СУБД - Система хранения

Базы данных хранятся в файловых форматах, которые содержат записи. На физическом уровне фактические данные хранятся в электромагнитном формате на каком-либо устройстве. Эти запоминающие устройства можно разделить на три типа:

Типы памяти
  • Основное хранилище - хранилище памяти, которое напрямую доступно ЦПУ, относится к этой категории. Внутренняя память ЦП (регистры), быстрая память (кэш) и основная память (ОЗУ) напрямую доступны для ЦП, так как все они размещены на материнской плате или чипсете ЦП. Это хранилище обычно очень маленькое, сверхбыстрое и нестабильное. Первичное хранилище требует постоянного источника питания для поддержания его состояния. В случае сбоя питания все его данные теряются.

  • Вторичное хранилище - Вторичные устройства хранения используются для хранения данных для будущего использования или в качестве резервной копии. Вторичное хранилище включает в себя устройства памяти, которые не являются частью набора микросхем ЦП или материнской платы, например магнитные диски, оптические диски (DVD, CD и т. Д.), Жесткие диски, флэш-накопители и магнитные ленты.

  • Третичное хранилище - Третичное хранилище используется для хранения огромных объемов данных. Поскольку такие запоминающие устройства являются внешними по отношению к компьютерной системе, они являются самыми медленными по скорости. Эти запоминающие устройства в основном используются для резервного копирования всей системы. Оптические диски и магнитные ленты широко используются в качестве третичного хранилища.

Иерархия памяти

Компьютерная система имеет четко определенную иерархию памяти. Процессор имеет прямой доступ к основной памяти, а также к встроенным регистрам. Время доступа к основной памяти явно меньше скорости процессора. Чтобы минимизировать это несоответствие скорости, введена кэш-память. Кэш-память обеспечивает самое быстрое время доступа и содержит данные, к которым центральный процессор чаще всего обращается.

Память с самым быстрым доступом является самой дорогой. Большие устройства хранения данных предлагают медленную скорость и дешевле, однако они могут хранить огромные объемы данных по сравнению с регистрами ЦП или кэш-памятью.

Магнитные диски

Жесткие диски являются наиболее распространенными вторичными устройствами хранения данных в современных компьютерных системах. Они называются магнитными дисками, потому что они используют концепцию намагничивания для хранения информации. Жесткие диски состоят из металлических дисков, покрытых намагничиваемым материалом. Эти диски расположены вертикально на шпинделе. Головка чтения / записи перемещается между дисками и используется для намагничивания или размагничивания пятна под ней. Намагниченное пятно можно распознать как 0 (ноль) или 1 (один).

Жесткие диски отформатированы в четко определенном порядке для эффективного хранения данных. На пластине жесткого диска много концентрических кругов, называемых дорожками . Каждый трек делится на секторы . Сектор на жестком диске обычно хранит 512 байт данных.

избыточный массив независимых дисков

RAID или Rudundant Массив независимых дисков - это технология для подключения нескольких вторичных устройств хранения и использования их в качестве единого носителя.

RAID состоит из массива дисков, в которых несколько дисков соединены вместе для достижения разных целей. Уровни RAID определяют использование дисковых массивов.

RAID 0

На этом уровне реализован чередующийся массив дисков. Данные разбиты на блоки, и блоки распределяются по дискам. Каждый диск получает блок данных для записи / чтения параллельно. Это повышает скорость и производительность устройства хранения. На уровне 0 нет четности и резервного копирования.

RAID 0

RAID 1

RAID 1 использует методы зеркалирования. Когда данные отправляются на контроллер RAID, он отправляет копию данных на все диски в массиве. Уровень RAID 1 также называется зеркалированием и обеспечивает 100% избыточность в случае сбоя.

RAID 1

RAID 2

RAID 2 записывает код исправления ошибок, используя расстояние Хэмминга для своих данных, размеченных на разных дисках. Как и уровень 0, каждый бит данных в слове записывается на отдельный диск, а коды ECC слов данных хранятся на разных дисках. Из-за его сложной структуры и высокой стоимости, RAID 2 не доступен в продаже.

RAID 2

RAID 3

RAID 3 чередует данные на нескольких дисках. Бит четности, сгенерированный для слова данных, хранится на другом диске. Этот метод позволяет преодолеть сбои в работе одного диска.

RAID 3

RAID 4

На этом уровне весь блок данных записывается на диски данных, а затем генерируется четность и сохраняется на другом диске. Обратите внимание, что уровень 3 использует чередование на уровне байтов, тогда как уровень 4 использует чередование на уровне блоков. Как для уровня 3, так и для уровня 4 требуется как минимум три диска для реализации RAID.

RAID 4

RAID 5

RAID 5 записывает целые блоки данных на разные диски, но биты четности, генерируемые для полосы блоков данных, распределяются между всеми дисками данных, а не хранятся на другом выделенном диске.

RAID 5

RAID 6

RAID 6 является расширением уровня 5. На этом уровне два независимых контроля четности создаются и хранятся распределенным образом среди нескольких дисков. Два соотношения обеспечивают дополнительную отказоустойчивость. Этот уровень требует как минимум четырех дисков для реализации RAID.