Basi di Dati

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Basi di Dati

• Sistemi per BD RelazionaliModello Fisico
• Concetti Avanzati

versione 2.0
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pagina)
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Concetti Avanzati
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Sommario

• Obiettivo
• Indici multilivello
• Indici e tabelle ISAM
• B Tree (cenni)
• Indici Hash
• File hash
• Indice hash
• In Pratica

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Obiettivo
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Obiettivo

• Strategia di accesso ideale
• inserimenti e cancellazioni efficienti (t. cost
  ?)
• ricerca binaria
• evitare ordinamenti del file
• Gli indici rappresentano un passo avanti
• Problemi
• la ricerca si può migliorare
• gli inserimenti nei file ordinati sono un pb.

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Indici Multilivello
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Indici multiliv.

• Possono migliorare i tempi di ricerca
• Intuizione
• un indice è un file ordinato di record (chiave,
  puntatore)
• se i valori della chiave sono distinti, posso
  costruire un indice primario per lindice
• posso proseguire costruendo vari livelli di indice

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Indici Multilivello
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Indici Multiliv.
NB/bfr blocchi
(NB/bfr)/bfr blocchi
1 blocco
NB blocchi
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Indici Multilivello
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Indici multiliv.

• Dinamica logaritmica logbfr(NB) livelli di
  indice
• ricerca logaritmica con base bfrgt2
• Esempio
• dimblocco2048, dimrecord58, dimfile2G
• NB1M, bfr204 (fattore di blocco dellindice)
• I livello ceil(1M/204) 5141 (ceil p.te
  intera sup.)
• II livello ceil (29960/204) 26
• ricerca in ceil(log204(1M)) 1 accessi 4
• Attenzione tutti i valori devono essere distinti

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Indici Secondari Multiliv.
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Indici multiliv.
blocco di puntatori
valori distinti
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Il Problema degli Inserimenti
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Indici multiliv.

• Tutti i livelli sono file ordinati
• costo degli inserimenti
• Due possibili soluzioni
• strutture ordinate statiche
• ISAM
• strutture ordinate dinamiche
• B Tree e B Tree

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Strutture Ordinate Statiche
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt ISAM

• Strutture multilivello in cui
• spazio per i blocchi allocato staticamente
• file ordinato con blocchi contigui
• inserimenti effettuati ordinatamente finchè ce
  spazio
• file disordinato di trabocco (overflow)
• periodiche riorganizzazioni globali con fusione
  del file primario e del file di trabocco
• ISAM Indexed Sequential Access Method

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Struttura ISAM
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt ISAM
3333 Stop John Sci 3
Blocchi contiguidel disco
Blocchi di overflow
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Struttura ISAM
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt ISAM

• Principali vantaggi
• allocazione contigua dei blocchi (località)
• la struttura non viene toccata
• Svantaggi
• possono essere necessarie ristrutturazioni
• Adatta a tabelle con dinamica limitata
• pochi inserimenti

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Strutture Ordinate Dinamiche
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree

• Strutture multilivello in cui
• file ordinato con rappresentazione collegata
• allocazione dinamica dei blocchi
• i blocchi sono sempre parzialmente pieni
• algoritmi di inserimento opportuni
• riorganizzazioni locali (fusioni e divisioni dei
  blocchi)
• B Tree, B Tree

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B Tree
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree

• In sintesi, albero di ricerca di apertura ngt2
• Nodi
• al più n-1 val. della chiave ed n punt. a
  sottoal.
• ltp1, k1, p2, k2, p3, pm-1, km-1, pmgt, mltn,
  k1lt k2 lt lt km-1
• Sottoalberi
• i valori del primo sottoalbero sono minori o ug.
  di k1
• tutti i valori X del sottoalbero i sono compresi
  tra ki-1 e ki (ki-1 lt X lt ki per i da 2 a m-1)
• i valori dellultimo sottoalbero sono maggiori di
  km-1

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B Tree
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree
1100 QueloPaolo Sci 2

1240 Rossi Mario Ing 1
1240
3121
1241 Birillo Giulio Let 2

3121 Verdi Luigi Sci 3
3122 Neri Paolo Sci 2
4128
3599

7400
7552
3599 Caio Tizio Ing 2
3600 Busti Lina Let 2

4128 Rossi Maria Let 2
Esempio Ricerca di 4400
7800
8900
4129 Mous Michi Agr 1

7400 Pinco Palla Ing 2

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B Tree
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree

