数据库存储技术：GAM与SGAM的使用解析

本文主要探讨了数据库数据存储技术中的GAM与SGAM，以及与之相关的物理存储介质、RAID、缓冲区管理、索引、数据库文件和存储分配等概念。 GAM（Global Allocation Map）与SGAM（Shared Global Allocation Map）是数据库管理系统中用于跟踪数据文件中区间的分配情况的两个重要数据结构。GAM主要用于指示一个区间是否被分配，而SGAM则记录区间内是否有空闲页。当系统需要一个新的、未使用的区间时，会在GAM中查找位为1的区间；若需要带有空闲页的混合区间，则会寻找GAM中位为0、SGAM中位为1的区间。这种机制优化了数据库空间的管理和使用效率。 物理存储介质是数据库存储的基础，包括高速缓冲存储器（如缓存）、主存储器、快闪存储器、磁盘存储器、光学存储器和磁带等。高速缓冲存储器（如RAM）提供快速但昂贵且容量有限的存储，由操作系统管理；主存储器用于存储处理中的数据，是非持久性的；快闪存储器介于两者之间，读取速度快但写入慢；磁盘存储器是最常见的非易失性数据存储设备，支持随机读取，其性能由访问时间、转速、I/O吞吐量等指标衡量；光学存储器如CD、WORM、CD-RW适用于一次性或多次读写；磁带则用于顺序访问和归档存储，适合大量数据的低成本存储。 磁盘存储器的基本构成包括盘片、磁道、扇区和柱面。每个扇区通常包含512字节数据，多个扇区组成簇或数据块，操作系统以簇为单位进行读写操作。磁道是同一盘片上同心圆排列的扇区，外圈的磁道拥有更多扇区。柱面是由不同盘片上相同位置的磁道组成，是硬盘的另一个寻址单位。磁盘性能的关键指标有访问时间（包括寻道时间和旋转延迟）、磁盘转速和数据传输率。 RAID（Redundant Array of Independent Disks）技术通过数据冗余和分布提高磁盘系统的可靠性和性能，常见的RAID级别有RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6等，每种都有其特定的优势和应用场景。 缓冲区管理是数据库系统中优化磁盘I/O的关键，通过缓存频繁访问的数据来减少磁盘访问次数，提高系统效率。索引是数据库中加速查询的重要手段，通过创建索引，可以快速定位到数据，提高查询速度。 数据库文件是数据的实际存储载体，根据数据模型和数据库管理系统的设计，可能包含数据表、索引、日志等多种类型。存储分配涉及到如何在磁盘上有效地分配和管理空间，GAM和SGAM就是这一过程中的关键组件。 数据库数据存储技术涉及多层面，从硬件的物理存储介质到软件的逻辑管理，都是为了确保数据的安全、高效和可靠的存储与访问。