--- title: 'Karma Yapılar' source: 'https://academia.sh/tr/kurslar/bellek-ici-depolar/karma-yapilar' course: 'Bellek İçi Depolar ve Önbellek Sistemleri' language: tr updated: '2026-08-17T18:08:57+00:00' license: 'CC BY-SA 4.0' --- # Karma Yapılar Nesne alanlarını depoya tanıtmanın bedeli ve getirisi: aynı kitap kaydının bütünsel değer, yoğun karma ve alan başına giriş biçimlerinde kurulup günlük ödünç yükü altında tutulan bayt, yazılan bayt, okunan bayt, gidiş ve adım cinsinden ölçülmesi, alan başına üstverinin kayıt maliyetini iki katına çıkarması, ve alan sayısı büyüdükçe yoğun gösterimin bellek kazancını tarama adımıyla ödemesi ile eşik politikasının katalog genelindeki sonucu. Buraya kadar depoya konan her şey tek parçaydı: oturum kaydı bir bütün, sayaç bir sayı, liste girişi bir dizgi. Kütüphanenin asıl kaydı böyle değildir. Bir kitabın adı, yazarı, raf kodu, durumu, ödünç sayısı, eklenme tarihi ve numarası vardır. Bu alanların değişme sıklıkları da birbirinin aynı değil: durum gün içinde defalarca değişir, ad hiç değişmez. Bütünsel değerde depo alan diye bir kavram tanımaz; tek bir alanı güncellemek bütün kaydı okuyup geri yazmak demektir — ve önceki derste ölçülen kayıp güncelleme sorunu tam buradan doğar. Karma yapı bunun alternatifidir: **depo kaydın alanlarını bilir**, adıyla okur, adıyla yazar. Bu ders o bilginin fiyatını sorar. ## Aynı Kayıt, Üç Biçim Üç biçim karşılaştırılır. **Bütünsel değer** kaydı tek bir seri hale getirilmiş dizgide tutar. **Yoğun karma** alanları ardışık olarak tek bir blokta tutar ama depo alan sınırlarını bilir; tek alan isteği bloğun taranmasıyla karşılanır. **Karma yapı** her alanı ayrı bir giriş olarak tutar ve alan adıyla tek adımda erişir. **BY1:** katalog 200.000 kitap taşır, her kayıt yedi alandır ve alan değerleri belirlenimli işlevlerden gelir. **BY2:** yapı başına üstveri 56, alan başına üstveri 40 bayttır (karma kovası göstergesi, alan adı ve değeri için göstergeler, uzunluk alanları). **BY3:** `okunan` ve `yazılan` deponun o işlem için **dokunduğu** bayttır, `gidiş` istemcinin çağrı sayısıdır, `adım` çözülen ya da karşılaştırılan alan sayısıdır. **BY4:** gün içinde 119.993 ödünç–iade olayı iki alanı günceller (durum ve ödünç sayacı), 400.000 durum sorgusu tek alan okur, 60.000 kitap sayfası bütün kaydı okur. ```js // bellek/karma.mjs — ayni kitap kaydi uc bicimde. okunan/yazilan = deponun dokundugu bayt, // gidis = istemcinin cagri sayisi, adim = alan arama karsilastirmasi. Is yuku belirlenimlidir. const USTVERI = 56, ALAN_USTVERI = 40, KITAP = 200_000; // BY2 const bl = (x) => Buffer.byteLength(String(x)); const anahtar = (i) => `kitap:${100_000 + i}`; const kayit = (i) => ({ ad: `Kitap ${100_000 + i} uzerine notlar`, yazar: `Yazar ${i % 997}`, raf: `K-${1 + (i % 20)}-${String(i % 400).padStart(3, "0")}`, durum: i % 3 === 0 ? "oduncte" : "raftaki", odunc: String(1 + (i * 7919) % 4096), eklenme: `20${10 + (i % 15)}-${String(1 + (i % 12)).padStart(2, "0")}-14`, isbn: String(9_780_000_000_000 + i), }); class ButunselDepo { // deger tek parcadir: depo alan tanimaz #t = new Map(); okunan = 0; yazilan = 0; gidis = 0; adim = 0; koy(a, o) { this.