• Vincoli aggiuntivi
• lalbero deve essere bilanciato
• loccupazione dei blocchi deve essere almeno il
  50
• Algoritmi di inserimento e cancellazione
• rispettare i vincoli
• fusioni e divisioni (possono coinvolgere vari
  livelli)
• A regime
• blocchi pieni per i 2/3 (67 circa)

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B Tree
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree
Radice
30
17
24
13
39
3
5
19
20
24
25
27
38
2
13
14
16
30
33
34
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inserimento del valore 4
Nuova Radice
17
24
30
13
4
39
2
3
19
20
24
25
27
38
13
5
4
30
33
34
14
16
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B Tree in Pratica
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree

• Ordine tipico 200
• numero medio di puntatori 133 (molto alto)
• Capacità di Indicizzazione
• profondità 4 1334 312.900.700 blocchi
• profondità 3 1333 2.352.637 blocchi
• I livelli più alti possono essere tenuti nel
  buffer
• Livello 1 1 blocco al più 8 Kbyte
• Livello 2 133 blocchi al più 1 Mbyte
• Livello 3 17.689 blocchi al più 133 MBytes

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B Tree
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt B Tree

• Vantaggi
• inserimenti logaritmici meno costosi che in un
  file ordinato
• ricerche rapide
• accesso ordinato secondo la chiave di ordinamento
• è possibile aggiungere indici secondari
• In generale
• ha prestazioni migliori della struttura ISAM
• è utilizzata dalla maggior parte dei DBMS (VSAM)

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Hashing
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing

• E possibile ottenere
• tempo di inserimento costante ?
• tempo di ricerca costante ?es matricola1234 in
  tempo costante
• Hashing
• ricerche in tempo lineare nella lunghezza della
  chiave
• File Hash
• Indice Hash

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File Hash
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing

• Idea
• è possibile utilizzare una funzione di hash per
  inserire i record nel file
• e poterli recuperarli in tempo praticamente
  costante successivamente
• organizzazione alternativa ai file heap e ai file
  ordinati
• Hashing statico (simile a ISAM)
• Hashing dinamico (simile a B Tree)

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File Hash
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing
puntatori ad N blocchi
es (akb) mod N
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File Hash
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing

• Organizzazione alternativa a file heap e file
  ordinati
• File hash statici
• Numero di bucket N
• N Blocchi iniziali per il file allocati
  staticamente
• Blocchi di overflow

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File Hash Statico
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing
3122 QueloPaolo Sci 2
4775 Mous Michi Agr 1
9876 Rossi Maria null 3
..
0
h(k)
5442 Rossi Mario Ing 1
1
2
Valore della chiave k
3
2112 Birillo Giulio Let 2
h
7771 Verdi Luigi Sci 3
3425 Neri Paolo Sci 2
..
N-1
6779 Caio Tizio Ing 2
Puntatori agli N blocchi tipicamente in RAM

1234 Busti Lina Let 2
..
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File Hash Dinamico (Cenni)
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing

• Il numero di blocco può crescere dinamicamente
• N Blocchi iniziali per il file
• Quando un blocco si riempie, il numero di blocchi
  viene raddoppiato
• Servono funzioni di hash appropriate

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Indice Hash
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing

• Indice per un file primario
• File primario tipicamente heap
• Indice memorizzato con organizzazione hash su una
  chiave di ricerca
• Vantaggi
• inserimenti e ricerche molto efficienti
• utile per correlazioni tra tabelle diversees
  nome degli studenti che hanno sostenuto lesame
  di analisi

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Indice Hash
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt Hashing
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In Pratica
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt In pratica

• File ordinati Indici Multilivello
• ricerche logaritmiche(con base molto alta)
• ordinamento
• inserimenti logaritmici (con ristrutturazioni nel
  caso di B tree)

• File heap Indici Hash
• inserimenti efficienti
• ricerche efficienti
• non supporta lordinamento

In sintesi non esiste lorganizzazione ideale
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In Pratica
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Concetti
Avanzati gtgt In pratica

• MySQL
• tabelle ISAM, MyISAM, Heap ( InnoDB, BDB)
• indici B Tree, Hash
• PostgreSQL
• tabelle in file ordinati
• indici B Tree, Hash ( R Tree)
• operatore CLUSTER

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Concetti Avanzati
DBMS Relazionali Modello Fisico gtgt Sommario

• Obiettivo
• Indici Multilivello
• Indici e tabelle ISAM
• B Tree
• Indici Hash
• File hash
• Indice hash
• In Pratica

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Termini della Licenza
Termini della Licenza

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