INDEKSNA ORGANIZACIJA

PODATAKA

Gordana Pavlović-Lažetić

Matematički fakultet, Beograd

šk. 2018/19.

Indeksna organizacija

• Ime po pristupnoj datoteci u sastavu fizičke reprezentacije

– indeksu.

• Nad jednom relacijom (datotekom podataka) može da

postoji jedan ili više indeksa.

• Indeksi imaju specifičnu strukturu i karakteristike u

odnosu na indeks kod indeks-sekvencijalne

reprezentacije.

• U ovom indeksu su prisutne sve vrednosti atributa nad

kojim se gradi indeks (indeks je gust).

• Ovaj indeks je dinamički i neposredno odražava sve

promene nad datotekom podataka.

2/19

Indeksna organizacija

• Logički, indeks I nad atributom (ili skupom atributa) A

relacije R u indeksnoj reprezentaciji ostvaruje

preslikavanje

dom(A) → P(R)

• Atribut A zove se atribut indeksiranja

3/19

Indeksna organizacija

• Zbog efikasnosti pristupa po raznim grupama atributa

najzastupljenija

• Najviše jedan indeks može biti grupišući (engl. clustering)

• Ostali indeksi su “obični”, negrupišući, i po njima je moguć

efikasan pristup slogovima.

4/19

Grupišući i negrupišući indeks

• Grupišući indeks ne mora biti izgrađen nad primarnim ključem.

• To je privilegovan indeks, omogućuje vrlo efikasnu obradu

(restrikciju, spajanje)

• Izgrađuje se u slučaju da je takva obrada relacije najčešća

• Održavanje fizičkog uređenja u slučaju grupišućeg indeksa

zahteva, kao kod indeks-sekvencijalne reprezentacije,

korišćenje posebne datoteke – zone prekoračenja

• Za razliku od indeks-sekvencijalne organizacije, indeks kod

indeksne organizacije omogućuje neposredan pristup svakoj

stranici i iz zone prekoračenja, bez korišćenja lanaca

prekoračenja.

5/19

Grupišući i negrupišući indeks - primer

6/19

Efikasnost izvršavanja jednorelacionih

upita

• Pretraživanje

• Indeks koristan samo za pristup slogovima po vrednosti

atributa indeksiranja (inače je pristup sekvencijalan).

• Indeksna reprezentacija relacije efikasna je samo u

slučaju izbora pojedinačnog sloga

• U slučaju obrade svih (ili velike grupe) slogova, u bilo kom

redosledu, sekvencijalni pristup slogovima efikasniji nego

pristup preko indeksa.

7/19

Efikasnost izvršavanja jednorelacionih

upita•

8/19

Primer izvršavanja jednorelacionog upita

SELECT IME

FROM P

WHERE DRZAVA = ’Srbija' AND BR_NASLOVA > 10

• Ako je nad datotekom podataka relacije P izgrađen indeks po atributu DRZAVA,

• izbor svih slogova sa DRZAVA = ’Srbija’ (pretraživanje indeksa)

• provera intervala za atribut BR_NASLOVA.

• Ako je indeks negrupišući, svaki takav slog može biti naposebnoj stranici (veliki broj slogova, restrikcija skupa).

• Ako je indeks grupišući, svi slogovi (bar iz datoteke podataka) sa istom vrednošću atributa DRZAVA nalaze se zajedno na stranici ili susednim stranicama, pa je pristup znatno efikasniji.

9/19

Primer izvršavanja jednorelacionog upita

• Ako nad relacijom P postoji indeks po atributu

BR_NASLOVA, a ne postoji indeks po atributu DRZAVA,

upotreba indeksa je dobra samo ako je indeks grupišući.

• Indeks: nalaženje prvog sloga sa vrednošću atributa BR_NASLOVA > 10,

• pretraživanje datoteke podataka se nastavlja sekvencijalno (sa lancima prekoračenja u zoni prekoračenja) do kraja.

• restrikcija se izvodi prema algoritmu intervalne restrikcije kao kod indeks-sekvencijalne organizacije

• Ako nad relacijom P nema nijednog od ovih indeksa,

pretražuju se svi slogovi datoteka DP i ZP, uz ispitivanje

uslova restrikcije za svaki slog.

10/19

Unošenje

• Ako postoji grupišući indeks, unošenje se sastoji od sledećih koraka:

• 1. novi slog se unosi u prvu slobodnu stranicu zone

prekoračenja;

• 2. pretraživanjem grupišućeg indeksa pronalazi se

element podataka

(vrednost atributa indeksiranja, {redni_broj_stranice})

koji se odnosi na slog sa istom ili prvom manjom vrednošću

atributa indeksiranja od odgovarajuće vrednosti unetog

sloga;

11/19

Unošenje

• 3. ako vrednost atributa indeksiranja u indeksu već postoji,

dodaje se broj stranice novog unetog sloga skupu brojeva

stranica u nađenom elementu podataka;

u suprotnom, unosi se u indeks novi element podataka

koji se odnosi na novi uneti slog

• 4. novi slog se “uvezuje” u odgovarajući lanac prekoračenja

(kao kod indeks-sekvencijalne organizacije) iza poslednjeg

sloga sa istom (ili prvom manjom) vrednošću atributa

indeksiranja (adresa je dobijena u koraku 2);

• 5. pretraživanjem svakog od negrupišućih indeksa pronalazi se

mesto za upis novog elementa podataka (kao u koraku 2), i

element podataka (ili samo redni broj stranice zone

prekoračenja) se tamo upisuje.

