數(shù)據(jù)庫課件-07數(shù)據(jù)庫設(shè)計.ppt

《數(shù)據(jù)庫課件-07數(shù)據(jù)庫設(shè)計.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)據(jù)庫課件-07數(shù)據(jù)庫設(shè)計.ppt（97頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(續(xù)2),2,第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 7.6 數(shù)據(jù)庫實施和維護 7.7 小結(jié),3,7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù) 概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ) 為了能夠用某一DBMS實現(xiàn)用戶需求，還必須將概念結(jié)構(gòu)進一步轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，這正是數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計所要完成的任務(wù)。,4,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(續(xù)),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、

2、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化,5,6,7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計,7.4.1 E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 7.4.2 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化 7.4.3 設(shè)計用戶子模式 本節(jié)小結(jié),7,7.4.1 E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換內(nèi)容 轉(zhuǎn)換原則,返回,8,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,轉(zhuǎn)換內(nèi)容 E-R圖由實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系三個要素組成 關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合 將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。,返回,9,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,轉(zhuǎn)換原則 一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 關(guān)系的屬性：實體型的屬性

3、關(guān)系的碼：實體型的碼,10,例：學生實體可以轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式： 學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級，平均成績） 性別、宿舍、班級、檔案材料、教師、課程、教室、教科書都分別轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式。,11,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,2. 一個1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。 1) 轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的候選碼：每個實體的碼均是該關(guān)系的候選碼,12,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,2) 與某一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并 合并后關(guān)系的屬性：加入對應(yīng)關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性 合并后關(guān)系的碼：

4、不變,13,教職工,班級,管理,1,1,例：“管理”聯(lián)系為1:1聯(lián)系,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,14,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,例：“管理”聯(lián)系為1:1聯(lián)系，可以有三種轉(zhuǎn)換方法： （1）轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式： 管理（職工號，班級號） 或 管理（職工號，班級號） （2）“管理”聯(lián)系與班級關(guān)系模式合并，則只需在班級關(guān)系中加入教師關(guān)系的碼，即職工號： 班級：（班級號，學生人數(shù)，職工號） （3）“管理”聯(lián)系與教師關(guān)系模式合并，則只需在教師關(guān)系中加入班級關(guān)系的碼，即班級號： 教師：（職工號，姓名，性別，職稱，班級號，是否為優(yōu)秀班主任）,15,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,注意： 從理論

5、上講，1:1聯(lián)系可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。 但在一些情況下，與不同的關(guān)系模式合并效率會大不一樣。因此究竟應(yīng)該與哪端的關(guān)系模式合并需要依應(yīng)用的具體情況而定。 由于連接操作是最費時的操作，所以一般應(yīng)以盡量減少連接操作為目標。例如，如果經(jīng)常要查詢某個班級的班主任姓名，則將管理聯(lián)系與教師關(guān)系合并更好些。,16,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）, 一個1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。 1) 轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的碼：n端實體的碼,17,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,2) 與n端對應(yīng)的關(guān)系模式

6、合并 合并后關(guān)系的屬性：在n端關(guān)系中加入1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性 合并后關(guān)系的碼：不變 可以減少系統(tǒng)中的關(guān)系個數(shù)，一般情況下更傾向于采用這種方法,18,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,例：“組成”聯(lián)系為1:n聯(lián)系：,學生,班級,組成,n,1,19,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的兩種方法： 1)使其成為一個獨立的關(guān)系模式： 組成（學號，班級號） 2)將其學生關(guān)系模式合并： 學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級，班級號，平均成績）,20,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,4. 一個m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系

7、的碼：各實體碼的組合 例：“選修”聯(lián)系是一個m:n聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中學號與課程號為關(guān)系的組合碼： 選修（學號，課程號，成績）,21,學生,課程,選修,m,n,例： “選修”聯(lián)系,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,成績,22,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）, 三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 關(guān)系的屬性：與該多元聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的碼：各實體碼的組合 例，“講授”聯(lián)系是一個三元聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中課程號、職工號和書號為關(guān)系的組合碼： 講授（課程號，職工號，書號）,23,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）, 同一實體集的