#t.set(a, JSON.stringify(o)); } tamOku(a) { this.gidis += 1; const s = this.#t.get(a); this.okunan += bl(s); const o = JSON.parse(s); this.adim += Object.keys(o).length; return o; } // her alan cozulur alanOku(a, alan) { return this.tamOku(a)[alan]; } // butun deger okunur, biri kullanilir alanYaz(a, alan, v) { const o = this.tamOku(a); o[alan] = v; // oku-degistir-yaz const s = JSON.stringify(o); this.gidis += 1; this.yazilan += bl(a) + bl(s); this.#t.set(a, s); } bayt() { let b = 0; for (const [a, s] of this.#t) b += bl(a) + bl(s) + USTVERI; return b; } } class YogunKarmaDepo { // alanlar tek blobda ardisik; depo alan tanir #t = new Map(); okunan = 0; yazilan = 0; gidis = 0; adim = 0; koy(a, o) { this.#t.set(a, Object.entries(o).map(([k, v]) => `${k}=${v}`).join(";")); } #ara(s, alan) { for (const p of s.split(";")) { this.adim += 1; if (p.startsWith(`${alan}=`)) return p; } return null; } tamOku(a) { this.gidis += 1; const s = this.#t.get(a); this.okunan += bl(s); return Object.fromEntries(s.split(";").map((p) => p.split("="))); } alanOku(a, alan) { this.gidis += 1; const s = this.#t.get(a); this.okunan += bl(s); const p = this.#ara(s, alan); return p === null ? undefined : p.slice(alan.length + 1); } alanYaz(a, alan, v) { this.gidis += 1; const s = this.#t.get(a); this.okunan += bl(s); const y = s.split(";").map((p) => { this.adim += 1; return p.startsWith(`${alan}=`) ? `${alan}=${v}` : p; }).join(";"); this.yazilan += bl(a) + bl(y); this.#t.set(a, y); } // blob yeniden yazilir bayt() { let b = 0; for (const [a, s] of this.#t) b += bl(a) + bl(s) + USTVERI; return b; } } class KarmaDepo { // her alan ayri giristir: adiyla erisilir #t = new Map(); okunan = 0; yazilan = 0; gidis = 0; adim = 0; koy(a, o) { this.#t.set(a, new Map(Object.entries(o).map(([k, v]) => [k, String(v)]))); } tamOku(a) { this.gidis += 1; const m = this.#t.get(a); for (const [k, v] of m) { this.adim += 1; this.okunan += bl(k) + bl(v); } return Object.fromEntries(m); } alanOku(a, alan) { this.gidis += 1; this.adim += 1; const v = this.#t.get(a).get(alan); this.okunan += bl(v); return v; } alanYaz(a, alan, v) { this.gidis += 1; this.adim += 1; this.yazilan += bl(a) + bl(alan) + bl(v); this.#t.get(a).set(alan, String(v)); } bayt() { let b = 0; for (const [a, m] of this.#t) { b += bl(a) + USTVERI; for (const [k, v] of m) b += bl(k) + bl(v) + ALAN_USTVERI; } return b; } } const bir = kayit(427); console.log(`ornek ${anahtar(427)}: ${Object.keys(bir).length} alan, JSON ${bl(JSON.stringify(bir))} bayt, ` + `alan adlari ${Object.keys(bir).reduce((t, k) => t + bl(k), 0)} bayt, ` + `alan degerleri ${Object.values(bir).reduce((t, v) => t + bl(v), 0)} bayt`); const depo = [["butunsel deger", new ButunselDepo()], ["yogun karma", new YogunKarmaDepo()], ["karma yapi", new KarmaDepo()]]; for (const [, d] of depo) for (let i = 1; i <= KITAP; i += 1) d.koy(anahtar(i), kayit(i)); // gunluk yuk: 119.993 odunc/iade iki alani gunceller, 400.000 durum sorgusu, 60.000 tam okuma const ODUNC = 119_993, DURUM = 400_000, SAYFA = 60_000; for (const [, d] of depo) { for (let j = 0; j < ODUNC; j += 1) { const i = 1 + (j * 4241) % KITAP; d.alanYaz(anahtar(i), "durum", j % 2 === 0 ? "oduncte" : "raftaki"); d.alanYaz(anahtar(i), "odunc", String(1 + (i * 7919) % 4096)); } for (let j = 0; j < DURUM; j += 1) d.alanOku(anahtar(1 + (j * 7919) % KITAP), "durum"); for (let j = 0; j < SAYFA; j += 1) d.tamOku(anahtar(1 + (j * 4241) % KITAP)); } console.log(`\n${KITAP} kitap; gunluk yuk ${2 * ODUNC} alan yazma, ${DURUM} alan okuma, ${SAYFA} tam okuma`); console.log(`${"bicim".padEnd(16)}${"tutulan bayt".padStart(14)}${"kayit basina".padStart(13)}` + `${"yazilan".padStart(10)}${"okunan".padStart(11)}${"gidis".padStart(9)}${"adim".padStart(9)}`); for (const [ad, d] of depo) console.log(ad.padEnd(16) + String(d.bayt()).padStart(14) + (d.bayt() / KITAP).toFixed(1).padStart(13) + String(d.yazilan).padStart(10) + String(d.okunan).padStart(11) + String(d.gidis).padStart(9) + String(d.adim).padStart(9)); ``` ``` ornek kitap:100427: 7 alan, JSON 151 bayt, alan adlari 31 bayt, alan degerleri 77 bayt 200000 kitap; gunluk yuk 239986 alan yazma, 400000 alan okuma, 60000 tam okuma bicim tutulan bayt kayit basina yazilan okunan gidis adim butunsel deger 43833793 219.2 39158258 105816147 939972 4899902 yogun karma 37833793 189.2 31958678 84816567 699986 3279902 karma yapi 91233793 456.2 5367227 9290135 699986 1059986 ``` Karma yapının fiyatı ilk sütunda duruyor: aynı 200.000 kayıt bütünsel değerde 43,8 MB tutarken karma yapıda **91,2 MB** tutuyor, kayıt başına 219,2 bayta karşılık 456,2 bayt. Fark tek bir kalemdir: yedi alanın her biri kendi girişidir ve her giriş 40 baytlık üstveri ile alan adının kopyasını taşır. Kayıt başına 237 baytlık artışın 280 baytı alan üstverisidir — yani **kaydın kendisinden fazla yer, alanların ayrı ayrı tanınmasına gidiyor.** Karşılığında alınan şey öteki dört sütundadır. Tek alan güncellemesi bütünsel değerde bütün kaydı yazdırır; gün boyunca 39,2 MB yazılır. Karma yapıda yalnız anahtar, alan adı ve yeni değer yazılır: **5,4 MB**, yedi kat az. Okuma tarafındaki fark daha büyüktür. 400.000 durum sorgusunun her biri bütünsel değerde 151 baytlık kaydın tamamını okutur; toplam 105,8 MB'a karşı karma yapıda 9,3 MB — on bir kat. Gidiş sayısı da düşer: bütünsel değerde alan güncellemesi oku-değiştir-yaz olduğu için iki çağrı ister, 939.972'ye karşı 699.986. Bu 239.986 fazladan gidiş yalnız bir trafik kalemi değildir; önceki dersin kaybolan güncellemesi tam o aralıkta doğar. Karma yapıda alan güncellemesi tek çağrıdır ve bölünmez. Ortadaki satır dersin sürprizini taşıyor. Yoğun karma alanları tek blokta tutmasına rağmen **hem bütünsel değerden az yer kaplıyor** (189,2 bayt, çünkü ayraç ve tırnak yükü yok) hem de alan kavramını koruyor: gidiş 699.986'ya iniyor, güncelleme bölünmez oluyor. Yedi alanlık bir kayıtta bütünsel değerin yoğun karmaya karşı kazandığı **tek bir sütun yok.