Деректерді тікелей қол жеткізу әдісі (ISAM)

Кіріспе

Компьютерлік файлдарды жасау, сақтау және өңдеу әдісі. ISAM – «Индекстелген тізбекті қол жеткізу әдісі» деген сөздердің қысқартылған түрі, бұл деректерді компьютерлік файлдарды жасау, сақтау және өңдеу әдісі болып табылады, осылайша жазбаларды бір немесе бірнеше кілттер арқылы тізбекті немесе кездейсоқ түрде алуға болады. Индекстелген файлдардағы қажетті файл жазбаларын жылдам алу үшін кілттік өрістердің индексі сақталады. IBM бастапқыда ISAM-ды эВМ үшін жасады, бірақ оны көптеген компьютерлік жүйелерде қолдануға болады. ISAM термині бірнеше байланысты ұғымдарды білдіреді: IBM ISAM өнімі және оның алгоритмі. Дерек файлдарындағы жазбаларды табу үшін қолданбалы бағдарламалау интерфейсін тікелей пайдаланатын дерекқор жүйесі. Ал реляциялық дерекқор сұранысты оңтайландырушыны қолданады, ол индекстерді автоматты түрде таңдайды. Деректерге тізбекті және кілттік қол жеткізуді қамтамасыз ететін индекстеу алгоритмі. Көптеген дерекқорлар осы мақсатта B-ағашының әртүрлі нұсқаларын қолданады, бірақ бастапқы IBM ISAM және VSAM жүзеге асырылымдары осылай істемеді. Ең жалпы мағынасында, кез келген дерекқор үшін индекс. Индекстерді дерлік барлық дерекқорлар қолданады.

Ұйым

ISAM жүйесінде деректер бастапқыда кілттер тізбегі бойынша рет-ретімен сақталатын, белгілі бір ұзындықтағы өрістерден құралған жазбаларға ұйымдастырылады. Екіншілік жазбалар жиынтығы, индекстер деп аталады, әр жазбаның орналасқан жеріне сілтемелерді қамтиды, бұл жеке жазбаларды толық деректер жиынтығын іздеусіз алуға мүмкіндік береді. Бұл заманауи навигациялық деректер базаларынан өзгеше, онда басқа жазбаларға сілтемелер жазбалардың ішінде сақталады. ISAM-ның маңызды жетістігі – индекстердің кішкентай болуы және оларды жылдам іздеуге болады, тіпті толық жадыда, соның арқасында деректер базасы тек қажетті жазбаларға ғана қол жеткізе алады. Деректерге қосымша өзгерістер енгізу үшін басқа деректерді өзгертудің қажеті жоқ, тек тиісті кесте мен индекстерді ғана өзгерту керек. ISAM файлы құрылғанда, индекс түйіндері бекітіледі және кейінірек енгізілген және жойылған жазбалар кезінде олардың сілтемелері өзгермейді (кейін ғана жапырақ түйіндерінің мазмұны өзгереді). Осының салдарынан, егер жапырақ түйініне енгізілген жазбалар саны түйіннің сыйымдылығынан асып кетсе, жаңа жазбалар ағып кету тізбектерінде сақталады. Егер кестеде жоюдан гөрі көп енгізулер болса, осы ағып кету тізбектері біртіндеп өте үлкен болып өседі, бұл жазбаны алуға кеткен уақытқа әсер етеді. Реляциялық деректер базаларын ISAM негізінде кестелер арасындағы байланыстардың дұрыстығын сақтау үшін қосымша логикамен оңай құруға болады. Әдетте, сілтеме ретінде қолданылатын өріс, сыртқы кілт, жылдам іздеу үшін индекстеледі. Бұл тікелей байланысты жазбада сақтаудан баяу болғанымен, деректердің физикалық орналасуы өзгерген жағдайда сілтемені жаңартудың қажеті болмайды. ISAM-ді түсіну және жүзеге асыру оңай, себебі ол негізінен деректер базасына тікелей қол жеткізуден тұрады. Бірақ, әрбір клиент машинасы өзінің әрбір файлға қосылуын басқаруы керек. Бұл өз кезегінде осы файлдарға қарама-қайшы енгізулер жасау мүмкіндігіне әкеледі, соның салдарынан деректер базасының дұрыс еместігіне соқтырады. Мұны болдырмау үшін, кейбір ISAM жүзеге асырулары бүкіл файлды немесе жеке жазбаны құлыптау мүмкіндігін ұсынады. Бірнеше жазбаны құлыптау, егер құлыптаудың алдын алу схемасы қатаң сақталмаса, тұйықталу қаупін тудырады. Құлыптау және тұйықталу мәселелері әдетте клиенттік-серверлік архитектураны қосу арқылы шешіледі, ол клиенттік сұраныстарды реттейді және олардың тәртібін сақтайды. Кейбір ISAM клиенттік-серверлік жүзеге асырулары толық ACID транзакцияларын басқару жүйесін ұсынады. Бұл арнаның, басқару блогының және дискінің жұмыс уақытын арттырды. Кейінгі жүйелерде физикалық және виртуалды жад көлемінің артуымен бұл тиімсіз болып көрінді, содан кейін VSAM жадты пайдалану мен дискілік белсенділік арасындағы қатынасты өзгерту үшін жасалды. ISAM-ның өзін-өзі өзгертетін арна бағдарламаларын пайдалануы кейіннен CP 67-нің OS/360-ты қолдауында қиындықтар тудырды, себебі CP 67 I/O операциясы басталғанда бүкіл арна бағдарламасын тұрақты жадқа көшіріп, виртуалды мекенжайларды нақты мекенжайларға аударды.

