데이터 저장과 파일

물리적 저장장치의 구성

1. 물리적 저장장치는 데이터 접근 속도, 용량을 기준으로 다양한 장치로 구성
   

특징

1. 휘발성

• 캐시 : 고비용 저장장치, 빠른 접근 속도 보장
• 메인메모리 : 실제 프로그램과 데이터 적재 공간

2. 비휘발성

• 플래쉬메모리 : 메인메모리와 유사
• 자기디스크 : 데이터베이스 전체를 안정적으로 저장
• 광학 디스크 드라이브 : CD, DVD, Blue-ray 등
• 테이프장치 : 용량이크고 저렴, 순차접근방식 -> 매우 느림

파일

데이터베이스의 구성

구성요소

1. 파일

• 데이터를 영구적으로 저장하기 위해 사용되는 가장 기초적인 논리적 구조

2. 블럭

• 파일을 고정적인 길이로 분항하여 생기는 균등한 크기로 나눈 데이터묶음
• 일반적으로 메모리와 디스크간 데이터 존송 단위로 결정

3. 레코드

• 블럭을 구성하는 요소
• 더이상 분리될 수 없는 최소 데이터 저장 단위

고정길이 레코드

• 고정적인 바이트 수를 갖는 레코드를 저장하는 기법
  
  

잔여 고정길이 레코드 할당

-> 두블럭 읽어야할때엔 느림

고정길이 레코드 할당의 문제

1. 레코드 삭제시

• 해당 레코드가 저장된 위치에 빈공간이 생성
• 장시간 레코드의 삽입 및 삭제 발생시, 저장공간에 많은 낭비가 발생

2. 레코드 삭제시 대처 방안

• 마지막 레코드로 공백 대체
  -> 레코드의 순서가 입력된 순서와 달라짐(검색의 효율 떨어짐)
• 삭제 레코드 이후의 레코드를 이동
  -> 삭제시 아래의 모든 항목 이동 필요해 오버헤드 큼
• 가용 리스트 관리
  -> 공백레코드 포인터 삽입하고, 빈곳 그냥 둠(새로운 데이터가 있으면 그곳부터 채움)

가변길이 레코드

1. 블럭에 저장되는 레코드의 길이가 서로 다른 레코드를 할당하는 방법
2. 가변길이 레코드가 사용되는 상황

• 한블럭내에 저장되는 레코드 유형이 둘이상
• 길이가 고정되니 않은 컬럼의 개수가 하나이상
• 레코드가 멀티셋(레코드의 컬럼값이 여러개인 컬럼)을 허용한 컬럼을 가질때
  
  미리 가변길이의 정보를 가지고 있음

슬롯페이지 구조

파일 구조화 방법

1. 파일 구조화

• 파일 수준에서 레코드를 관리(순서 등)하는 기법
  

방법과 종류

1. 힙 파일 구조 : 저장 순서 고려없이 파일 내 임의의 위치에 배치
   -> 저장속도빠름, 사용효율(검색속도) 떨어짐
2. 순차 파일구조 : 레코드들이 탐색키 기준으로 정렬되어 저장
   -> 저장속도 느림, 검색속도 빠름
   

• 레코드가 검색키 순서대로 정렬
• 레코드가 파일에 삽입되는 시점에서 키 값이 부여
• 장점
  - 검색키에 대한 정렬 연산이 불필요, 키 값들의 순서대로 레코드를 판독하는 연산에 효율적
  • 현재 레코드에서 정렬된 키 순서로 다음 레코드를 찾을 때 부가적인 블럭접근이 불필요
  • 이진 탐색을 사용하면 더 빠르게 레코드를 검색
• 단점
  - 레코드 삽입, 삭제에 많은 비용 소요

3. 해시 파일구조 : 해시험하를 사용하여 불럭 주소를 계산
   -> 성능차 심함
   

오버플로우 블럭

1. 순차파일 구조에서 레코드의 정렬된 상태 유지를 위해 삽입된 신규 블럭
   

저장장치 관리

저장장치 접근

1. 파일은 논리적 관점에서의 저장 객체
2. 실제 저장됭떄에는 여러 개의 물리적 단위인 블럭으로 저장

• 블럭은 메모리와 디스크 간 데이터의 전송단위
• 일반적으로 2KB~ 32KB 사용
• 블럭 전송을 최소화 할수록 압출력 소요 시간이 단축
  - 사용중인 블럭을 지속적으로 메모리에 적재
  • 한정적 공간으로 인하여 필요에따라 특정 블럭 할당을 해지
  • 메모리 내부에 버퍼라는 공간에 블럭을 저장하고, 이를 관리하기위한 버퍼 관리자를 사용

버퍼관리자

1. DBMS 상의 소프트위에는 필요한 블럭이 있을때 버퍼 관리자에세 해당 블럭을 요청

• 요청된 블럭이 버퍼에 있다면, 버퍼 관리자는 블락이 위치한 메모리 주소를 프로그램에게 전달
• 요청된 블릭이 없는 경우, 버퍼관리자는 버퍼내의 새로운 공간을 할당하고 해당 블럭을 적재
• 더이상 적재할 공간이 없다면, 버퍼에 있는 기존 블럭을 선택하여 할당을 해지하고 해당 블럭을 적재

버퍼 교체 전략

버퍼 관리자의 기능

1. 버퍼 교체 전략

• 가용 공간을 확보하기 위해 기존에 적재된 블럭의 할당을 특정 기준에 의하여 해지
• 미래에 가장 적게 사용될 블럭을 선택하여 디스크로 내보내는 것이 이상적인 버퍼 교체 전략
• 버퍼 교체 전략 기봅
  - LRU(Least Recently used) : 최근에 가장 적게 참조된 블럭을 교체
  • MFU(Most Frequently Used) : 특정 기간동안 가장 여러번 사용된 블럭을 선택하여 블럭을 교체

2. 고정 블럭

• 장애로 인하여 메모리의 데이터가 손실되어 작업이 중단될 경우, 중단된 작업의 결과물이 디스크에 기록되는 것을 방지
• 디스크에 블럭이 교체되는 것을 제한

3. 블럭 강제출력

• 시스템 로그와 같이 중요한 데이터는 디스크에 영구적으로 기록되어야 함
• 버퍼 공간이 필요 없어도 거제로 디스크에 기록

고정블럭과 블럭 강제 출력