DBMS-ストレージシステム

データベースは、レコードを含むファイル形式で保存されます。物理レベルでは、実際のデータは一部のデバイスに電磁形式で保存されます。これらのストレージデバイスは、大きく3つのタイプに分類できます。

Primary Storage− CPUに直接アクセスできるメモリストレージは、このカテゴリに分類されます。CPUの内部メモリ（レジスタ）、高速メモリ（キャッシュ）、およびメインメモリ（RAM）は、すべてマザーボードまたはCPUチップセットに配置されているため、CPUから直接アクセスできます。このストレージは通常、非常に小さく、超高速で、揮発性があります。一次ストレージは、その状態を維持するために継続的な電源供給を必要とします。停電の場合、そのすべてのデータが失われます。
Secondary Storage−セカンダリストレージデバイスは、将来の使用またはバックアップとしてデータを保存するために使用されます。セカンダリストレージには、CPUチップセットまたはマザーボードの一部ではないメモリデバイス（磁気ディスク、光ディスク（DVD、CDなど）、ハードディスク、フラッシュドライブ、磁気テープなど）が含まれます。
Tertiary Storage− 3次ストレージは、大量のデータを格納するために使用されます。このようなストレージデバイスはコンピュータシステムの外部にあるため、速度が最も遅くなります。これらのストレージデバイスは、主にシステム全体のバックアップを取るために使用されます。光ディスクや磁気テープは、3次ストレージとして広く使用されています。

メモリ階層

コンピュータシステムには、明確に定義されたメモリ階層があります。CPUは、メインメモリと内蔵レジスタに直接アクセスできます。メインメモリのアクセス時間は明らかにCPU速度よりも短いです。この速度の不一致を最小限に抑えるために、キャッシュメモリが導入されています。キャッシュメモリは最速のアクセス時間を提供し、CPUによって最も頻繁にアクセスされるデータが含まれています。

アクセスが最も速いメモリが最もコストがかかります。大容量のストレージデバイスは速度が遅く、安価ですが、CPUレジスタやキャッシュメモリと比較して大量のデータを保存できます。

磁気ディスク

ハードディスクドライブは、現在のコンピュータシステムで最も一般的なセカンダリストレージデバイスです。これらは、磁化の概念を使用して情報を格納するため、磁気ディスクと呼ばれます。ハードディスクは、磁化可能な材料でコーティングされた金属ディスクで構成されています。これらのディスクはスピンドルに垂直に配置されます。読み取り/書き込みヘッドはディスク間を移動し、その下のスポットを磁化または消磁するために使用されます。磁化されたスポットは、0（ゼロ）または1（1）として認識できます。

ハードディスクは、データを効率的に保存するために明確に定義された順序でフォーマットされています。ハードディスクプレートには、次のような同心円が多数あります。tracks。すべてのトラックはさらに分割されますsectors。ハードディスク上のセクターは通常、512バイトのデータを格納します。

独立したディスクの冗長アレイ

RAIDまたは R冗長 Aのレイ I独立 Disksは、複数のセカンダリストレージデバイスを接続し、それらを単一のストレージメディアとして使用するテクノロジーです。

RAIDは、さまざまな目標を達成するために複数のディスクが相互に接続されたディスクのアレイで構成されています。RAIDレベルは、ディスクアレイの使用を定義します。

RAID 0

このレベルでは、ディスクのストライプアレイが実装されます。データはブロックに分割され、ブロックはディスクに分散されます。各ディスクは、並行して書き込み/読み取りを行うデータのブロックを受け取ります。これにより、ストレージデバイスの速度とパフォーマンスが向上します。レベル0にはパリティとバックアップはありません。

RAID 1

RAID1はミラーリング技術を使用します。データがRAIDコントローラーに送信されると、データのコピーがアレイ内のすべてのディスクに送信されます。RAIDレベル1は、mirroring 障害が発生した場合に100％の冗長性を提供します。

RAID 2

RAID 2は、データのハミング距離を使用してエラー訂正コードを記録し、さまざまなディスクにストライプ化します。レベル0と同様に、ワード内の各データビットは別々のディスクに記録され、データワードのECCコードは異なるセットディスクに保存されます。複雑な構造と高コストのため、RAID2は市販されていません。

RAID 3

RAID 3は、データを複数のディスクにストライプ化します。データワード用に生成されたパリティビットは、別のディスクに保存されます。この手法により、単一ディスクの障害を克服できます。

RAID 4

このレベルでは、データのブロック全体がデータディスクに書き込まれ、パリティが生成されて別のディスクに保存されます。レベル3はバイトレベルのストライピングを使用するのに対し、レベル4はブロックレベルのストライピングを使用することに注意してください。レベル3とレベル4の両方で、RAIDを実装するには少なくとも3つのディスクが必要です。