12/19

Unošenje

• U slučaju da ne postoji grupišući indeks, nema ni zone

prekoračenja, već je datoteka podataka jedina koja sadrži

fizičke slogove koji odgovaraju n-torkama relacije;

• unošenje novog sloga u tom slučaju sastoji se od

• upisa novog sloga u datoteku podataka (odgovara

koraku 1 prethodnog postupka) i

• upisa odgovarajućeg elementa podataka u svaki od

negrupišućih indeksa (korak 5).

13/19

Brisanje

• Brisanje sloga (slogova) sa zadatom vrednošću nekog

atributa sastoji se od sledećih radnji:

• 1. nalaženje sloga (preko indeksa, ako postoji nad datim

atributom, ili sekvencijalnim pretraživanjem);

• 2. obeležavanje sloga nevažećim ili fizičko brisanje sloga

sa uklanjanjem sloga iz odgovarajućeg lanca

prekoračenja (u slučaju postojanja grupišućeg indeksa);

• 3. za svaki postojeći indeks, brisanje sloga koji se odnosi

na izbrisani slog, uz dodatne neophodne izmene na

indeksnim datotekama.

14/19

Ažuriranje

• 1. nalaženje sloga (najbolje preko grupišućeg indeksa, ali

može i preko nekog drugog indeksa);

• 2. ažuriranje sloga i upis ažurirane stranice (ako atribut

indeksiranja grupišućeg indeksa nije ažuriran), odnosno

• obeležavanje sloga nevažećim(ili brisanje uz uklanjanje

iz lanca prekoračenja) i upis novog sloga sa ažuriranim

atributima (ako se ažurira i atribut indeksiranja

grupišućeg indeksa);

• 3. za svaki indeks, odgovarajuće ažuriranje indeksa.

15/19

Izvršavanje višerelacionih upita

• zavisi od pristupnih – indeksnih datoteka nad relacijama

koje učestvuju u upitu.

• Primer. Za relacije P i KP (pisac i autor), upit

SELECT IME

FROM P JOIN KP ON P.P_SIF = KP.P_SIF

WHERE P.DRZAVA = ’Srbija’ AND

KP.R_BROJ = 2

• izvršiće se na razne načine za različite indekse nad

relacijama P i KP.

16/19

Izvršavanje višerelacionih upita

• Ako postoje indeksi po atributima specifične restrikcije –

P.DRZAVA i KP.R_BROJ, a ne postoje indeksi po

atributima spajanja P_SIF ni u jednoj relaciji, upit se

izvršava tako što se

• prvo vrši indeksna restrikcija (relacije P po uslovu P.DRZAVA = ’Srbija’ i relacije KP po uslovu KP.R_BROJ = 2),

• zatim sortiranje (ako je potrebno) uz preostale restrikcije, i

• sekvencijalno prirodno spajanje (po P_SIF) dobijenih sortiranihdatoteka, uz projektovanje na atribute projekcije (IME).

17/19

Izvršavanje višerelacionih upita

• Ako pak postoji indeks po atributu specifične restrikcije

jedne relacije (npr. po atributu P.DRZAVA) i indeks po

atributu spajanja druge relacije (npr. po atributu

KP.P_SIF), upit se izvršava u dva koraka

• indeksna restrikcija (relacije P po uslovu P.DRZAVA = ’Srbija’).

• rezultat te restrikcije sekvencijalno se pretražuje, i svaki njegovslog, korišćenjem indeksa po atributu spajanja druge relacije (KP), spaja se sa odgovarajućim n-torkama te druge relacije, tj. sa slogovima odgovarajuće datoteke.

• U drugom koraku izvode se i preostale restrikcije (npr.

relacije KP po uslovuKP.R_BROJ = 2), kao i projekcija na

atribute projekcije (IME)

18/19

Izvršavanje višerelacionih upita

• indeksno spajanje

• Prirodno spajanje dve datoteke koje odgovaraju dvema

relacijama, od kojih jedna (npr. prva) ima indeks po

atributu spajanja.

• Fizičko polje koje odgovara atributu spajanja: polje

spajanja.

• Datoteke se spajaju tako što se druga datoteka čita

sekvencijalno, i za svaki slog, korišćenjem indeksa, pristupa se odgovarajućim slogovima prve datoteke.

• Slog druge i odgovarajući slogovi prve datoteke se

spajaju.

19/19