In an ISAM system, data is organized into records which are composed of fixed length fields, originally stored sequentially in key sequence. Secondary set(s) of records, known as indexes, contain pointers to the location of each record, allowing individual records to be retrieved without having to search the entire data set. This differs from the contemporaneous navigational databases, in which the pointers to other records were stored inside the records themselves. The key improvement in ISAM is that the indexes are small and can be searched quickly, possibly entirely in memory, thereby allowing the database to access only the records it needs. Additional modifications to the data do not require changes to other data, only the table and indexes in question. When an ISAM file is created, index nodes are fixed, and their pointers do not change during inserts and deletes that occur later (only content of leaf nodes change afterwards). As a consequence of this, if inserts to some leaf node exceed the node's capacity, new records are stored in overflow chains. If there are many more inserts than deletions from a table, these overflow chains can gradually become very large, and this affects the time required for retrieval of a record. Relational databases can easily be built on an ISAM framework with the addition of logic to maintain the validity of the links between the tables. Typically the field being used as the link, the foreign key, will be indexed for quick lookup. While this is slower than simply storing the pointer to the related data directly in the records, it also means that changes to the physical layout of the data do not require any updating of the pointers—the entry will still be valid. ISAM is simple to understand and implement, as it primarily consists of direct access to a database file. The trade off is that each client machine must manage its own connection to each file it accesses. This, in turn, leads to the possibility of conflicting inserts into those files, leading to an inconsistent database state. To prevent this, some ISAM implementations provide whole file or individual record locking functionality. Locking multiple records runs the risk of deadlock unless a deadlock prevention scheme is strictly followed. The problems of locking, and deadlock are typically solved with the addition of a client server framework which marshals client requests and maintains ordering. Full ACID transaction management systems are provided by some ISAM client server implementations. This increased the busy time of the channel, control unit, and disk. With increased physical and virtual memory sizes in later systems this was seen as inefficient, and VSAM was developed to alter the tradeoff between memory usage and disk activity. ISAM's use of self modifying channel programs later caused difficulties for CP 67 support of OS/360, since CP 67 copied an entire channel program into fixed memory when the I/O operation was started and translated virtual addresses to real addresses.