Organizacion de Archivos (Parte II)

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Manejo de Memoria

Restauración

Contenido

• Manejo de memoria

– Componentes del SMBD

– Tipos de memoria

– Acceso a la base de datos

– Archivos

• Encabezado

• Registro

• Tamaño de un archivo

• Organizaciones de archivo

– Secuencial

– Hash

– Indexada

• Vías de acceso

Marzo 2012 2 Administración de Base de Datos

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Organizaciones de Archivo Clase anterior

• Organización Secuencial

– Montículo

– Ordenada

• Organización Directa

– Técnicas Hash

– Manejo de Colisiones


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Organización indexada

• ¿Qué es un índice?

• Tipos de índices

• Organización Secuencial ordenada indexada

• Organización directa indexada

• Otras

• Índices multinivel

• Estructuras de datos – Listas

– Arboles B y B+

– Indices Bitmap


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¿Qué es un

índice?

Título No pag


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• ¿Qué es un índice?

– Un índice en una BD es similar al índice de un libro, es una estructura que puede consultarse al buscar elementos de datos en una BD.

Datos Indice


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• Definición de índice

– Es una estructura de datos llamada Archivo de Indice que permite al SMBD localizar registros concretos dentro de un Archivo de datos, de manera más rápida.

– Entrada de datos: registro del archivo índice

• <K, P> • <K, lista-P> K: campos indexados (clave de búsqueda) P: apuntador a página

Si K está compuesto de un solo atributo entonces el índice es simple, Si no el índice es compuesto


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• Organizaciones de índice

– Secuenciales ordenados: están ordenados físicamente según el valor de la clave K.

– Directos (hash): están organizados según una función hash sobre la clave K.

• En este curso se trabajara con índices secuenciales ordenados


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• Tipos de Índices

– Primario: El índice esta construido sobre un archivo ordenado sobre un campo clave de ordenamiento.

– Agrupado: El índice esta construido sobre un archivo ordenado sobre un campo no clave de ordenamiento.

– Secundario: El índice esta construido sobre un archivo no ordenado o sobre un campo que no es clave de ordenamiento.


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Índice primario

Los títulos está en el

mismo orden interno y son únicos dentro

del libro


Índice Agrupado

Los nombres se agrupan

por letras, el índice tiene el mismo orden que la guía


Índice secundario

Las palabras están

ordenadas alfabéticamente

Indica las páginas donde se encuentra cada palabra


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Organizaciones secuencial Indexada

• Índice primario

1234 Maria Castillo DE 1657 Ana Paredes CO 3456 Jose Perdomo CO

5432 Pedro López DE 5678 Luis Perez MT 5879 Beatriz Martínez MT

6784 Ana Vasquez MT 7865 Victor Trejo CO 8762 Julio León CO

…..

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Archivo de datos Archivo índice

fb 8 registros por bloque


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Organizaciones secuencial Indexada

• Índice primario




…..

1234 1657 3456 5432 5678 5879 6784 7865

1 1 1 2 2 2 3 3

8762 . .

3 …

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Organización secuencial Indexada

• Índices densos

– Dispone de un registro de índice para CADA UNO de los valores de la clave de búsqueda del archivo




…..

1234 1657 3456 5432 5678 5879 6784 7865

1 1 1 2 2 2 3 3

8762 . .

3 …

Manejo de memoria Archivo de datos


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• Índices disperso

– Dispone de un registro de índice para ALGUNOS de los valores de la clave de búsqueda del archivo (p.e. uno por página)




…..

. . …

3456 5879 8762 …

1 2 3

. . …

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• Índice agrupado

1657 Ana Paredes CO 6784 Ana Vasquez MT 5879 Beatriz Martínez MT

3456 Jose Perdomo CO 8762 José León CO 1235 José Castillo DE

5678 Luis Perez MT 2432 Luis Ramirez DE 6865 Luis Urbina CO

5555 Luis Ricardo DE

Ana Beatriz Jose Luis

1 1 2 ?

. . …

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• Este tipo de archivo necesita ser reorganizado periódicamente para mantener la eficiencia

• La principal desventaja de esta organización es que es preciso mantener el orden a medida que se insertan y borran registros

• El problema se agrava debido a que se debe mantener el orden en ambos archivos tanto el de datos como en el de índice.


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Organización directa indexada

• Índice secundario

6784 Ana Vasquez MT 2432 Luis Ramirez DE 3456 Jose Perdomo CO

1657 Ana Paredes CO 6865 Luis Urbina CO

5678 Luis Perez MT 8762 José León CO

5879 Beatriz Martínez MT 1235 José Castillo DE 5555 Luis Ricardo DE

1235 1657 2432 3456 5555 5678 5879 6784 6865

4 2 1 1 4 2 4 1 2

6865 8762 . .

2 3 …




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• Índice secundario (atributo no único)





Ana Beatriz Jose Luis …

Archivo de datos

Registros de tamaño variable


1, 2 4 1, 3, 4 1, 2, 3,4

Archivo índice


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• Listas invertidas

N registro relativo

registro Apun-tador

1 2 3


4 (inicio)

5 9

4 5


8 6

6 7


10 2

8 9 10


3 7 null



1 4 1 1



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• Indice multinivel





1235 1657 2432 3456 5555 5678 5879 6784

3 2 1 1 3 2 3 1

6865 8762 . .

2 3 …

6784 8762

1 2

Archivo de datos Archivo índice Nivel 1 (interno)

Archivo índice Nivel 2


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Organización indexada Arboles B y B+

El inconveniente principal de la organización indexada secuencial reside en que el rendimiento, tanto para buscar en el índice se degrada según crece el archivo de datos.

