ISAM檔案
ISAM為Indexed Sequential Access Methed(索引順序存取方法)的縮寫,它是一種專為磁碟存取檔案設計的檔案組織方式,採用靜態索引結構。由於磁碟是以盤組、柱面和磁軌三級地址存取的設備,則可對磁碟上的數據檔案建立盤組、柱面和磁軌多級索引。
ISAM檔案的組成
ISAM檔案由多級主索引、柱面索引、磁軌索引和主檔案組成。檔案的記錄在同一盤組上存放時,應先集中放在一個柱面上,然後再順序存放在相鄰的柱面上。對同一柱面,則應按盤面的次序順序存放。右圖所示的檔案是存放在同一個磁碟組上的ISAM檔案。
從圖中可看出,主索引是柱面索引的索引,這裡只有一級主索引。若檔案占用的柱面索引很大,使得一級主索引也很大時,可採用多級主索引。當然,若柱面索引較小時,則主索引可省略。
通常主索引和柱面索引放在同一個柱面上,主索引放在該柱面最前的一個磁軌上,其後的磁軌中存放柱面索引。每個存放主檔案的柱面都建立有一個磁軌索引,放在該柱面的最前面的磁軌上,其後的若干個磁軌是存放主檔案記錄的基本區,該柱面最後的若干個磁軌是溢出區。基本區中的記錄是按主關鍵字大小順序存儲的,溢出區被整個柱面上的基本區中各磁軌共享,當基本區中某磁軌溢出時,就將該磁軌的溢出記錄,按主關鍵字大小鏈成一個鍊表(以下簡稱溢出鍊表)放入溢出區。
各級索引中的索引項結構
磁軌索引中的每一個索引項,都由兩個子索引項組成:基本索引和溢出索引項,如下圖所示。
ISAM檔案的檢索
在ISAM檔案上檢索記錄時,從主索引出發,找到相應的柱面索引,從柱面索引找到記錄所在柱面的磁軌索引,從磁軌索引找到記錄所在磁軌的起始地址,由此出發在該磁軌上進行順序查找,直到找到為止。若找遍該磁軌均不存在此記錄,則表明該檔案中無此記錄;若被查找的記錄在溢出區,則可從磁軌索引項的溢出索引項中得到溢出鍊表的頭指針,然後對該表進行順序查找。
ISAM檔案的插入操作
當插人新記錄時,首先找到它應插入的磁軌。若該磁軌不滿,則將新記錄插入該磁軌的適當位置上即可;若該磁軌已滿,則新記錄或者插在該磁軌上,或者直接插入到該磁軌的溢出鍊表上。插入後,可能要修改磁軌索引中的基本索引項和溢出索引項。
VSAM檔案
VSAM是Virtual Storage AccessMethod(虛擬存儲存取方法)的縮寫,它也是一種索引順序檔案的組織方式,採用B 樹作為動態索引結構。
VSAM檔案的結構
VSAM檔案的結構由三部分組成:索引集,順序集和數據集,如右圖所示。
1、數據集
檔案的記錄均存放在數據集中。數據集中的一個結點稱為控制區間(ControlInterval),它是一個I/O操作的基本單位,它由一組連續的存儲單元組成。控制區間的大小可隨檔案的不同而不同,但同一個檔案上的控制區間大小相同。每個控制區間含有一個或多個按關鍵字遞增有序排列的數據記錄。
2、順序集和索引集
順序集和索引集一起構成一棵B+樹,作為檔案的索引部分。順序集中存放的每個控制區間的索引項由兩部分信息組成:該控制區間中的最大關鍵字和指向控制區間的指針。若干相鄰的控制區間的索引項,形成順序集中的一個結點。結點之間用指針相連結,而每個結點又在其上一層的結點中建有索引,且逐層向上建立索引,所有的索引項都由最大關鍵字和指針兩部分信息組成。這些高層的索引項形成B+樹的非終端結點。
VSAM檔案既可在順序集中進行順序存取,又可從最高層的索引(B+樹的根結點)出發,進行按關鍵字的隨機存取。順序集中一個結點連同其對應的所有控制區間形成一個整體,稱做控制區域(ControlRange)。它相當於ISAM檔案中的一個柱面,而控制區間相當於一個磁軌。
3、VSAM檔案中控制區間的結構
在VSAM檔案中,記錄可以是不定長的。因而在控制區間中,除了存放記錄本身之外,還有每個記錄的控制信息(如記錄的長度等)和整個區間的控制信息(如區間中存放的記錄數等),控制區間的結構如下表所示。
VSAM檔案的插入方法
VSAM檔案中沒有溢出區,解決插入的方法是在初建檔案時留出空間:一是每個控制區間內並不填滿記錄,而是在最末一個記錄和控制信息之間留有空隙;二是在每個控制區域中有一些完全空的控制區間,並在順序集的索引中指明這些空區間。
當插入新記錄時,大多數的新記錄能插入到相應的控制區間內,但要注意:為了保持區間內記錄的關鍵字從小至大有序,則需將區間內關鍵字大於插入記錄關鍵字的記錄,向控制信息的方向移動。若在若干記錄插入之後控制區間已滿,則在下一個記錄插入時,要進行控制區間的分裂,即把近乎一半的記錄移到同一控制區域內全空的控制區間中,並修改順序集中相應索引。倘若控制區域中已經沒有全空的控制區間,則要進行控制區域的分裂,此時順序集中的結點亦要分裂,由此需要修改索引集中的結點信息。但由於控制區域較大,通常很少發生分裂的情況。
VSAM檔案的刪除
在VSAM檔案中刪除記錄時,需將同一控制區間中比刪除記錄關鍵字大的記錄向前移動,把空間留給以後插人的新記錄。若整個控制區間變空,則回收作空閒區間用,且需刪除順序集中相應的索引項。
VSAM檔案的優點
和ISAM檔案相比,基於B 樹的VSAM檔案有如下優點:能保持較高的查找效率,查找一個後插入記錄和查找一個原有記錄具有相同的速度;動態地分配和釋放存儲空間,可以保持平均75%的存儲利用率,而且永遠不必對檔案進行再組織。因而基於B 樹的VSAM檔案,通常被作為大型索引順序檔案的標準組織。