** Yoğun karmanın ödediği bedel adım sütunudur: tek alan bulmak için blok taranır, 3.279.902 adım. Karma yapı aynı işi 1.059.986 adımda bitirir. ## Eşik Nerede Yedi alanda yoğun karma iyi bir seçimdir; tarama dört adımdır. Alan sayısı büyüdükçe bu değişir. **BY5:** karşılaştırma için alan adı 8, alan değeri 7 bayttır ve kayıt türleri katalogda dört farklı boydadır. ```js // bellek/esik.mjs — alan sayisi buyudukce yogun gosterim ile karma gosterimin ayrismasi // ve esik politikasinin katalog genelindeki bedeli. Butun sayilar yapisal. const USTVERI = 56, ALAN_USTVERI = 40; const alanAdi = (j) => `alan_${String(j).padStart(3, "0")}`; const alanDeger = (j) => String(1_000_000 + j * 7919); const bl = (x) => Buffer.byteLength(String(x)); const ANAHTAR = bl("kitap:100427"); const yogunBayt = (f) => ANAHTAR + USTVERI + bl(Array.from({ length: f }, (_, j) => `${alanAdi(j)}=${alanDeger(j)}`).join(";")); const karmaBayt = (f) => ANAHTAR + USTVERI + Array.from({ length: f }, (_, j) => bl(alanAdi(j)) + bl(alanDeger(j)) + ALAN_USTVERI).reduce((t, x) => t + x, 0); console.log(`alan adi ${bl(alanAdi(0))} bayt, alan degeri ${bl(alanDeger(0))} bayt, ` + `alan ustverisi ${ALAN_USTVERI} bayt, anahtar ${ANAHTAR} bayt`); console.log(`\n${"alan".padStart(6)}${"yogun bayt".padStart(12)}${"karma bayt".padStart(12)}${"oran".padStart(7)}` + `${"yogun erisim adimi".padStart(20)}${"yogun alan yazma".padStart(18)}${"karma alan yazma".padStart(18)}`); for (const f of [4, 7, 16, 64, 256]) { const y = yogunBayt(f), k = karmaBayt(f); console.log(String(f).padStart(6) + String(y).padStart(12) + String(k).padStart(12) + (k / y).toFixed(2).padStart(7) + `${((f + 1) / 2).toFixed(1)} / ${f}`.padStart(20) + String(y - USTVERI).padStart(18) + String(ANAHTAR + bl(alanAdi(0)) + bl(alanDeger(0))).padStart(18)); } // katalog: dort kayit turu, uc politika const tur = [["kitap kaydi", 200_000, 7], ["uye profili", 20_000, 12], ["sube gunluk sayac", 5, 24], ["populer kitap etiket sayaci", 2_000, 256]]; console.log(`\n${"kayit turu".padEnd(29)}${"adet".padStart(8)}${"alan".padStart(6)}` + `${"hepsi yogun".padStart(13)}${"hepsi karma".padStart(13)}${"esik 64".padStart(13)}`); let ty = 0, tk = 0, te = 0; for (const [ad, n, f] of tur) { const y = n * yogunBayt(f), k = n * karmaBayt(f), e = f <= 64 ? y : k; ty += y; tk += k; te += e; console.log(ad.padEnd(29) + String(n).padStart(8) + String(f).padStart(6) + String(y).padStart(13) + String(k).padStart(13) + String(e).padStart(13)); } console.log("toplam".padEnd(29) + "".padStart(8) + "".padStart(6) + String(ty).padStart(13) + String(tk).padStart(13) + String(te).padStart(13)); console.log(`esik 64: hepsi karmanin %${(100 * te / tk).toFixed(1)}'i, hepsi yogunun ` + `%${(100 * te / ty).toFixed(1)}'i; en kotu alan erisimi ${64} adim`); ``` ``` alan adi 8 bayt, alan degeri 7 bayt, alan ustverisi 40 bayt, anahtar 12 bayt alan yogun bayt karma bayt oran yogun erisim adimi yogun alan yazma karma alan yazma 4 135 288 2.13 2.5 / 4 79 27 7 186 453 2.44 4.0 / 7 130 27 16 339 948 2.80 8.5 / 16 283 27 64 1155 3588 3.11 32.5 / 64 1099 27 256 4419 14148 3.20 128.5 / 256 4363 27 kayit turu adet alan hepsi yogun hepsi karma esik 64 kitap kaydi 200000 7 37200000 90600000 37200000 uye profili 20000 12 5420000 14560000 5420000 sube gunluk sayac 5 24 2375 6940 