Estruturas de Armazenamento
As estruturas de armazenamento são fundamentais para o desempenho e eficiência dos sistemas de banco de dados. Este capítulo explora as diferentes estruturas e técnicas utilizadas para organizar e acessar dados em dispositivos de armazenamento.
Organização Física dos Dados
1. Estrutura de Páginas
Tamanho fixo (tipicamente 4KB-16KB)
Cabeçalho da página
Área de dados
Diretório de slots
Gestão de espaço livre
2. Formatos de Registro
Registros de tamanho fixo
Registros de tamanho variável
Técnicas de compressão
Gestão de campos nulos
3. Organização de Arquivos
Heap files
Arquivos sequenciais
Arquivos hash
Arquivos clusterizados
Técnicas de Armazenamento
1. Compressão de Dados
Compressão de página
Compressão de registro
Dicionário de dados
Técnicas específicas por tipo
2. Particionamento
Horizontal
Vertical
Por faixa
Por hash
Composto
3. Estratégias de Alocação
Alocação contígua
Alocação encadeada
Alocação indexada
Extensible hashing
Otimização de Acesso
1. Organização Física
Clustering
Sequenciamento
Interleaving
Striping
2. Prefetching
Prefetch sequencial
Prefetch baseado em padrões
Prefetch adaptativo
Gestão de buffer inteligente
3. Write Optimization
Write-ahead logging
Group commit
Background writing
Write buffering
Considerações de Desempenho
1. Métricas de Avaliação
Taxa de acertos no buffer
Tempo médio de acesso
Throughput de I/O
Utilização do espaço
2. Trade-offs
Espaço vs. Velocidade
Complexidade vs. Flexibilidade
Consistência vs. Performance
Redundância vs. Eficiência
Tendências e Inovações
1. Novas Tecnologias
NVMe e Storage Class Memory
Armazenamento columnnar
Estruturas híbridas
In-memory databases
2. Otimizações Modernas
Compressão adaptativa
Indexação automática
Auto-tuning
Machine learning aplicado