Optimización del Acceso a Datos y Organización de Archivos en Bases de Datos

Acceso al Almacenamiento en Bases de Datos

Cada base de datos se compone de varios archivos a nivel del sistema operativo. Estos archivos, que residen permanentemente en disco, están divididos en unidades de almacenamiento de tamaño fijo llamadas bloques. Los bloques son las unidades fundamentales de asignación de almacenamiento y transferencia de datos.

Uno de los principales objetivos en la gestión de bases de datos es minimizar el número de transferencias de bloques entre el disco y la memoria RAM. Una forma de lograr esto es mantener en memoria la mayor cantidad de bloques posible, reduciendo así la necesidad de acceder al disco. Dado que no es posible mantener todos los bloques en memoria RAM, se requiere una gestión eficiente de la memoria intermedia (buffer).

Gestor de la Memoria Intermedia

Buffer: Es el área de memoria donde se almacenan copias temporales de los bloques del disco.

El subsistema responsable de la asignación de espacio en el buffer de la memoria principal es el gestor de la memoria intermedia. Este módulo de software administra la memoria intermedia y controla el acceso de los bloques a la misma. Es el encargado de decidir qué bloques se cargan y/o permanecen en memoria y cuáles se descartan.

Estrategias de Sustitución de Bloques

• Estrategia LRU (Least Recently Used): Se elimina el bloque menos recientemente utilizado. Esta estrategia es similar a la utilizada en muchos sistemas operativos.
• Bloques Clavados: Se utilizan para garantizar que ciertos bloques permanezcan en memoria, lo cual es crucial para la recuperación del sistema de bases de datos ante fallos.
• Salida Forzada de Bloques: En ciertas situaciones, es necesario escribir un bloque de vuelta al disco, incluso si el espacio de memoria intermedia no es inmediatamente necesario.

El objetivo principal de las estrategias de sustitución de bloques en la memoria intermedia es minimizar los accesos al disco, mejorando así el rendimiento general del sistema de bases de datos.

Organización de Registros en Archivos

Los archivos en una base de datos se pueden organizar de las siguientes maneras:

• Organización de Archivos en Montículo (Heap): En esta organización, los registros se pueden colocar en cualquier parte del archivo donde haya espacio disponible. No hay un orden específico para los registros. Generalmente, hay un archivo por cada relación (tabla).
• Organización de Archivos Secuenciales: Los registros se almacenan en orden secuencial, basándose en el valor de la clave de búsqueda de cada registro. El principal desafío de esta organización es la necesidad de reorganizar el archivo después de eliminar un registro para mantener el orden.
• Organización Asociativa (Hash) de Archivos: Se calcula una función hash sobre algún atributo de cada registro. El resultado de esta función determina el bloque del archivo en el que se debe colocar el registro.