8、實體間的聯(lián)系，即自聯(lián)系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。 例：如果教師實體集內(nèi)部存在領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的1:n自聯(lián)系，我們可以將該聯(lián)系與教師實體合并，這時主碼職工號將多次出現(xiàn)，但作用不同，可用不同的屬性名加以區(qū)分： 教師：職工號，姓名，性別，職稱，系主任,24,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）, 具有相同碼的關(guān)系模式可合并。 目的：減少系統(tǒng)中的關(guān)系個數(shù)。 合并方法：將其中一個關(guān)系模式的全部屬性加入到另一個關(guān)系模式中，然后去掉其中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當調(diào)整屬性的次序。,25,E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）,例： “擁有”關(guān)系模式：擁有（學號，性別） 學生關(guān)系模式：

9、學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級， 班級號，平均成績） 上面兩個關(guān)系模式都以學號為碼，可以將它們合并為一個關(guān)系模式： 學生（學號，姓名，性別，出生日期，所在系， 年級，班級號，平均成績）,26,7.4.2 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化,數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的結(jié)果不是唯一的。 得到初步數(shù)據(jù)模型后，還應(yīng)該適當?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，以進一步提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的性能，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)。,27,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法 確定數(shù)據(jù)依賴 按需求分析階段所得到的語義，分別寫出每個關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間數(shù)據(jù)依賴。,28,

10、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,例： 課程關(guān)系模式內(nèi)部存在下列數(shù)據(jù)依賴： 課程號課程名，課程號學分，課程號教室號 選修關(guān)系模式中存在下列數(shù)據(jù)依賴： （學號，課程號）成績 學生關(guān)系模式中存在下列數(shù)據(jù)依賴： 學號姓名，學號性別，學號出生日期，學號所在系 學號年級，學號班級號，學號平均成績，學號檔案號 學生關(guān)系模式的學號與選修關(guān)系模式的學號之間存在數(shù)據(jù)依賴：學生.學號選修.學號,29,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）, 對于各個關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。 按照數(shù)據(jù)依賴的理論對關(guān)系模式逐一進行分析，考查是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。 例如經(jīng)過分析

11、可知，課程關(guān)系模式屬于BC范式。,30,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）, 按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對數(shù)據(jù)處理的要求，分析對于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對它們進行合并或分解。,31,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,并不是規(guī)范化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)。 當一個應(yīng)用的查詢中經(jīng)常涉及到兩個或多個關(guān)系模式的屬性時，系統(tǒng)必須經(jīng)常地進行聯(lián)接運算，而聯(lián)接運算的代價是相當高的，可以說關(guān)系模型低效的主要原因就是做聯(lián)接運算引起的，因此在這種情況下，第二范式甚至第一范式也許是最好的。,32,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,非BCNF的關(guān)系模式雖然從理論上分析會存在不同程度的更新異常，但如果在實際應(yīng)用中對此關(guān)系模式只是查詢，并不

12、執(zhí)行更新操作，則就不會產(chǎn)生實際影響。 對于一個具體應(yīng)用來說，到底規(guī)范化進行到什么程度，需要權(quán)衡響應(yīng)時間和潛在問題兩者的利弊才能決定。一般說來，第三范式就足夠了。,33,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,例：在關(guān)系模式：學生成績單(學號,英語,數(shù)學,語文,平均成績) 中存在下列函數(shù)依賴： 學號英語，學號數(shù)學，學號語文 學號平均成績，(英語, 數(shù)學, 語文)平均成績 顯然有：學號(英語,數(shù)學,語文)，因此該關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)依賴，是2NF關(guān)系。 雖然平均成績可以由其他屬性推算出來，但如果應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢學生的平均成績，為提高效率，我們?nèi)匀豢杀Ａ粼撊哂鄶?shù)據(jù)，對關(guān)系模式不再做進一步分解。,34,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)

