći pola datoteke [k=(N+1)/2] kako bi se pronašao traženi slog neefikasno Slogove je pogodno sortirati u redosljedu vrijednosti ključa (grupna obrada) Promjene na slogove treba: grupirati, smjestiti u datoteku promjena te sortirati po ključu

DIREKTNA METODA PRISTUPA • Slogovima se pristupa svakom nasumce odabranom izravno (diretno); adresa sloga “izračunava” se iz ključa sloga: • Adresa sloga = f(ključ sloga) • Prostor kojeg zauzima jedna adresa se naziva blok (zona ili interval), a u njega se može spremiti jedan ili više slogova (ovisno o kapacitetu)

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

Dinamička direktna datoteka • Prednost je u promjenjivosti njene veličine • Koristi se isti princip transformacije ključa u adresu kao i u statičkoj direktnoj datoteci • Prikladnija je za male i brzo rastuće datoteke • Diretknim datotekama ostvaruje se brz pojedinačni pristup slogovima, ali ostaje problem uređenog pristupa slogovima ili pristupa slogovima unutar zadanog raspona ključa

INDEKSNA METODA PRISTUPA • Slogovi se pronalaze uz pomoć posebne tabliceindeksa Ključ Adresa • Indeksna se datoteka sastoji od: • indeksnog područja • područja podataka • Gustoća indeksa omjer je broja ključeva sloga u indeksu i broja slogova u datoteci • Gust indeks ima gustoću 1, rijedak indeks ima gustoću manju od 1

Indeks s više razina • Indeksna tablica ima oblik sekvencijalne datoteke, pa je • • • pretraživanje dugotrajno Gradi se indeks s više razina na principu B+- stablo je balansirano, tj. svi listovi su jednako udaljeni od korijena To omogućuje jednakovremeno pronalaženje bilo kojeg sloga u datoteci Traženje počinje od korijena Ako je ključ traženog sloga manji od prvog ključa u korijenu pretraživanje se nastavlja u prvom čvoru na nižoj razini Ako je veći ili jednak od vrijednosti prvog ključa, a manji od drugog ključa pretraživanje se nastavlja u drugom čvoru iste razine… itd.

POVEZIVANJE SLOGOVA POKAZIVAČIMA • Koristi se u organizaciji datoteka i baza podataka • Pokazivač je polje u slogu koje sadrži fizičku adresu sljedećeg sloga i pomoću njega se lako ostvaruje logička povezanost slogova • Lista slogova povezanih pokazivača predstavlja logičku sekvencijalnu datoteku • Obrada slogova je jednostavnija nego u pravoj sekvencijalnoj datoteci

OPTIMIZIRANJE RELACIJSKE BAZE PODATAKA • Pravilo “jedna relacija, jedna datoteka” • Tipična realizacija relacijske baze podataka se sastoji • od niza prostora koji se sastoje od niza stranica, a stranica je blok podataka koji se prenose sa sekundarne u primarnu memoriju Prostori po namjeni: • • prostori s podacima indeksni prostori • Prostor se popunjava: • • sekvencijalno direktno • Indeksi – ubrzavaju pronalaženje podataka u relacijskim bazama podataka (npr. primarni ključ, B+ stabla, . . . )

• Relacijska baza podataka se optimira pomoću: • zahtjeva za obradom • statističkih parametara baze podataka • 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 • Pristupi koji se primijenjuju u distribuciji podataka: • • centralizirani podijeljeni replicirani hibridni • Distribuirana baza podataka može biti: • homogena • heterogena

• Kod relacijskih baze se mogu distribuirati i relacije • Relacije mogu biti podijeljene: • horizontalno fizička relacija u čvoru A fizička relacija u čvoru B logička relacija • ili vertikalno fizička relacija (fragment) u čvoru A indentifikator fizička relacija (fragment) u čvoru B logička relacija

KRAJ