S t o r a g e a n d D i s k s S t o r a g e a - PowerPoint PPT Presentation

S t o r a g e a n d D i s k s S t o r a g e a n d D i s k s

G e n e r a l O v e r v i e w G e n e r a l O v e r v i e w  R e l a t i o n a l m o d e l - S Q L  F o r m a l & c o m m e r c i a l q u e r y l a n g u a g e s  F u n c t i o n a l D e p e n d e n c i e s  N o r m a l i z a t i o n  P h y s i c a l D e s i g n  I n d e x i n g  Q u e r y e v a l u a t i o n  Q u e r y o p t i m i z a t i o n A p p l i c a t i o n  …. O r i e n t e d S y s t e m s O r i e n t e d D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 2

S t o r a g e M e d i a : T y p e s S t o r a g e M e d i a : T y p e s  C a c h e – f a s t e s t a n d m o s t c o s t l y f o r m o f s t o r a g e ; v o l a t i l e ; m a n a g e d b y t h e c o m p u t e r s y s t e m h a r d w a r e .  M a i n me mo r y :  f a s t a c c e s s ( 1 0 s t o 1 0 0 s o f n a n o s e c o n d s ; 1 n a n o s e c o n d = 1 0 s e c o n d s ) – 9  g e n e r a l l y t o o s m a l l ( o r t o o e x p e n s i v e ) t o s t o r e t h e e n t i r e d a t a b a s e ( b u t f o r s o m e a p p l i c a t i o n s , t h i s i s c h a n g i n g )  V o l a t i l e — c o n t e n t s o f m a i n m e m o r y a r e u s u a l l y l o s t i f a p o w e r f a i l u r e o r s y s t e m c r a s h o c c u r s .  B u t … C P U o p e r a t e s o n l y o n d a t a i n m a i n m e m o r y D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 3

S t o r a g e M e d i a : T y p e s ( c o n t . ) S t o r a g e M e d i a : T y p e s ( c o n t . )  D i s k  P r i m a r y m e d i u m f o r t h e l o n g - t e r m s t o r a g e o f d a t a ; t y p i c a l l y s t o r e s e n t i r e d a t a b a s e .  r a n d o m - a c c e s s – p o s s i b l e t o r e a d d a t a o n d i s k i n a n y o r d e r , u n l i k e m a g n e t i c t a p e  N o n - v o l a t i l e : d a t a s u r v i v e a p o w e r f a i l u r e o r a s y s t e m c r a s h , d i s k f a i l u r e l e s s l i k e l y t h a n t h e m  F l a s h M e mo r y  n o s e e k s  C h e a p r e a d s , e x p e n s i v e w r i t e s  e x p e r i m e n t a l u s e f o r D B ’ s  N V M  C o m i n g s o o n D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 4

M e mo r y H i e r a r c h y M e mo r y H i e r a r c h y c a c h e M a i n m e m o r y V o l a t i l e e c i r d p e r e N o n - V o l a t i l e F l a s h e p s w o r L e h g d i s k i H O p t i c a l s t o r a g e T r a v e l i n g t h e h i e r a r c h y : 1 . s p e e d ( h i g h e r = f a s t e r ) 2 . c o s t ( l o w e r = c h e a p e r ) 3 . v o l a t i l i t y ( b e t w e e n M M a n d D i s k ) 4 . D a t a t r a n s f e r ( M a i n m e m o r y t h e “ h u b ” ) 5 . S t o r a g e c l a s s e s ( P = p r i m a r y , S = s e c o n d a r y , T = t e r t i a r y ) D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 5

H a r d D i s k M e c h a n i s m H a r d D i s k M e c h a n i s m D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 6

 R e a d - w r i t e h e a d  P o s i t i o n e d v e r y c l o s e t o t h e p l a t t e r s u r f a c e ( a l m o s t t o u c h i n g i t )  S u r f a c e o f p l a t t e r d i v i d e d i n t o c i r c u l a r t r a c k s  E a c h t r a c k i s d i v i d e d i n t o s e c t o r s .  A T o p v i e w s e c t o r i s t h e s m a l l e s t u n i t o f d a t a t h a t c a n b e r e a d o r w r i t t e n .  T o r e a d / w r i t e a s e c t o r  d i s k a r m s w i n g s t o p o s i t i o n h e a d o n r i g h t t r a c k  p l a t t e r s p i n s c o n t i n u a l l y ; d a t a i s r e a d / w r i t t e n a s s e c t o r p a s s e s u n d e r h e a d  B l o c k : a s e q u e n c e o f s e c t o r s  C y l i n d e r i c o n s i s t s o f i t h t r a c k o f a l l t h e p l a t t e r s D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 7

P e r f o r ma n c e M e a s u r e s o f D i s k s P e r f o r ma n c e M e a s u r e s o f D i s k s M e a s u r i n g D i s k S p e e d  A c c e s s t i me – c o n s i s t s o f :  S e e k t i me – t i m e i t t a k e s t o r e p o s i t i o n t h e a r m o v e r t h e c o r r e c t t r a c k .  ( R o t a t i o n a l ) l a t e n c y t i me – t i m e i t t a k e s f o r t h e s e c t o r t o b e a c c e s s e d t o a p p e a r u n d e r t h e h e a d .  D a t a - t r a n s f e r r a t e – t h e r a t e a t w h i c h d a t a c a n b e r e t r i e v e d f r o m o r s t o r e d t o t h e d i s k . A n a l o g y t o t a k i n g a b u s : 1 . S e e k t i m e : t i m e t o g e t t o b u s s t o p 2 . L a t e n c y t i m e ; t i m e s p e n t w a i t i n g a t b u s s t o p 3 . D a t a t r a n s f e r t i m e : t i m e s p e n t r i d i n g t h e b u s D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 8

R a n d o m v s s e q u e n t i a l I / O R a n d o m v s s e q u e n t i a l I / O  E x :1 K B B l o c k  R  a n d o m I / O : 2 0 m s .  S  e q u e n t i a l I / O : 1 m s . R u l e o f R a n d o m I / O : E x p e n s i v e R u l e o f R a n d o m I / O : E x p e n s i v e T h u m b S e q u e n t i a l I / O : M u c h l e s s ~ 1 0 - 2 0 t i me s T h u m b S e q u e n t i a l I / O : M u c h l e s s ~ 1 0 - 2 0 t i me s D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 9

P e r f o r ma n c e M e a s u r e s ( C o n t . ) P e r f o r ma n c e M e a s u r e s ( C o n t . )  M e a n t i me t o f a i l u r e ( M T T F ) – t h e a v e r a g e t i m e t h e d i s k i s e x p e c t e d t o r u n c o n t i n u o u s l y w i t h o u t a n y f a i l u r e .  T y p i c a l l y 5 t o 1 0 y e a r s  P r o b a b i l i t y o f f a i l u r e o f n e w d i s k s i s q u i t e l o w , c o r r e s p o n d i n g t o a “ t h e o r e t i c a l M T T F ” o f 3 0 , 0 0 0 t o 1 , 2 0 0 , 0 0 0 h o u r s f o r a n e w d i s k  E . g . , a n M T T F o f 1 , 2 0 0 , 0 0 0 h o u r s f o r a n e w d i s k m e a n s t h a t g i v e n 1 0 0 0 r e l a t i v e l y n e w d i s k s , o n a n a v e r a g e o n e w i l l f a i l e v e r y 1 2 0 0 h o u r s  M T T F d e c r e a s e s a s d i s k a g e s D a t a b a s e S y s t e m C o n c e p t s 1 1 . 1 0