13、化（續(xù)）, 按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對數(shù)據(jù)處理的要求，對關(guān)系模式進行必要的分解或合并，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲空間的利用率 常用分解方法 水平分解 垂直分解,35,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,水平分解 把(基本)關(guān)系的元組分為若干子集合，定義每個子集合為一個子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率。 水平分解的適用范圍 滿足“80/20原則”的應(yīng)用 并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù),36,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,滿足“80/20原則”的應(yīng)用 80/20原則：一個大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一部分，約20% 把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來，形成一個子關(guān)系，可以減少查詢的數(shù)據(jù)量。 并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù) 如果

14、關(guān)系R上具有n個事務(wù)，而且多數(shù)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)不相交，則R可分解為少于或等于n個子關(guān)系，使每個事務(wù)存取的數(shù)據(jù)對應(yīng)一個關(guān)系。,37,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,垂直分解 把關(guān)系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關(guān)系模式。 垂直分解的原則 經(jīng)常在一起使用的屬性從R中分解出來形成一個子關(guān)系模式。,38,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,垂直分解的優(yōu)點 可以提高某些事務(wù)的效率 垂直分解的缺點 可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作，從而降低了效率。,39,數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）,垂直分解的適用范圍 取決于分解后R上的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高。 進行垂直分解的方法 簡單情況：直觀分解 復(fù)雜情況：用第六章中的模式分解算

15、法 垂直分解必須不損失關(guān)系模式的語義(保持無損連接性和保持函數(shù)依賴)。,返回,40,7.4.3 設(shè)計用戶子模式,定義數(shù)據(jù)庫全局模式主要是從系統(tǒng)的時間效率、空間效率、易維護等角度出發(fā)。 定義用戶外模式時應(yīng)該更注重考慮用戶的習慣與方便。包括三個方面：,41,設(shè)計用戶子模式（續(xù)）,(1) 使用更符合用戶習慣的別名 (2) 針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對安全性的要求。 (3) 簡化用戶對系統(tǒng)的使用 如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復(fù)雜查詢定義為視圖。,42,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計小結(jié),任務(wù) 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)模型 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化

16、為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化 設(shè)計用戶子模式,43,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(續(xù)3),44,第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 7.6 數(shù)據(jù)庫實施和維護 7.7 小結(jié),45,7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計,什么是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計 數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計算機系統(tǒng)。 為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選

17、取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計。,46,7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計,數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的步驟 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 對物理結(jié)構(gòu)進行評價，評價的重點是時間和空間效率 如果評價結(jié)果滿足原設(shè)計要求則可進入到物理實施階段，否則，就需要重新設(shè)計或修改物理結(jié)構(gòu)，有時甚至要返回邏輯設(shè)計階段修改數(shù)據(jù)模型。,47,邏輯 模型,48,7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計,7.5.1 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法 7.5.2 關(guān)系模式存取方法選擇 7.5.3 確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu) 7.5.4 評價物理結(jié)構(gòu),返回,49,7.5.1 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法,設(shè)計物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的準備工作 1. 充分了解應(yīng)

18、用環(huán)境，詳細分析要運行的事務(wù)，以獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需參數(shù) 2. 充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲結(jié)構(gòu),50,數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法（續(xù)）,選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需參數(shù) 數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù) 查詢的關(guān)系 查詢條件所涉及的屬性 連接條件所涉及的屬性 查詢的投影屬性,51,數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法（續(xù)）,選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需參數(shù)(續(xù)) 數(shù)據(jù)更新事務(wù) 被更新的關(guān)系 每個關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性 修改操作要改變的屬性值 每個事務(wù)在各關(guān)系上運行的頻率和性能要求,52,數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法（續(xù)）,關(guān)系數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容 1. 為關(guān)系模式選擇存取方法

