التجزئة في نظم إدارة قواعد البيانات: تقنيات التجزئة الثابتة والديناميكية
فيونا براون
⚡ ملخص ذكي
التجزئة في أنظمة إدارة قواعد البيانات هي تقنية تحسب موقع السجل على القرص مباشرةً من مفتاحه، دون الحاجة إلى تصفح الفهرس. تقوم دالة التجزئة بربط مفاتيح البحث بمجموعات البيانات، وتتحكم التجزئة الثابتة أو الديناميكية في كيفية نمو هذه المجموعات.
ما هو التجزئة في نظم إدارة قواعد البيانات؟
في أنظمة إدارة قواعد البيانات، التجزئة هي تقنية للبحث المباشر عن موقع البيانات المطلوبة على القرص دون استخدام بنية فهرسة. تُستخدم طريقة التجزئة لفهرسة واسترجاع العناصر في قاعدة البيانات، حيث يكون البحث عن عنصر معين أسرع باستخدام المفتاح المُجزأ الأقصر بدلاً من قيمته الأصلية. تُخزن البيانات على شكل كتل بيانات، ويتم توليد عناوينها بتطبيق دالة تجزئة؛ ويُعرف موقع الذاكرة الذي تُخزن فيه هذه السجلات باسم... كتلة البيانات أو دلو البيانات.
لماذا نحتاج إلى التجزئة؟
فيما يلي الحالات في نظام إدارة قواعد البيانات التي تحتاج فيها إلى تطبيق طريقة التجزئة:
- بالنسبة لهيكل قاعدة بيانات ضخم، من الصعب البحث عن جميع قيم الفهرس من خلال جميع مستوياتها ثم الوصول إلى كتلة البيانات الوجهة للحصول على البيانات المطلوبة.
- تُستخدم عملية التجزئة لفهرسة واسترجاع العناصر في قاعدة البيانات، لأنه من الأسرع البحث عن عنصر معين باستخدام المفتاح المجزأ الأقصر من القيمة الأصلية.
- التجزئة هي طريقة مثالية لحساب الموقع المباشر لسجل البيانات على القرص دون استخدام بنية فهرس.
- إنها أيضًا تقنية مفيدة لتنفيذ القواميس.
مصطلحات هامة في التجزئة
فيما يلي المصطلحات المهمة المستخدمة في التجزئة:
- حاوية البيانات: تُعرف حاويات البيانات بأنها مواقع في الذاكرة حيث يتم تخزين السجلات. وتُعرف أيضاً بوحدة التخزين.
- مفتاح: a مفتاح نظام إدارة قواعد البيانات هي سمة أو مجموعة من السمات التي تساعدك على تحديد صف (مجموعة) في علاقة (جدول).
- دالة التجزئة: خريطةping دالة تربط جميع مفاتيح البحث بالعنوان الذي توجد فيه السجلات الفعلية.
- الفحص الخطي: يتم تحديد فاصل زمني ثابت بين عمليات الفحص. في هذه الطريقة، يتم استخدام كتلة البيانات التالية المتاحة لإدخال السجل الجديد، بدلاً من الكتابة فوق السجل الأقدم.
- التحقق التربيعي: يساعد في تحديد عنوان الحاوية الجديد عن طريق إضافة الناتج المتتالي لكثير الحدود التربيعي إلى القيمة الأولية المعطاة من الحساب الأصلي.
- فهرس التجزئة: عنوان كتلة البيانات. يمكن أن تكون دالة التجزئة دالة رياضية بسيطة أو دالة معقدة.
- Double تجزئة: طريقة تستخدم في جداول التجزئة لحل التصادمات عن طريق تطبيق دالة تجزئة ثانية.
- فيضان الدلو: تُسمى حالة تجاوز سعة الحاوية بالتصادم. وهذه مرحلة حرجة لأي دالة تجزئة ثابتة.
أنواع تقنيات التجزئة
يوجد نوعان رئيسيان من تقنيات التجزئة في أنظمة إدارة قواعد البيانات:
- تجزئة ثابتة
- تجزئة ديناميكية
يختلف الاثنان بشكل رئيسي في ما إذا كان عدد الدلاء ثابتًا، كما يوضح القسمان التاليان.
تجزئة ثابتة
في التجزئة الثابتة، سيظل عنوان حاوية البيانات الناتج هو نفسه دائمًا.
لذلك، إذا قمت بإنشاء عنوان، على سبيل المثال، معرف_الطالب = 10 باستخدام دالة التجزئة وزارة الدفاع(3)، سيكون عنوان المجموعة الناتج دائمًا 1لذلك لن ترى أي تغيير في عنوان الحاوية.
لذلك، في طريقة التجزئة الثابتة، يظل عدد خانات البيانات في الذاكرة ثابتًا دائمًا.
