3.1.1. Definición de espacio de almacenamiento


Concepto de Tablespace (espacio de tablas)

Una base de datos se divide en unidades lógicas denominadas TABLESPACES. Un tablespace no es un archivo físico en el disco, simplemente es el nombre que tiene un conjunto de propiedades de almacenamiento que se aplican a los objetos (tablas, secuencias…) que se van a crear en la base de datos bajo el tablespace indicado (tablas, secuencias…).

Un objeto en base de datos debe estar almacenado obligatoriamente dentro de un tablespace.

Las propiedades que se asocian a un tablespace son:

Cuando un objeto se crea dentro de un cierto tablespace, este objeto adquiere todas las propiedades antes descritas del tablespace utilizado.

En este esquema podemos ver que, por ejemplo, la tabla ARTICULO se almacena dentro del tablespace A, y que por lo tanto tendrá todas las propiedades del tablespace A que pueden ser:

Si observamos, se puede apreciar que es posible tener una tabla en un tablespace, y los índices de esa tabla en otro. Esto es debido a que los índices no son más que objetos independientes dentro de la base de datos, como lo son las tablas. Y al ser objetos independientes, pueden ir en tablespaces independientes. El tablespace SYSTEM es uno de los que se crear por defecto en todas las bases de datos Oracle. En él se almacenan todos los datos de sistema, el catálogo y todo el código fuente y compilado de procedimientos PL/SQL. También es posible utilizar el mismo tablespace para guardar datos de usuario. En el esquema también vemos que hay un tablespace Temporal (en gris oscuro).

Este representa las propiedades que tendrán los objetos que la base de datos cree temporalmente para sus cálculos internos (normalmente para ordenaciones y agrupaciones). Su creación difiere en una de sus cláusulas de creación. El tablespace RO (en gris claro) difiere de los demás en que es de solo lectura (Read Only), y que por lo tanto todos los objetos en él contenidos pueden recibir órdenes de consulta de datos, pero no de modificación de datos. Estos puede residir en soportes de sólo lectura, como pueden ser CDROMs, DVDs, etc. Cuando se crea un tablespace, éste se crea de lectura/escritura. Después se puede modificar para que sea de solo lectura. Un tablespace puede estar en línea o fuera de ella (Online o OffLine), esto es que todos los objetos contenidos en él están a disposición de los usuarios o están inhabilitados para restringir su uso. Cualquier objeto almacenado dentro de un tablespace no podrá ser accedido si este está fuera de línea.

Concepto de Datafile (archivo de datos)

Un datafile es la representación física de un tablespace. Son los "archivos de datos" donde se almacena la información físicamente. Un datafile puede tener cualquier nombre y extensión (siempre dentro de las limitaciones del sistema operativo), y puede estar localizado en cualquier directorio del disco duro, aunque su localización típica suele ser $ORACLE_HOME/Database. Un datafile tiene un tamaño predefinido en su creación (por ejemplo 100Mb) y este puede ser alterado en cualquier momento. Cuando creemos un datafile, este ocupará tanto espacio en disco como hayamos indicado en su creación, aunque internamente esté vacío. Oracle hace esto para reservar espacio continuo en disco y evitar así la fragmentación. Conforme se vayan creando objetos en ese tablespace, se irá ocupando el espacio que creó inicialmente.

Un datafile está asociado a un solo tablespace y, a su vez, un tablespace está asociado a uno o varios datafiles. Es decir, la relación lógica entre tablespaces y datafiles es de 1-N, maestro-detalle.

En el esquema podemos ver como el “Tablespace A” está compuesto (físicamente) por tres datafiles (DATOS_1.ORA, DATOS_2.ORA y DATOS_3.ORA). Estos tres datafiles son los ficheros físicos que soportan los objetos contenidos dentro del tablespace A. Aunque siempre se dice que los objetos están dentro del tablespace, en realidad las tablas están dentro del datafile, pero tienen la propiedades asociadas al tablespace.

Cada uno de los datafiles utilizados está ocupando su tamaño en disco (50 Mb los dos primeros y 25 Mb el último) aunque en realidad sólo contengan dos objetos y estos objetos no llenen el espacio que está asignado para los datafiles.

Los datafiles tienen una propiedad llamada AUTOEXTEND, que se si está activa, se encarga de que el datafile crezca automáticamente (según un tamaño indicado) cada vez que se necesite espacio y no exista. Al igual que los tablespaces, los datafiles también puede estar en línea o fuera de ella.

