Databases for modern CPU an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Databases for modern CPU im Informatik Studiengang an der TU München in Augsburg

CitySTADT: Augsburg

CountryLAND: Deutschland

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Key challenges of DBMS?

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Relational Algebra: Additional Operators

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Ideal DBMS

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Requirements to storage

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DBMS datastructures

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Free Space Inventory (FSI)

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How to insert data with the FSI

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Advantages of Set-oriented processing

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Slotted Page

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Record Layout

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Representation of NULL values

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Buffer Replacement Strategies

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Databases for modern CPU

Key challenges of DBMS?
– scalability (to huge data sets)
– reliability
– concurrency

Databases for modern CPU

Relational Algebra: Additional Operators
– Natural join (all attributes by name)
– Division (?)
– Semi-join (tuples from left where we find a predicate match for (x o y))
– Anti-join (tuples from left where we dont find any match (opposite of semi-join))
– Outer-join e1 J_p e2 cup [all left tuples that are included in the anti-join]
– Full outer-join e1 OJ e2 cup e2 OJ e1

Databases for modern CPU

Ideal DBMS
•handles arbitrarily large data sets efficiently
•never loses data
•offers a high-level API to manipulate and retrieve data
•shields the application from the complexity of data management
•offers excellent performance for all kinds of queries and all kinds of data

Databases for modern CPU

Requirements to storage
– Data Independence
> shielded from physical storage
> reorganization
> hardware change
– Scalability
> (nearly) arbitrary size
> fast retrieval
> efficient acces to individual items
> updating data
– Reliability
> never lose something
> cope with HW and SW failures

Databases for modern CPU

DBMS datastructures
– free space management
– data (storage and retrieval)
– unusually large data
– index structures (speed up access times)

Databases for modern CPU

Free Space Inventory (FSI)
One nibble for the fill status (free space).
Encoding can be
– linear
– logarithmic
– perfect: lower part log, upper part linear

Databases for modern CPU

How to insert data with the FSI
– compute the required FSI entry
– scan the FSI for a matching entry
– insert the data on this page

=> This problem has:
– linear effort
– FSI is small

Databases for modern CPU

Advantages of Set-oriented processing
– data can be pre-processed before processing
– sorting/hashing/index structures etc.
– amortizes over the set
– leads to more efficient algorithms
– easier to cope with memory limitations etc.
– easier parallelism

Databases for modern CPU

Slotted Page
Header:
– LSN for recovery
– slotCount
– firstFreeSlot
– dataStart
– freeSpace

Slot:
– offset / slot
– size
=> BUT: Can also be TID if this is a redirect record

SP:
– data grows from end
– slots grow from beginning
– redirects possible
– might require garbage collection / compactification

Databases for modern CPU

Record Layout
Split tuple into two parts:
– fixed size
– variable size
AND order by decreasing aligment (element size)

Fixed size contains fixed size values + all pointers to the ends of variable sized entries (usually 4 byte pointers)

Variable length part contains all data

=> Access time O(1)

Databases for modern CPU

Representation of NULL values
– invalid value (not always possible)
– use NULL bit (complicates logic but saves space)

Databases for modern CPU

Buffer Replacement Strategies
– First In First Out (problem: locality)
– Least Recently Used (latching!)
– Least Frequently Used (too expensive)
– Second Chance (crude)
– 2Q
Gradient

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