19、(建立存取路徑) 2. 設(shè)計關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結(jié)構(gòu),返回,53,7.5.2 關(guān)系模式存取方法選擇,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，對同一個關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求 物理設(shè)計的第一個任務(wù)就是要確定選擇哪些存取方法，即建立哪些存取路徑 存取方法是快速存取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的技術(shù),54,一、索引存取方法的選擇,選擇索引存取方法的主要內(nèi)容 根據(jù)應(yīng)用要求確定 對哪些屬性列建立索引 對哪些屬性列建立組合索引 對哪些索引要設(shè)計為唯一索引,55,索引存取方法的選擇（續(xù)）,選擇索引存取方法的一般規(guī)則 如果一個(或一組)屬性經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(或這組)屬性上建立索引

20、(或組合索引) 如果一個屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個屬性上建立索引 如果一個(或一組)屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(或這組)屬性上建立索引,56,索引存取方法的選擇（續(xù)）,關(guān)系上定義的索引數(shù)過多會帶來較多的額外開銷 維護索引的開銷 查找索引的開銷,返回,57,二、聚簇存取方法的選擇,什么是聚簇 為了提高某個屬性（或?qū)傩越M）的查詢速度，把這個或這些屬性（稱為聚簇碼）上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇 許多關(guān)系型DBMS都提供了聚簇功能,58,建立聚簇索引 （復(fù)習）,聚簇索引 建立聚簇索引后，基表中數(shù)據(jù)也需要按指定的聚簇屬性值的升序或降

21、序存放。也即聚簇索引的索引項順序與表中元組的物理順序一致。 例：CREATE CLUSTER INDEX Stusname ON Student(Sname)； 在Student表的Sname（姓名）列上建立一個聚簇索引，而且Student表中的記錄將按照Sname值的升序存放 在一個基本表上最多只能建立一個聚簇索引,59,聚簇存取方法的選擇（續(xù)）,聚簇的用途 1. 大大提高按聚簇屬性進行查詢的效率 例：假設(shè)學生關(guān)系按所在系建有索引，現(xiàn)在要查詢信息系的所有學生名單。 信息系的500名學生分布在500個不同的物理塊上時，至少要執(zhí)行500次I/O操作。 如果將同一系的學生元組集中存放，則每讀一個物

22、理塊可得到多個滿足查詢條件的元組，從而顯著地減少了訪問磁盤的次數(shù)。,60,聚簇存取方法的選擇（續(xù)）,2. 節(jié)省存儲空間 聚簇以后，聚簇碼相同的元組集中在一起了，因而聚簇碼值不必在每個元組中重復(fù)存儲，只要在一組中存一次就行了,61,聚簇存取方法的選擇（續(xù)）,聚簇的局限性 1. 聚簇只能提高某些特定應(yīng)用的性能 2. 建立與維護聚簇的開銷相當大 對已有關(guān)系建立聚簇，將導(dǎo)致關(guān)系中元組移動其物理存儲位置，并使此關(guān)系上原有的索引無效，必須重建。 當一個元組的聚簇碼改變時，該元組的存儲位置也要做相應(yīng)移動。,62,聚簇存取方法的選擇（續(xù)）,選擇聚簇存取方法 1. 設(shè)計候選聚簇 對經(jīng)常在一起進行連接操作的關(guān)系可

23、以建立組合聚簇； 如果一個關(guān)系的一組屬性經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中，則該單個關(guān)系可建立聚簇； 如果一個關(guān)系的一個(或一組)屬性上的值重復(fù)率很高，則此單個關(guān)系可建立聚簇。即對應(yīng)每個聚簇碼值的平均元組數(shù)不太少。太少了，聚簇的效果不明顯。,63,聚簇存取方法的選擇（續(xù)）,2. 檢查候選聚簇中的關(guān)系，取消其中不必要的關(guān)系 從獨立聚簇中刪除經(jīng)常進行全表掃描的關(guān)系； 從獨立/組合聚簇中刪除更新操作遠多于查詢操作的關(guān)系； 從獨立/組合聚簇中刪除重復(fù)出現(xiàn)的關(guān)系 當一個關(guān)系同時加入多個聚簇時，必須從這多個聚簇方案(包括不建立聚簇)中選擇一個較優(yōu)的，即在這個聚簇上運行各種事務(wù)的總代價最小。,返回,64,7.5.3

