第3部分：关系数据库管理系统原理part1
题型：选择题、填空题、算法题、分析题分值：约35%
第7章：数据库存储
要求准确掌握基本概念和基本原理
存储介质：存储介质的分类
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（主存储器、⼆级存储器、三级存储器、易失存储器、⾮易失存储器）
主存储器：
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字节寻址，高速缓存，内存寄存器，CPU直接访问
二级存储器
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磁盘、硬盘 按块寻址、cpu不能直接访问、联机使用
三级存储器
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磁盘光盘 可以脱机使用、按块寻址、通过二级存储器才能访问
数据传输速度和大小对比
易失性存储器与非易失性存储器
非易失性内存
磁盘的块与组成部分
基于磁盘的数据库存储结构：
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内容：属性值的表示、元组的表示、⻚的布局、⽂件的组织
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磁盘能永久存储，所以用磁盘存数据库；文件以文件页构成；需要将磁盘中把页读到内存中。
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将内存映射到虚拟内存中，无法控制操作系统如何调度，所以不能用操作系统管理
属性值的表示
数的表示
字符串的表示：按字符限定
字符串的表示：按字节限定
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四种字符串的区别：https://www.bbsmax.com/A/A2dmQ9Lgde/
元组的表示
元组头
元组数据：4字节对齐
变长元组的布局：放两端
页的布局
页头
页数据：面向元组和面向日志
面向元组数据组织
分槽页
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尾部放元组（一个槽，字节对齐）
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页头后放起始位置的偏移
页头中的元数据
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最后一个槽的起始位置的偏移量因为是倒叙，就是新元组插入的位置。
记录号
溢出页
碎片化
日志结构页的布局
日志记录
读元组：
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从后往前找记录，然后重建即可
日志索引
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帮助更快的读
日志记录的合并
文件组织
分类
堆文件组织
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任意顺序存储，链表和页目录两种组织方法
基于链表的组织
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头页两个指针，分别指向空闲的和有数据的
基于页目录的组织
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记录 页的位置和是否空闲
顺序文件组织
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插入如果不符合顺序，需要将后面所有的元组往后挪位置，很慢，适用于排序键是主键的存储
哈希文件组织
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利用哈希函数
缓冲区管理：
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内容：缓冲池的结构、⻚请求、⻚释放、⻚替换策略
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cpu借助缓冲区与磁盘中数据交互
缓冲池的结构
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内存区域分页
页表
页框中的元数据（基本数据）
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pincount 表示当前引用的计数
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表示是否被修改过
页的功能：请求修改和释放
页请求
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有则pincount+1
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没有则选择一个pin_count=0的页框，脏页写回，否则直接读入需要的页，并将pin_count=1
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没有pin_count=0,则需要等待，或者直接abort，防止死锁
页的释放
页的修改
页替换策略
最近最少使用策略
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效率不高
时钟替换策略
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LRU的近似，这样做选择了一个较长时间没有访问的表
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reference bit读入或者访问时赋值为1
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扫过为1赋值为0，否则进行替换
预取
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提前取
缓冲池和虚拟内存的比较
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dbms预测更准确
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强制写回
第8章：索引结构
要求准确掌握基本概念熟练运⽤可扩展哈希表、线性哈希表、B+树的操作算法
外存哈希表的分类
可扩展哈希表：
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数据结构、查找索引项的算法、插⼊索引项的算法
数据结构
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桶的个数是2的指数
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指数幂i是全局深度
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前i位相同的键值在一个桶中
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没有溢出页
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局部深度前j位在一个桶中
性质
查找
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通过全局深度确定在那个桶中
插入
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页中有足够空间
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没有足够空间且局部深度小于全局，局部表分裂
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如果全局深度等于局部深度，全局表分裂
删除
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直接找到后删除，不用合并，未来一般数据会以一个增加的趋势，合并有额外开销
线性哈希表：
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数据结构、查找索引项的算法、插⼊索引项的算法
数据结构
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b人为规定，n是桶的个数
查找
插入
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不超过负载因子，直接插入
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超过负载因子
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桶的数目正好是2的幂，相当于每个桶都是两个3位的局部深度，负载均衡了，随着桶的增加，新来的桶，会分担其它桶的局部深度，使之升为3，以此类推
两种哈希表的对比
B+树：
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数据结构、点查询算法、区间查询算法、插⼊索引项的算法、删除索引项的算法
数据结构
点对点查找
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直接多分查找
区间查询
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找大于等于最小区间的第一个
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一直向右搜索，直到找到小于最大区间的最大数为止
插入
叶节点分裂
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先插入，若满了，则平分L，前一半放中，后一半放L2,L2的最小值作为中间键上如父亲节点
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会有个多余的中间键向上传递
插入例子
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无分裂情况
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有分裂
删除
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不半满就合并
删除例子
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直接删
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需要重新分布
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需要合并
B+树操作在线演示：