Las estructuras de árbol B y B+ mantienen su eficiencia a pesar de la inserción y borrado de datos, y pueden ser usados como índices primarios, secundarios o agrupados


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• Son arboles de búsqueda balanceados

– La profundidad de cada subarbol difiere en +-1

– Un recorrido en profundidad inorden da los elementos ordenados.


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• Cada nodo ocupa una página de disco.

K1<K2< ….Km-1

• Se puede ver como un índice multinivel, donde cada nodo es un subíndice

• El orden del árbol será el numero de apuntadores que pueda tener cada nodo

– Si tenemos m apuntadores P y (m-1) claves K las cuales ocupan un bloque de tamaño B entonces

P1 K1 P2 K2 ……. Km-1 Pm

P.m + K(m-1) = B m = (B-P) +1 (P+K)


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• Cada nodo, excepto la raiz debe estar lleno al menos hasta la mitad (m/2).

• La altura del árbol depende de su orden

– Altura mínima:

– Altura máxima:

– n es el numero total de valores distintos de K


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• Árbol B

– Cada celda apunta al archivo de datos.

– La cantidad de accesos para localizar un valor de K es al menos uno y a lo sumo la altura del árbol.


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• Árbol B+

– Variación del Árbol B

– Solo las hojas apuntan a los datos


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• Los árboles B+ son más fáciles de mantener que los árboles B.

• Son los tipos de índice por defecto en las BD

• Los árboles B son usados para almacenar datos tipo CLOB o BLOB


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Organización de Archivos

• Ejercicio

– Dado un archivo de datos para Proveedor con los siguientes campos

+ un byte para marcado de borrado

1. Si el tamaño del bloque es 2048 bytes, hay 500.000 registros, y los registros son de tamaño fijo no extensibles

• Calcular fb y TA de Proveedores.

RIF Nombre Región Ciudad Dirección telefono email

9 80 20 30 250 50 50


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Organización de Archivos

• Ejercicio (continuación)

2. Si el archivo Proveedor está ordenado por RIF y se tiene un índice de 2 niveles disperso sobre este campo. Calcule la cantidad de accesos para obtener un RIF dado.

3. Calcule la altura máxima de un índice B+ sobre RIF.

4. Si el archivo está ordenado por ciudades indique que tipo de índices se pueden crear sobre este, para cualquier atributo. (primario, agrupado o secundario)


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Próxima clase

Marzo 2012 Administración de Base de Datos 32

• Índices Bitmap

• Resumen vias de acceso

• Inicio tema Recuperación Manejo de memoria

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• Índices Bitmap

– Indice especial que usa arreglos de bits

• 01000111101011

– Para crear un índice bitmap sobre un campo se crean arreglos de bits por cada valor diferente y se coloca 1 en la posición del registro que cumple dicho valor

– Cada bit corresponde a un rowid


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• Índice Bitmap

– Indice bitmap sobre sexo


Manejo de memoria Id Apellido Región Géne-

ro

Bitmaps

F M

1 PEREZ NORTE F 1 0

2 GARCIA CENTRO M 0 1

3 LOPEZ SUR M 0 1

4 MARTIN SUR Null 0 0

5 BROWN CENTRO F 1 0

6 CANEPA NORTE M 0 1

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• Índices Bitmap

– Índice bitmap sobre región


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Id Apellido Región Géne-

ro

Bitmap

NORTE CENTRO SUR

1 PEREZ NORTE F 1 0 0

2 GARCIA CENTRO M 0 1 0

3 LOPEZ SUR M 0 0 1

4 MARTIN SUR Null 0 0 1

5 BROWN CENTRO F 0 1 0

6 CANEPA NORTE M 1 0 0

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• Índices Bitmap (búsquedas)

– Clientes femeninos de región centro

• AND entre los bitmaps F y Centro

– Clientes masculinos de la región norte o sur

• (M AND Norte) OR (M AND Sur)


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Id Apellido Región Géne-

ro

Bitmaps

F M NORTE CENTRO SUR

1 PEREZ NORTE F 1 0 1 0 0

2 GARCIA CENTRO M 0 1 0 1 0

3 LOPEZ SUR M 0 1 0 0 1

4 MARTIN SUR Null 0 0 0 0 1

5 BROWN CENTRO F 1 0 0 1 0

6 CANEPA NORTE M 0 1 1 0 0

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• Cuando usar índices bitmaps

– Tablas muy grandes (millones de registros)

– Con columnas que tienen baja cardinalidad (pocos valores diferentes)

– Consulta con combinaciones de AND y OR en la clausula WHERE

– Las columnas clave de los índices son de solo lectura o se actualizan muy poco

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• Creación de índices en SQL

– create <tipo_indice> index <nombre_indice> on <nombre_relación> (<lista-atributos>)

– El tipo_indice depende del SMBD los más comunes son

• Hash

• Bitmap

• Unique

– Si no se indica el tipo del indice creado el del tipo árbol B+

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• Vías de acceso – Exploración: leer todos los registros del archivo.

– Búsqueda con selección de igualdad: Localizar las páginas donde están los registros y cargarlas en memoria principal

– Búsqueda por selección de rango: Igual al anterior

– Insertar un registro: Identificar la página donde se va a insertar el registro, leerla, modificarla y guardarla de nuevo.

– Borrar un registro: Buscar el registro a borrar y marcarlo como borrado.

– Actualizar un registro: Buscar el registro a actualizar, leer la página, modificarla y guardarla de nuevo

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