DBMS - Speichersystem

Datenbanken werden in Dateiformaten gespeichert, die Datensätze enthalten. Auf physikalischer Ebene werden die tatsächlichen Daten auf einigen Geräten im elektromagnetischen Format gespeichert. Diese Speichergeräte können grob in drei Typen eingeteilt werden:

Primary Storage- Der Speicher, auf den die CPU direkt zugreifen kann, fällt unter diese Kategorie. Der interne Speicher (Register), der schnelle Speicher (Cache) und der Hauptspeicher (RAM) der CPU sind für die CPU direkt zugänglich, da sie sich alle auf dem Motherboard oder dem CPU-Chipsatz befinden. Dieser Speicher ist normalerweise sehr klein, ultraschnell und flüchtig. Der Primärspeicher benötigt eine kontinuierliche Stromversorgung, um seinen Zustand aufrechtzuerhalten. Bei einem Stromausfall gehen alle Daten verloren.
Secondary Storage- Sekundärspeichergeräte werden zum Speichern von Daten für die zukünftige Verwendung oder als Backup verwendet. Der Sekundärspeicher umfasst Speichergeräte, die nicht Teil des CPU-Chipsatzes oder der Hauptplatine sind, z. B. Magnetplatten, optische Platten (DVD, CD usw.), Festplatten, Flash-Laufwerke und Magnetbänder.
Tertiary Storage- Im Tertiärspeicher werden große Datenmengen gespeichert. Da sich solche Speichergeräte außerhalb des Computersystems befinden, sind sie am langsamsten. Diese Speichergeräte werden hauptsächlich zur Sicherung eines gesamten Systems verwendet. Optische Platten und Magnetbänder werden häufig als Tertiärspeicher verwendet.

Speicherhierarchie

Ein Computersystem hat eine genau definierte Speicherhierarchie. Eine CPU hat direkten Zugriff auf den Hauptspeicher sowie die eingebauten Register. Die Zugriffszeit des Hauptspeichers ist offensichtlich geringer als die CPU-Geschwindigkeit. Um diese Geschwindigkeitsinkongruenz zu minimieren, wird ein Cache-Speicher eingeführt. Der Cache-Speicher bietet die schnellste Zugriffszeit und enthält Daten, auf die die CPU am häufigsten zugreift.

Der Speicher mit dem schnellsten Zugriff ist der teuerste. Größere Speichergeräte bieten eine langsame Geschwindigkeit und sind kostengünstiger. Sie können jedoch im Vergleich zu CPU-Registern oder Cache-Speicher große Datenmengen speichern.

Magnetplatten

Festplattenlaufwerke sind die gebräuchlichsten sekundären Speichergeräte in gegenwärtigen Computersystemen. Diese werden als Magnetplatten bezeichnet, da sie das Konzept der Magnetisierung zum Speichern von Informationen verwenden. Festplatten bestehen aus Metallscheiben, die mit magnetisierbarem Material beschichtet sind. Diese Scheiben sind vertikal auf einer Spindel angeordnet. Ein Lese- / Schreibkopf bewegt sich zwischen den Platten und wird verwendet, um den Punkt darunter zu magnetisieren oder zu entmagnetisieren. Ein magnetisierter Punkt kann als 0 (Null) oder 1 (Eins) erkannt werden.

Festplatten werden in einer genau definierten Reihenfolge formatiert, um Daten effizient zu speichern. Auf einer Festplattenplatte befinden sich viele konzentrische Kreisetracks. Jeder Track ist weiter unterteilt insectors. Ein Sektor auf einer Festplatte speichert normalerweise 512 Datenbytes.

Redundantes Array unabhängiger Festplatten

RAID oder Redundant Array von Iunabhängig Disks ist eine Technologie, mit der mehrere sekundäre Speichergeräte verbunden und als einzelnes Speichermedium verwendet werden können.

RAID besteht aus einer Reihe von Festplatten, auf denen mehrere Festplatten miteinander verbunden sind, um unterschiedliche Ziele zu erreichen. RAID-Level definieren die Verwendung von Festplatten-Arrays.

RAID 0

In dieser Ebene ist ein gestreiftes Array von Festplatten implementiert. Die Daten werden in Blöcke zerlegt und die Blöcke auf die Festplatten verteilt. Jede Platte empfängt einen Datenblock zum parallelen Schreiben / Lesen. Es verbessert die Geschwindigkeit und Leistung des Speichergeräts. In Level 0 gibt es keine Parität und Sicherung.

RAID 1

RAID 1 verwendet Spiegelungstechniken. Wenn Daten an einen RAID-Controller gesendet werden, sendet er eine Kopie der Daten an alle Festplatten im Array. RAID Level 1 wird auch aufgerufenmirroring und bietet 100% Redundanz im Falle eines Fehlers.

RAID 2

RAID 2 zeichnet den Fehlerkorrekturcode unter Verwendung der Hamming-Entfernung für seine Daten auf, die auf verschiedenen Festplatten gestreift sind. Wie bei Stufe 0 wird jedes Datenbit in einem Wort auf einer separaten Platte aufgezeichnet, und die ECC-Codes der Datenwörter werden auf einer anderen gesetzten Platte gespeichert. Aufgrund seiner komplexen Struktur und hohen Kosten ist RAID 2 nicht im Handel erhältlich.

RAID 3

RAID 3 streift die Daten auf mehrere Festplatten. Das für das Datenwort erzeugte Paritätsbit wird auf einer anderen Platte gespeichert. Diese Technik schafft es, einzelne Festplattenfehler zu überwinden.

RAID 4

In dieser Ebene wird ein ganzer Datenblock auf Datenplatten geschrieben, und dann wird die Parität erzeugt und auf einer anderen Platte gespeichert. Beachten Sie, dass Ebene 3 Striping auf Byte-Ebene verwendet, während Level 4 Striping auf Blockebene verwendet. Sowohl Level 3 als auch Level 4 erfordern mindestens drei Festplatten, um RAID zu implementieren.

RAID 5

RAID 5 schreibt ganze Datenblöcke auf verschiedene Festplatten, aber die für den Datenblockstreifen generierten Paritätsbits werden auf alle Datenfestplatten verteilt, anstatt sie auf einer anderen dedizierten Festplatte zu speichern.

RAID 6

RAID 6 ist eine Erweiterung von Level 5. In diesem Level werden zwei unabhängige Paritäten generiert und auf mehrere Festplatten verteilt gespeichert. Zwei Paritäten bieten zusätzliche Fehlertoleranz. Diese Stufe erfordert mindestens vier Festplattenlaufwerke, um RAID zu implementieren.