Предисловие к разделу "Применение методов сжатия данных в СУБД"
Вопрос экономного кодирования информации в системах управления базами данных был поставлен в первой половине 1970-х годов, но не потерял актуальности до сих пор. Многие современные исследователи отмечают недостаточную теоретическую проработку проблемы и неэффективность поддержки сжатия данных в промышленных СУБД.
Применение в СУБД экономного кодирования информации приводит к ряду положительных результатов. Наиболее очевидным эффектом является уменьшение физического размера базы данных, журнальных и архивных файлов. Но также часто достигается увеличение скорости выполнения запросов и снижение требований к объему оперативной памяти, что отмечается практически во всех работах в данной области знаний. Поэтому эффективная реализация поддержки сжатия данных существенно улучшает качество СУБД.
Интерес к задаче сжатия данных в СУБД изначально был обусловлен стремлением уменьшить физический объем баз данных. Цена подсистемы ввода-вывода составляла основную часть стоимости аппаратуры. Поэтому при надлежащем интегрировании в СУБД методов безущербного сжатия данных достигалась значительная экономия. Небольшое увеличение числа используемых тактов процессора для кодирования-декодирования более чем компенсировалось снижением затрат на подсистему ввода-вывода. Данный результат применения сжатия востребован и в настоящее время. Действительно, падение относительной стоимости устройств хранения информации на несколько порядков сопровождалось соответствующим увеличением размера типичных баз данных. Тем не менее, в настоящее время фокус интереса все больше смещается на увеличение производительности системы управления данными за счет использования сжатия.
Следует также отметить, что экономное кодирование способствует криптографической защите информации. Устранение статистической избыточности повышает криптостойкость алгоритмов закрытия информации и часто является предварительным действием в схемах шифрования данных.Использование сжатия данных в СУБД связано с решением множества задач. Любая реализация экономного кодирования в СУБД связана с компромиссом между степенью сжатия, требуемым объемом оперативной памяти, числом обращений к внешней памяти и оперативной памяти, вычислительными затратами.
Для применения в СУБД требуются специфические методы и приемы экономного кодирования, поскольку обычные методы не удовлетворяют ряду требований. Практическая ценность реализации достигается только при обеспечении быстрого доступа к произвольной записи или элементу данных. Востребованы так называемые методы сжатия с сохранением упорядоченности, позволяющие выполнять операции сравнения без декодирования данных.
Проблема реализации сжатия в СУБД имеет также такие аспекты, как оптимизация выполнения запросов к сжатым данным, эффективное сжатие результатов выполнения запросов, экономное кодирование метаданных, оценка целесообразности сжатия отдельных элементов, выбор алгоритма сжатия и его параметров с учетом типовых запросов и характера данных.
Максим Смирнов
07.07.2003
Специально для http://compression.ru
наверх