数据库系统实现部分习题参考答案.docx
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数据库系统实现部分习题参考答案
习题2.2.1
Megatron777磁盘具有以下特性:
1)有10个盘面,每个盘面有100000个磁道。
2)磁道平均有1000个扇区,每个扇区为1024字节
3)每个磁道的20%被用于间隙。
4)磁盘旋转为10000转/min。
5)磁头移动n个磁道所需要的时间是1+0.0002nms。
回答下列有关Megatron777的问题。
a)磁盘的容量是多少?
b)如果磁道是在直径3.5英寸的圆面上,那么一个磁道的扇区中的平均位密度是多少?
c)最大寻道时间是多少?
d)最大旋转等待时间是多少?
e)如果一个块是65536字节(即64扇区),一个块得传输时间是多少?
f)平均寻道时间是多少?
g)平均旋转等待时间是多少?
参考答案:
a)磁盘容量=盘面数*磁道数*扇区数*扇区容量
=10*100000*1000*1024字节
=210*109字节
注释:
已知
1)有10个盘面,每个盘面有100000个磁道。
2)磁道平均有1000个扇区,每个扇区为1024字节.
b)一个磁道存放存放1000*1024*8=8192000bits.
直径为3.5英尺那么中间磁道直径为3.5π/2(英寸)中间扇区所占的周长是80%*3.5π/2(英寸)所以,每个磁道的扇区中的平均密度是
注释:
已知:
2)磁道平均有1000个扇区,每个扇区为1024字节.
3)每个磁道的20%被用于间隙.
c)最大寻道时间是磁头跨越全部柱面所花费的时间。
即1+0.0002*99999=20.9998ms
已知:
1)有10个盘面,每个盘面有100000个磁道。
5)磁头移动n个磁道所需要的时间是1+0.0002nms。
d)最大旋转等待时间是磁头旋转一圈的时间。
即1/(10000/60)=6ms
已知:
4)磁盘旋转为10000转/min。
e)该块占用64个扇区,为此,磁头必须越过64个扇区和扇区之间的63个间隙。
由于间隙合在一起占72度圆弧,而扇区覆盖剩余288度圆弧,则被它们覆盖的圆弧的总度数为:
72*(63/1000)+288*(64/1000)=22.968则传输时间是(22.968/360)*0.6ms=0.03828ms
已知:
3)每个磁道的20%被用于间隙。
2)磁道平均有1000个扇区。
d)中最大旋转等待时间为6ms。
f)磁头行进的平均距离是跨越柱面的1/3,则平均寻道时间是:
1+0.001*(100000/3)=34.33ms
g)平均旋转等待时间为磁盘旋转半周所需时间:
(1/2)*6ms=3ms
Exercise2.2.1(a)
Thediskhas10*10,000=100,000tracks.Theaveragetrackhas1000*512=512,000bytes.Thus,
thecapacityis51.2gigabytes.
Exercise2.2.1(c)
Themaximumseektimeoccurswhentheheadshavetomoveacrossallthetracks.Thus,substitute
10,000(really9999)fornintheformula1+.001ntoget11milliseconds.
Exercise2.2.1(d)
Themaximumrotationallatencyisonefullrevolution.Sincethediskrotatesat10,000rpm,ittakes
1/10000ofaminute,or1/167ofasecondtorotate,orabout6milliseconds.
2.4.1计算下列位序列的奇偶校验位:
a)00111011。
b)00000000。
c)10101101。
解:
定义:
如果有奇数个数据盘的第j位为1,在冗余盘中,我们选取位j为1,;如果在数据盘中的第j位有偶数个1,我们选取冗余盘的位j为0。
即:
有奇数个1,为1;有偶数个1,为0。
00111011
00000000
10101101
-------------------------
10010110
习题2.4.9
如果我们有例2.13的RAID6级方案,4个数据盘的块分别为00110100、11100111、01010101和10000100。
a)冗余盘的相应块是什么?
b)如果第3个盘的块被重写成01111111,必须采取哪些步骤以改变其他盘?
[注]例2.13内容:
假设块只有8位长,并且关注在我们的RAID6级示例中用到的7个磁盘的第一块。
首先,假设数据盘和冗余盘的第一块的内容如图2-11所示。
请注意,盘5的块是前3个盘的块模2和,第6行是行1、2、4的模2和,而最后一行是行1、3、4的模2和。
磁盘
内容
数据块1)
11110000
2)
10101010
3)
01010101
4)
10000100
冗余块5)
01100010
6)
00011011
7)
10001001
图2-11所有磁盘的第一块
答案:
a)前4个盘是数据盘,盘5~7是冗余盘.