24、確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu),1. 確定數(shù)據(jù)的存放位置 2. 確定系統(tǒng)配置,返回,65,1. 確定數(shù)據(jù)的存放位置,影響數(shù)據(jù)存放位置和存儲結(jié)構(gòu)的因素 硬件環(huán)境 應(yīng)用需求 存取時間 存儲空間利用率 維護代價 這三個方面常常是相互矛盾的 例：消除一切冗余數(shù)據(jù)雖能夠節(jié)約存儲空間和減少維護代價，但往往會導(dǎo)致檢索代價的增加。必須進行權(quán)衡，選擇一個折中方案。,66,確定數(shù)據(jù)的存放位置（續(xù)）,基本原則 根據(jù)應(yīng)用情況將 易變部分與穩(wěn)定部分 存取頻率較高部分與存取頻率較低部分分開存放，以提高系統(tǒng)性能,67,2. 確定系統(tǒng)配置,DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲分配參數(shù) 同時使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù) 同時打開的數(shù)據(jù)庫對象數(shù) 使用的

25、緩沖區(qū)長度、個數(shù) 時間片大小 數(shù)據(jù)庫的大小 鎖的數(shù)目 等等,68,確定系統(tǒng)配置（續(xù)）,系統(tǒng)都為這些變量賦予了合理的缺省值。但是這些值不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境，在進行物理設(shè)計時，需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值，以使系統(tǒng)性能最優(yōu)。 在物理設(shè)計時對系統(tǒng)配置變量的調(diào)整只是初步的，在系統(tǒng)運行時還要根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況做進一步的調(diào)整，以期切實改進系統(tǒng)性能。,返回,69,7.5.4 評價物理結(jié)構(gòu),評價內(nèi)容 對數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計過程中產(chǎn)生的多種方案進行細致的評價，從中選擇一個較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu),70,7.5.4 評價物理結(jié)構(gòu),評價方法 定量估算各種方案 存儲空間 存取時間 維護代價 對估算結(jié)果進行權(quán)衡

26、、比較，選擇出一個較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu) 如果該結(jié)構(gòu)不符合用戶需求，則需要修改設(shè)計,返回,71,7.6 數(shù)據(jù)庫的實施和維護,數(shù)據(jù)庫實施的工作內(nèi)容 用DDL定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 組織數(shù)據(jù)入庫 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫試運行 數(shù)據(jù)庫的運行和維護,返回,72,73,一、定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),確定了數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)后，就可以用所選用的DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語言（DDL）來嚴格描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。,74,定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例，對于前面的例子，可以用SQL語句如下定義表結(jié)構(gòu)： CREATE TABLE 學生 (學號 CHAR(8), ); CREATE TABLE 課程 ( ); ,75,定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（續(xù)

27、）,接下來是在這些基本表上定義視圖： CREATE VIEW . ( ); ,返回,76,二、數(shù)據(jù)裝載,數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立好后，就可以向數(shù)據(jù)庫中裝載數(shù)據(jù)了。組織數(shù)據(jù)入庫是數(shù)據(jù)庫實施階段最主要的工作。 數(shù)據(jù)裝載方法 人工方法 計算機輔助數(shù)據(jù)入庫,77,數(shù)據(jù)裝載（續(xù)）,人工方法：適用于小型系統(tǒng) 步驟 1) 篩選數(shù)據(jù)。需要裝入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通常都分散在各個部門的數(shù)據(jù)文件或原始憑證中，所以首先必須把需要入庫的數(shù)據(jù)篩選出來。 2) 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。篩選出來的需要入庫的數(shù)據(jù)，其格式往往不符合數(shù)據(jù)庫要求，還需要進行轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換有時可能很復(fù)雜。 3) 輸入數(shù)據(jù)。將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)輸入計算機中。 4) 校驗數(shù)據(jù)。檢查輸