2375 populer kitap etiket sayaci 2000 256 8838000 28296000 28296000 toplam 51460375 133462940 70918375 esik 64: hepsi karmanin %53.1'i, hepsi yogunun %137.8'i; en kotu alan erisimi 64 adim ``` Üst tablo iki eğriyi yan yana koyuyor. Bellek oranı alan sayısıyla birlikte 2,13'ten 3,20'ye çıkıyor — yoğun gösterimin kazancı büyük kayıtlarda daha da artıyor. Ama iki sütun ters yönde büyüyor. Yoğun gösterimde bir alan bulmak ortalama `(f+1)/2` adımdır ve 256 alanlı kayıtta 128,5 adıma, en kötü durumda 256 adıma çıkar. Daha da sert olan tek alan yazmadır: yoğun gösterimde bütün blok yeniden yazılır, 256 alanda **4.363 bayt**. Karma yapıda aynı yazma alan sayısından bağımsız olarak 27 bayttır. Yani liste dersindeki yazma çarpanı burada geri geliyor ve alan sayısıyla doğru orantılı büyüyor. Alt tablo kararı katalog ölçeğinde veriyor. Her şeyi yoğun tutmak 51,5 MB, her şeyi karma tutmak 133,5 MB ister. Alan sayısı 64'ün altındaysa yoğun, üstündeyse karma tutan **eşik politikası** 70,9 MB'da kalır: her şeyi karma tutmanın %53,1'i. Aradaki 62,5 MB'lık tasarrufun bedeli 200.000 kitap kaydında en fazla 7 adımlık taramadır. Aynı politika, 2.000 etiket sayacını karma yapıda tutarak 256 adımlık taramayı ve 4.363 baytlık yazmayı önler. Eşik politikası, her şeyi yoğun tutmaya göre %37,8 fazla bellek harcar ve karşılığında **en kötü alan erişimini 256 adımdan 64 adıma bağlar.** Karar bir gösterimi öteki üzerine seçmek değil, sınırın nereden geçtiğini seçmektir. ## Özet - Bütünsel değerde depo alan tanımaz: tek alan güncellemesi kaydın tamamını okutup yazdırır ve iki gidiş ister; kaybolan güncelleme tam bu aralıkta doğar. - 200.000 kayıt bütünsel değerde 43,8 MB, karma yapıda 91,2 MB tutar. Kayıt başına 237 baytlık artışın büyük bölümü alan başına 40 baytlık üstveridir. - Karma yapının satın aldığı şey günlük yazma trafiğinde 39,2 MB'dan 5,4 MB'a, okuma trafiğinde 105,8 MB'dan 9,3 MB'a, gidişte 939.972'den 699.986'ya iniştir. - Yoğun karma yedi alanlık kayıtta bütünsel değere göre hiçbir sütunda kaybetmez: 189,2 bayt, aynı gidiş sayısı ve bölünmez alan güncellemesi. Ödediği tek bedel tarama adımıdır (3.279.902'ye karşı 1.059.986). - Alan sayısı büyüdükçe yoğun gösterimin bellek kazancı artar (oran 2,13'ten 3,20'ye) ama erişim ortalama `(f+1)/2` adıma, tek alan yazması 256 alanda 4.363 bayta çıkar; karma yapıda aynı yazma 27 bayttır. - Eşik politikası (64 alana kadar yoğun) katalogda 70,9 MB tutar: her şeyi karma tutmanın %53,1'i, her şeyi yoğun tutmanın %137,8'i. Satın alınan şey en kötü erişimin 64 adıma bağlanmasıdır. ## Sonraki Adım Karma yapı bir kaydın alanlarını ayırdı ama hepsi hâlâ tek bir kayda aitti. Kütüphanenin bazı soruları tek kayda ait değildir: "bu kitap şu an ödünçte olanlar arasında mı", "bu üye ceza listesinde var mı", "en çok ödünç alınan yirmi kitap hangileri". Birincisi bir üyelik sorusudur ve yanıtı evet ya da hayırdır; sonuncusu bir sıra sorusudur ve yanıtı sıralı bir listedir. Sonraki ders bu iki yapıyı ele alıyor ve üçünü ölçüyor: üyelik denetiminin adımı, sıralı kümede sıra sorgusunun adımı ve ikisinin giriş başına bayt maliyeti.