盘5的块是前3个盘的块的模2和,盘5块是10000110;
盘6是盘1,2和4的模2和,盘6块是01010111;
盘7是盘1,3,4的模2和,盘7块是11100101。
磁盘
内容
数据块1)
00110100
2)
11100111
3)
01010101
4)
10000100
冗余块5)
10000110
6)
01010111
7)
11100101
b)如果第3个盘的块被重写成01111111,求这个序列和序列01010101(该块的旧值)的模2和,则得到00101010;其中为1的位为3、5、7,所以只要对冗余块5和7的3、5、7位取反,故盘5和盘7的重写值分别为10101100、11001111。
磁盘
内容
数据块1)
00110100
2)
11100111
3)
01111111
4)
10000100
冗余块5)
10101100
6)
01010111
7)
11001111
2.4.10
RAID6方案从磁盘崩溃中恢复
使用足够多的冗余盘处理多个磁盘的崩溃,例如,基于海明码的纠错技术
7个盘,其中1~4为数据盘,5~7为冗余盘。
数据盘与冗余盘之间的关系由一个37矩阵描述如下:
1.盘5的位是盘1,2,3相应位的模2和。
2.盘6的位是盘1,2,4相应位的模2和。
3.盘7的位是盘1,3,4相应位的模2和。
习题2.4.10假设块只有8位长,采用带有7个磁盘的RAID6级方案,描述从下列故障中恢复所要采取的步骤:
a)盘1和盘4;b)盘1和盘7;c)盘2和盘5。
2.5.1
假设一条记录有如下所示顺序的字段:
一个长度为15的字符串,一个2字节整数,
一个SQL2日期,一个SQL2时间(无小数点)。
如果
a)字段可在任何字节处开始;
b)字段必须在4的倍数的字节处开始;
c)字段必须在8的倍数的字节处开始;
这条记录占用多少个字节?
First,notethatSQL2datesrequire10bytes,andSQL2timesrequire8bytesifthereisnodecimalpoint;thismaterialisinSection3.1.3.
a)Thebytesrequirsedbyeachofthefieldsis15+2+10+8=35.
b)Roundeachofthefourfieldlengthsuptoamultipleof4,toget16+4+12+8=40.
c)Roundupagain,toamultipleof8,toget16+8+16+8=48.
首先,请注意SQL2日期需要10个字节,SQL2次需要8个字节(没有小数点),点,这种材料是在3.1.3节。
A)由每个字段需要的字节是15+2+10+8=35。
B)每此循环的四个字段长度为4的倍数,即所有字段长度为4的倍数,得到16+4+12+8=40。
C)再次循环,到8的倍数,即所有字段长度为8的倍数,得到16+8+16+8=48。
2.6.5
采用如习题2.6.4一样的RAID4级方案,假设数据盘1有故障。
在下列情况下恢复该磁盘的块:
a)盘2~盘4的内容为01010110、11000000和00111011,同时冗余盘保存着11111011。
b)盘2~盘4的内容为11110000、11111000和00111111,同时冗余盘保存着00000001。
答案:
a、磁盘1的内容:
01010110
b、磁盘1的内容:
00110110
2.6.7
如果我们有例2.22的RAID6级方案,4个数据盘的块分别为
00111100、11000111、01010101和10000100。
a)冗余盘的相应块是什么?
b)如果第三个盘的块被重写成10000000,必须采取哪些步骤以改变其他盘?
答案:
RAID6级方案,4个数据块,3个冗余块(第1对应数据块123的模2和,第2对应124的模2和,第3对应134的模2和)
a
数据块1
00111100
2
11000111
3
01010101
4
10000100
冗余块1
10101110
2
01111111
3
11101101
b原第三块01010101与重写块10000000模2和为11010101,其中为1的位为1、2、4、6、8
所以只要对冗余块1、2块的1、2、4、6、8位求反得01111011,10101010
习题3.1.1
假定一个存储块可存放5个记录,或20个键-指针对。
已知有n个记录,如果表示成n的函数,创建以下两种数据文件各需要多少个数据块:
a)稠密索引;b)稀疏索引
答案:
解:
a.稠密索引
因为一个存储块存储5个记录,n个存储记录需要n/5个数据块,稠密索引需要为每个记录建立键-指针对,所以键-指针需要n/20个数据库,所以表示成n的函数是n/5+n/20=n/4
b.稀疏索引
因为一个存储块存储5个记录,n个存储记录需要n/5个数据块,但是稀疏索引需要为每个数据块建立键-指针对,所以键-指针对需要(n/5)/20个数据块,所以表示成n的函数是n/5+(n/5)/20=21n/100
习题3.1.2
如果数据块中可以存放50个记录,或500个键-指针对,但是存放数据和索引的数据块都要求最多只能填满80%,重做习题3.1.1.
答案:
答:
我们知道一个记录在存放时有数据文件和索引文件,它们分别占用存储块,由题中所述可知在索引块中我们采用了稠密索引和稀疏索引,这样两种形式。
只要分别计算出这两个部分的存储块的大小,再求和就能求出需要的存储块。
下面分别来求:
a)一个数据文件和一个稠密索引
数据文件的大小容易知道,由已知给定的记录数为n,且每个存储块可存放50个记
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