28、入的數(shù)據(jù)是否有誤。,78,數(shù)據(jù)裝載（續(xù)）,計算機輔助數(shù)據(jù)入庫：適用于中大型系統(tǒng) 步驟 1) 篩選數(shù)據(jù) 2) 輸入數(shù)據(jù)。由錄入員將原始數(shù)據(jù)直接輸入計算機中。數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)應(yīng)提供輸入界面。 3) 校驗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)采用多種檢驗技術(shù)檢查輸入數(shù)據(jù)的正確性。,79,數(shù)據(jù)裝載（續(xù)）,4) 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的要求，從錄入的數(shù)據(jù)中抽取有用成分，對其進行分類，然后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。抽取、分類和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)的主要工作，也是數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)的復(fù)雜性所在。 5) 綜合數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)對轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)根據(jù)系統(tǒng)的要求進一步綜合成最終數(shù)據(jù)。,80,數(shù)據(jù)裝載（續(xù)）,如果數(shù)據(jù)庫是在老的文件系

29、統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計的，則數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)只需要完成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成新系統(tǒng)中需要的數(shù)據(jù)格式。 為了保證數(shù)據(jù)能夠及時入庫，應(yīng)在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的同時編制數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)。 綜合數(shù)據(jù)兩項工作，直接將老系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),返回,81,三、編制與調(diào)試應(yīng)用程序,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的設(shè)計應(yīng)該與數(shù)據(jù)設(shè)計并行進行。 在數(shù)據(jù)庫實施階段，當數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立好后，就可以開始編制與調(diào)試數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序。調(diào)試應(yīng)用程序時由于數(shù)據(jù)入庫尚未完成，可先使用模擬數(shù)據(jù)。,返回,82,四、數(shù)據(jù)庫試運行,應(yīng)用程序調(diào)試完成，并且已有一小部分數(shù)據(jù)入庫后，就可以開始數(shù)據(jù)庫的試運行。 數(shù)據(jù)庫試運行也稱為聯(lián)合調(diào)試，其主要工作包括： 1）功能測試：實際運行應(yīng)用

30、程序，執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的各種操作，測試應(yīng)用程序的各種功能 2）性能測試：測量系統(tǒng)的性能指標，分析是否符合設(shè)計目標。,83,數(shù)據(jù)庫試運行（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫性能指標的測量 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段在評價數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)估算時間、空間指標時，作了許多簡化和假設(shè)，忽略了許多次要因素，因此結(jié)果必然很粗糙。 數(shù)據(jù)庫試運行則是要實際測量系統(tǒng)的各種性能指標（不僅是時間、空間指標），如果結(jié)果不符合設(shè)計目標，則需要返回物理設(shè)計階段，調(diào)整物理結(jié)構(gòu)，修改參數(shù)；有時甚至需要返回邏輯設(shè)計階段，調(diào)整邏輯結(jié)構(gòu)。,84,數(shù)據(jù)庫試運行（續(xù)）,數(shù)據(jù)的分期入庫 重新設(shè)計物理結(jié)構(gòu)甚至邏輯結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)重新入庫。 由于數(shù)據(jù)入庫工作量實在太大，所以可以采用

31、分期輸入數(shù)據(jù)的方法 先輸入小批量數(shù)據(jù)供先期聯(lián)合調(diào)試使用 待試運行基本合格后再輸入大批量數(shù)據(jù) 逐步增加數(shù)據(jù)量，逐步完成運行評價,85,數(shù)據(jù)庫試運行（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù) 在數(shù)據(jù)庫試運行階段，系統(tǒng)還不穩(wěn)定，硬、軟件故障隨時都可能發(fā)生 系統(tǒng)的操作人員對新系統(tǒng)還不熟悉，誤操作也不可避免 因此必須做好數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)工作，盡量減少對數(shù)據(jù)庫的破壞。,返回,86,數(shù)據(jù)庫運行與維護,數(shù)據(jù)庫試運行結(jié)果符合設(shè)計目標后，數(shù)據(jù)庫就可以真正投入運行了。 數(shù)據(jù)庫投入運行標著開發(fā)任務(wù)的基本完成和維護工作的開始 對數(shù)據(jù)庫設(shè)計進行評價、調(diào)整、修改等維護工作是一個長期的任務(wù)，也是設(shè)計工作的繼續(xù)和提高。 應(yīng)用環(huán)境在不斷變化

