Compactação e Reuso de Espaço
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- Wilson Graça Bentes
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1 Compactação e Reuso de Espaço Cristina D. A. Ciferri Thiago A. S. Pardo Leandro C. Cintra M.C.F. de Oliveira Moacir Ponti Jr.
2 Manipulação de Dados Operações básicas adição de registros relativamente simples remoção de registros atualização de registros eliminação e adição de um registro Quando um registro é removido, deve-se posteriormente reutilizar o espaço do registro
3 Compactação e Reuso Compactação busca por regiões do arquivo que não contêm dados recupera os espaços perdidos Reuso insere dados nos espaços perdidos Abordagem Estática versus Abordagem Dinâmica
4 Abordagem Estática programa compactador remoção do registro gera espaço sem dados úteis reagrupa os registros e diminui o tamanho do arquivo Técnica para reconhecer registros removidos: remoção lógica atribuir um valor para um campo do registro usar um campo extra
5 Abordagem Estática remoção lógica Não faz nada em um intervalo de tempo Δt Durante Δt registros removidos são marcados, porém não são reaproveitados novas inserções são realizadas no final do arquivo buscas desconsideram os registros marcados como removidos Após Δt remoção física programa é executado para reconstruir o arquivo todos os registros removidos são descartados
6 Exemplo: Abordagem Estática Arquivo original M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b J O A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 1. Recupere os dados do registro com RRN = 1 2. Remova os registros com RRN = 1 e RRN = 3
7 Exemplo: Abordagem Estática Arquivo após remoção lógica M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b * O A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b * N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 3. Recupere os dados do registro com RRN = 1 4. Compacte o arquivo
8 Exemplo: Abordagem Estática Arquivo compactado M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b
9 Características: Abordagem Estática Técnica pode ser aplicada a registros de tamanho fixo registros de tamanho variável Frequência para se aplicar a técnica depende da aplicação depende da procentagem de registros marcados como removidos
10 Abordagem Dinâmica Indicada para aplicações interativas que acessam arquivos altamente voláteis Desafios marcar registros como logicamente removidos identificar se existem registros marcados como logicamente removidos, ou seja, se existem espaços a serem reaproveitados localizar os espaços ocupados por esses registros logicamente removidos sem realizar buscas exaustivas
11 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Solução lista encadeada de registros eliminados Características lista: constitui-se dos RRNs dos registros marcados como logicamente removidos cabeça da lista: armazenada no registro de cabeçalho do arquivo inserção e reuso de espaço: ocorrem sempre no início da lista Implementação: PILHA
12 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Arquivo original registro de cabeçalho: TopoPilha -1 (NIL) registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b J O A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 1. Remova o registro com RRN = 1
13 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Arquivo após remoção lógica registro de cabeçalho: TopoPilha 1 registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b * -1 A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 2. Remova o registro com RRN = 3
14 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Arquivo após remoção lógica registro de cabeçalho: TopoPilha 3 registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b * -1 A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b * 1 T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 3. Remova o registro com RRN = 0
15 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Arquivo após remoção lógica registro de cabeçalho: TopoPilha 0 registros de dados: * 3 R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S b b b b b b b * -1 A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b * 1 T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b 3. Insira um novo registro
16 Registros de Tamanho Fixo: Abordagem Dinâmica Arquivo após inserção registro de cabeçalho: TopoPilha 3 registros de dados: C A T A R I N A A V E N I D A b X R I O b C L A R O b * -1 A O R U A b A R I O b C L A R O b b b b b b b b b P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S b b b b b b * 1 T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E b A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E b b
17 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Solução lista encadeada de registros eliminados Características lista: constitui-se dos byte offsets dos registros marcados como logicamente removidos cabeça da lista: armazenada no registro de cabeçalho do arquivo inserção: ocorre sempre no início da lista (como uma pilha) Necessário guardar também o tamanho do registro
18 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista -1 (NIL) registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S # J O A O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 1. Remova o registro relativo ao JOAO
19 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 24 registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # A N A R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 2. Remova o registro relativo à ANA
20 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 101 registros de dados: M A R I A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 3. Remova o registro relativo à MARIA
21 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E #
22 Registros de Tamanho Variável: Abordagem Dinâmica Reuso de espaço realiza uma busca sequencial na lista se encontrou espaço disponível no tamanho adequado então reaproveita o espaço para armazenar o novo registro, usando uma estratégia de alocação senão insere o novo registro no final do arquivo O tamanho do registro que foi removido deve ser do tamanho adequado, ou seja, grande o suficiente para que os dados do novo registro usem aquele espaço
23 Estratégias de Alocação First-Fit utiliza o primeiro espaço que servir Best-Fit escolhe o espaço mais justo possível Worst-Fit escolhe o maior espaço possível
24 Reuso de Espaço: Estratégia First-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 4. Insira um novo registro de tamanho 18 usando a estratégia First-Fit
25 Reuso de Espaço: Estratégia First-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 101 registros de dados: R I T A R U A b X I B A T E A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # fragmentação interna
26 Reuso de Espaço: Estratégia Best-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 4. Insira um novo registro de tamanho 18 usando a estratégia Best-Fit
27 Reuso de Espaço: Estratégia Best-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # R I T A R U A b X I B A T E A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * 29-1 R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # fragmentação interna
28 Reuso de Espaço: Estratégia Worst-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 4. Insira um novo registro de tamanho 18 usando a estratégia Worst-Fit
29 Reuso de Espaço: Estratégia Worst-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # R I T A R U A b X I B A T E A I V A I B A T E # fragmentação interna
30 Fragmentação Interna Definição espaço que sobra dentro de um registro pode ocorrer com qualquer estratégia de alocação Solução colocar o espaço que sobrou na lista encadeada como um registro eliminado
31 Reuso de Espaço: Estratégia First-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A R U A b 1 S A O b C A R L O S # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E # 4. Insira um novo registro de tamanho 18 usando a estratégia First-Fit, com tratamento de fragmentação interna
32 Reuso de Espaço: Estratégia First-Fit Arquivo original registro de cabeçalho: TopoLista 0 registros de dados: * A # R I T A R U A b X I B A T E # * 22-1 O R U A b A R I O b C L A R O # P E D R O R U A b X V S A O b C A R L O S # A N T O N I A R U A b X V b D E b M A I O I B A T E # * R U A b A U G U S T O b P A I V A I B A T E #
33 Fragmentação Externa Definição o espaço que sobrou dentro de um registro foi colocado na lista encadeada como um registro eliminado o espaço é muito pequeno, e não pode armazenar nenhum dado pode ocorrer com qualquer estratégia de alocação
34 Fragmentação Externa Como combater junção de espaços vazios adjacentes (coalescimento) combinação de dois espaços vazios na lista que são fisicamente adjacentes em um espaço único maior Dificuldade a adjacência de registros na lista é lógica, não física, o que requer a busca por registros adjacentes
35 Observações Estratégias de alocação usadas somente com registros de tamanho variável Recomendações se o espaço está sendo desperdiçado devido à fragmentação interna então escolha entre First-Fit e Best-Fit se o espaço está sendo desperdiçado devido à fragmentação externa então escolha Worst-Fit
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