文档介绍：******@ustc.
第2部分关系数据库系统实现
第4章数据存储和组织管理
高级数据库系统及其应用
第4章数据存储和组织管理
物理存储介质
磁盘空间管理
文件的页组织
页表示格式
记录表示格式
DB元信息及其组织管理
DB缓冲区管理
物理存储介质
存储介质的层次
磁盘的物理特性
磁盘故障及其处理策略
磁盘块存取的优化
存储介质的层次
磁盘的物理特性
(1)磁盘结构
硬盘容量=
盘面数×每盘面磁道数×每磁道扇区数×每扇区字节数
磁盘的物理特性
(2)磁盘基本操作特性
磁盘读写的最小单位是扇区。但在操作系统或DBMS系统层次,磁盘读写的基本单位是块(block)。
不同系统块大小可能不同,大多数系统的块取4KB。
进行实际磁盘读写时,主存中必须有磁盘块缓冲区;在磁盘和主存之间传送一个磁盘块称为1次I/O操作。
读写一个块的时间:
寻道时间+旋转延迟时间+传输时间。
假设有一个含3个盘片的硬盘,共有4个记录面,转速为4500转/分钟,盘面有效记录区域的外直径为30cm,内直径为10cm,记录位密度为250位/mm,磁道密度为8道/mm,每个磁道分16扇区,每扇区512字节。试计算:
1)磁盘的总磁道数
2)非格式化容量
3)平均速度传输速率。
假设一种具有如下特性的硬盘:共有4个盘片,8个盘面;每个盘面有8192个磁道,每个磁道平均有256个扇区;每个扇区512个字节。试计算以下磁盘参数:
1)磁盘格式化容量。
2)若一个块大小为4096字节,求每个磁道能存放的块数。
3)、, 求磁盘的径向密度。
4)假定扇区间隙占磁道长度的10%,则磁盘最内和最外磁道上的位密度分别是多少?
5)若磁盘转速为3840转/分,即1/64秒转一周。磁头起落1次1毫秒,每移过500个磁道另加1毫秒,试计算读写一个块的平均时间。
磁盘故障及其处理策略
一、磁盘故障分类
磁盘故障通常有以下几种方式或类型:
间断性故障。
写故障。
部分介质损坏。
磁盘崩溃。
二、校验和技术
磁盘扇区通常会存储一些冗余位,以可帮助识别从扇区读出的内容是否正确。
最简单的校验和:是基于扇区内所有位的奇偶性。
通过增加奇偶位数,可降低检不出错误的概率。
若用n个位存储校验和,则漏检错误的概率仅为1/2 n
磁盘故障及其处理策略
一、磁盘故障分类
二、校验和技术
三、稳定存储技术
校验和技术能帮助检测读写故障或介质故障,但不能帮助我们纠正错误。
基于稳定存储(stable storage)的多副本策略,可能帮助我们一定程度上解决这个问题。
四、从崩溃的磁盘故障恢复:RAID技术
磁盘冗余阵列的磁盘组织技术。
Redundant Array of Inexpensive Disks