32、數(shù)據(jù)庫運行過程中物理存儲會不斷變化,87,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,在數(shù)據(jù)庫運行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護工作主要是由DBA完成的，包括： 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù) 轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)是系統(tǒng)正式運行后最重要的維護工作之一。 DBA要針對不同的應(yīng)用要求制定不同的轉(zhuǎn)儲計劃，定期對數(shù)據(jù)庫和日志文件進行備份。 一旦發(fā)生介質(zhì)故障，即利用數(shù)據(jù)庫備份及日志文件備份，盡快將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到某種一致性狀態(tài)。,88,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制 DBA必須根據(jù)用戶的實際需要授予不同的操作權(quán)限 在數(shù)據(jù)庫運行過程中，由于應(yīng)用環(huán)境的變化，對安全性的要求也會發(fā)生變化，DBA需要根據(jù)實際情況修改原有的安全性控制。 由于應(yīng)

33、用環(huán)境的變化，數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件也會變化，也需要DBA不斷修正，以滿足用戶要求。,89,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進 在數(shù)據(jù)庫運行過程中， DBA必須監(jiān)督系統(tǒng)運行，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，找出改進系統(tǒng)性能的方法。 利用監(jiān)測工具獲取系統(tǒng)運行過程中一系列性能參數(shù)的值 通過仔細分析這些數(shù)據(jù)，判斷當前系統(tǒng)是否處于最佳運行狀態(tài) 如果不是，則需要通過調(diào)整某些參數(shù)來進一步改進數(shù)據(jù)庫性能,90,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造 1）數(shù)據(jù)庫的重組織 為什么要重組織數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，由于記錄的不斷增、刪、改，會使數(shù)據(jù)庫的物理存儲變壞，從而降低數(shù)據(jù)庫存儲空間的利用率

34、和數(shù)據(jù)的存取效率，使數(shù)據(jù)庫的性能下降。,91,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,重組織的形式 全部重組織 部分重組織 只對頻繁增、刪的表進行重組織 重組織的目標 提高系統(tǒng)性能,92,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,重組織的工作 按原設(shè)計要求 重新安排存儲位置 回收垃圾 減少指針鏈 數(shù)據(jù)庫的重組織不會改變原設(shè)計的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu),93,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,DBMS一般都提供了供重組織數(shù)據(jù)庫使用的實用程序，幫助DBA重新組織數(shù)據(jù)庫。,94,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,2）數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造 為什么要進行數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化，會導(dǎo)致實體及實體間的聯(lián)系也發(fā)生相應(yīng)的變化，使原有的數(shù)據(jù)庫設(shè)計不能很好地滿

35、足新的需求 增加新的應(yīng)用或新的實體 取消某些已有應(yīng)用 改變某些已有應(yīng)用,95,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫重構(gòu)造的主要工作 根據(jù)新環(huán)境調(diào)整數(shù)據(jù)庫的模式和內(nèi)模式 增加新的數(shù)據(jù)項 改變數(shù)據(jù)項的類型 改變數(shù)據(jù)庫的容量 增加或刪除索引 修改完整性約束條件,96,數(shù)據(jù)庫運行與維護（續(xù)）,重構(gòu)造數(shù)據(jù)庫的程度是有限的 若應(yīng)用變化太大，已無法通過重構(gòu)數(shù)據(jù)庫來滿足新的需求，或重構(gòu)數(shù)據(jù)庫的代價太大，則表明現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期已經(jīng)結(jié)束，應(yīng)該重新設(shè)計新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開始新數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期了。,返回,97,7.7 小結(jié),數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理設(shè)計 實施 運行維護 設(shè)計過程中往往還會有許多反復(fù)。,返回,