Concepto de Segment (segmento, trozo, sección)

Un segment es aquel espacio reservado por la base de datos, dentro de un datafile, para ser utilizado por un solo objeto. Así una tabla (o cualquier otro objeto) está dentro de su segmento, y nunca podrá salir de él, ya que si la tabla crece, el segmento también crece con ella. Físicamente, todo objeto en base de datos no es más que un segmento (segmento, trozo, sección) dentro de un datafile. Se puede decir que, un segmento es a un objeto de base de datos, lo que un datafile a un tablespace: el segmento es la representación física del objeto en base de datos (el objeto no es más que una definición lógica).

 

Podemos ver cómo el espacio que realmente se ocupa dentro del datafile es el segment y que cada segmento pertenece a un objeto.

Existen cuatro tipos de segmentos (principalmente):

Concepto de Extent (extensión)

Para cualquier objeto de base de datos que tenga cierta ocupación en disco, es decir, cualquier objeto que tenga un segment relacionado, existe el concepto de extent. Extent es un espacio de disco que se reserva de una sola vez, un segmento que se reserva en un momento determinado de tiempo. El concepto de extent es un concepto físico, unos están separados de otros dentro del disco. Ya dijimos que todo objeto tiene su segmento asociado, pero lo que no dijimos es que este segmento, a su vez, se compone de distintas extensiones. Un segmento, puede ser reservado de una sola vez (10 Mb de golpe), o de varias veces (5 Mb hoy y 5 Mb mañana). Cada una de las veces que se reserva espacio se denomina “extensión”.

En el esquema vemos como el objeto (tabla) FACTURA tiene un segmento en el datafile A-1, y este segmento está compuesto de 3 extensiones. Una de estas extensiones tiene un color distinto. Esto es porque existen dos tipos de extensiones:

Sabiendo que las extensiones se crean en momentos distintos de tiempo, es lógico pensar que unas extensiones pueden estar fragmentadas de otras. Un objeto de base de datos no reside todo junto dentro del bloque, sino que residirá en tantos bloque como extensiones tenga. Por eso es crítico definir un buen tamaño de extensión inicial, ya que, si es lo suficientemente grande, el objeto nunca estará fragmentado.

Si el objeto tiene muchas extensiones y éstas están muy separadas en disco, las consultas pueden retardarse considerablemente, ya que las cabezas lectoras tienes que dar saltos constantemente.

El tamaño de las extensiones (tanto las INITIAL como las NEXT), se definen durante la creación del objeto y no puede ser modificado después de la creación. Oracle recomienda que el tamaño del INITIAL EXTENT sea igual al tamaño del NEXT EXTENT.

La mejor solución es calcular el tamaño que tendrá el objeto (tabla o índice), multiplicando el tamaño de cada fila por una estimación del número de filas. Cuando hemos hecho este cálculo, debemos utilizar este tamaño como extensión INITIAL y NEXT, y tendremos prácticamente la certeza de que no se va a producir fragmentación en ese objeto. En caso de detectar más de 10 extensiones en un objeto (consultando el catálogo de Oracle, como veremos), debemos recrear el objeto desde cero (aplicando el cálculo anterior) e importar de nuevo los datos.

Ciertas operaciones, necesitan de espacio en disco para poder realizarse. El espacio reservado se denomina “segmentos temporales”. Se pueden crear segmentos temporales cuando:

Concepto de Data block (bloque de datos)

Un data block es el último eslabón dentro de la cadena de almacenamiento. El concepto de Data block es un concepto físico, ya que representa la mínima unidad de almacenamiento que es capaz de manejar Oracle. Igual que la mínima unidad de almacenamiento de un disco duro es la unidad de asignación, la mínima unidad de almacenamiento de Oracle es el data block. En un disco duro no es posible que un fichero pequeño ocupe menos de lo que indique la unidad de asignación, así si la unidad de asignación es de 4 Kb, un fichero que ocupe 1 Kb, en realidad ocupa 4 Kb.

Siguiendo con la cadena, cada segmento (o cada extensión) se almacena en uno o varios bloques de datos, dependiendo del tamaño definido para el extensión, y del tamaño definido para el data block.

(*) Espacio ocupado en el data block por la primera NEXT EXTENSION. (#) Espacio ocupado en unidades de asignación del sistema operativo por los data blocks anteriores.

El esquema muestra toda la cadena de almacenamiento de Oracle.

Desde el nivel más físico al más lógico:

El tamaño de las unidades de asignación del sistema operativo se define durante el particionado del disco duro (FDISK, FIPS…), y el espacio de los data blocks de Oracle se define durante la instalación y no puede ser cambiado.

Como es lógico, el tamaño de un data block tiene que ser múltiplo del tamaño de una unidad de asignación, es decir, si cada unidad de asignación ocupa 4 K, los data blocks pueden ser de 4K, 8K, 12K… para que en el sistema operativo ocupen 1, 2, 3… unidades de asignación.

Esquema extraído del Oracle8 Concepts



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