وظائف التجزئة الثابتة
- إدراج سجل: عند الحاجة إلى إدراج سجل جديد في الجدول، يتم إنشاء عنوان له باستخدام مفتاح التجزئة الخاص به. وبمجرد إنشاء العنوان، يتم تخزين السجل في ذلك الموقع.
- تبحث: عندما تحتاج إلى استرداد السجل، يتم استخدام نفس دالة التجزئة لاسترداد عنوان الحاوية التي يتم تخزين البيانات فيها.
- حذف سجل: باستخدام دالة التجزئة، تقوم أولاً بجلب السجل الذي تريد حذفه، ثم تقوم بإزالة السجل من ذلك العنوان في الذاكرة.
ينقسم التجزئة الثابتة إلى ما يلي:
- التجزئة المفتوحة
- التجزئة المغلقة
افتح التجزئة
في طريقة التجزئة المفتوحة، بدلاً من استبدال السجل الأقدم، تُستخدم كتلة البيانات التالية المتاحة لإدخال السجل الجديد. تُعرف هذه الطريقة أيضاً باسم الاستكشاف الخطي.
على سبيل المثال، A2 هو سجل جديد تريد إدراجه. تُولّد دالة التجزئة العنوان 222، لكنه مشغول بالفعل بقيمة أخرى. لذلك يبحث النظام عن خانة البيانات التالية، 501، ويُخصص لها A2.
التجزئة المغلقة
في طريقة التجزئة المغلقة، عندما تمتلئ الحاويات، يتم تخصيص حاوية جديدة لنفس التجزئة ويتم ربط النتيجة بعد النتيجة السابقة.
تجزئة ديناميكية
توفر التجزئة الديناميكية آليةً لإضافة وإزالة مجموعات البيانات بشكل ديناميكي وحسب الطلب. في هذه الطريقة، تساعدك دالة التجزئة على إنشاء عدد كبير من القيم، ويتغير حجم البنية تبعًا لحجم البيانات. وهذا ما يجعلها مناسبةً تمامًا للجداول التي لا يمكن التنبؤ بحجمها مسبقًا، حيث قد تؤدي التجزئة الثابتة إما إلى إهدار المساحة أو إلى تجاوز سعة التخزين.
الفرق بين الفهرسة المرتبة والتجزئة
فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين الفهرسة والتجزئة:
| المعاملات | الفهرسة المرتبة | تجزئة |
|---|---|---|
| تخزين العنوان | يتم فرز العناوين في الذاكرة وفقًا لقيمة مفتاح تسمى المفتاح الأساسي. | يتم إنشاء العناوين دائمًا باستخدام دالة التجزئة على قيمة المفتاح. |
| هاملت | يمكن أن ينخفض مع زيادة البيانات، لأن البيانات يتم تخزينها مرتبة وكل عملية إدراج أو حذف أو تحديث تعيد ترتيبها. | يكون الأداء في أفضل حالاته مع الإضافة والحذف المستمر للبيانات. أما بالنسبة لقواعد البيانات الضخمة، فتصبح صيانة ملفات التجزئة أكثر تكلفة. |
| يسخدم من اجل | يفضل استخدامه لاسترجاع النطاق، حيث يتم استرجاع البيانات لنطاق معين. | مثالي لاسترجاع سجل معين بناءً على مفتاح البحث، ويعمل بشكل جيد فقط عندما تكون دالة التجزئة موجودة على مفتاح البحث. |
| إدارة الذاكرة | تنشأ العديد من كتل البيانات غير المستخدمة من عمليات الحذف والتحديث ولا يمكن تحريرها لإعادة استخدامها، لذلك يلزم إجراء صيانة دورية. | في التجزئة الثابتة والديناميكية، تتم إدارة الذاكرة دائمًا ويتم التعامل مع تجاوز سعة الحاوية لتوسيع التجزئة الثابتة. |
باختصار، اختر بالترتيب الفهرسة للاستعلامات النطاقية والتجزئة لعمليات البحث عن التطابق التام على المفتاح.
ما هو الاصطدام؟
يُعرَّف تصادم التجزئة بأنه حالة تتطابق فيها قيم التجزئة الناتجة عن عنصرين أو أكثر في مجموعة البيانات مع نفس المكان في البيانات. جدول التجزئة.
كيفية التعامل مع تصادم التجزئة
هناك طريقتان يمكنك استخدامهما لتجنب حدوث تصادم في التجزئة:
- إعادة صياغة: تستدعي هذه الطريقة دالة تجزئة ثانوية، والتي يتم تطبيقها باستمرار حتى يتم العثور على خانة فارغة حيث يمكن وضع سجل.
- التسلسل: تُنشئ طريقة الربط قائمة مرتبطة من العناصر التي تُشير مفاتيحها إلى نفس القيمة. تتطلب هذه الطريقة حقل ربط إضافي في كل موضع من مواضع الجدول.
