數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)用教程ppt課件

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7.5 邏輯(結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)的結(jié)果是得到一個(gè)與DBMS無(wú)關(guān)的概念模式。而邏輯設(shè)計(jì)的目的是把概念設(shè) 計(jì)階段設(shè)計(jì)好的全局ER模式轉(zhuǎn)換成與選用的具體機(jī)器上的DBMS所支援的數(shù)據(jù)模型相符合的的邏輯結(jié)構(gòu)（包括數(shù)據(jù)庫(kù)模式和外模式）。這些模式在功能上、完整性和一致性約束及數(shù)據(jù)庫(kù)的可擴(kuò)充性等方面均應(yīng)滿足用戶的各種要求。對(duì)于邏輯設(shè)計(jì)而言，應(yīng)首先選擇DBMS，但往往數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員沒(méi)有挑選的余地，都是在指定的DBMS上進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。,1,7.5.1 邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境 邏輯設(shè)計(jì)的輸入輸出環(huán)境如圖7.22所示,2,在邏輯設(shè)計(jì)階段主要輸入下列信息： （1）獨(dú)立于DBMS的概念模式。這是概念設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的所有局部和全局概念模式。 （2）處理需求。需求分析階段產(chǎn)生的業(yè)務(wù)活動(dòng)分析結(jié)果。這里包括數(shù)據(jù)的規(guī)模和應(yīng)用頻率，用戶或用戶集團(tuán)的需求。 （3）約束條件。即完整性、一致性、安全性要求及響應(yīng)時(shí)間要求等等。 （4）DBMS特性。即特定的DBMS所支持的模式、子模式和程序語(yǔ)法的形式規(guī)則。,3,在邏輯設(shè)計(jì)階段主要輸出如下的信息： （1）DBMS可處理的模式。一個(gè)能用特定 DBMS實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明，但是不包括記錄的聚合、塊的大小等物理參數(shù)的說(shuō)明，但要對(duì)某些訪問(wèn)路徑參數(shù)（如順序、指針檢索的類型）加以說(shuō)明。 （2）子模式。與單個(gè)用戶觀點(diǎn)和完整性約束一致的DBMS所支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 （3）應(yīng)用程序設(shè)計(jì)指南。根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)為應(yīng)用程序員提供訪問(wèn)路徑選擇。 （4）物理設(shè)計(jì)指南。完全文檔化的模式和子模式應(yīng)包括容量、使用頻率、軟硬件等信息。這些信息將要在物理設(shè)計(jì)階段使用,4,7.5.2 邏輯設(shè)計(jì)的步驟 邏輯設(shè)計(jì)主要是把概念模式轉(zhuǎn)換成DBMS能處理的模式。轉(zhuǎn)換過(guò)程中要對(duì)模式進(jìn)行評(píng) 價(jià)和性能測(cè)試，以便獲得較好的模式設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)的主要步驟如圖7.23所示。 1．初始模式的形成； 這一步是形成初始的 DBMS模式。 根據(jù)概念模式以及DBMS的記錄類型特點(diǎn)，將ER模式的實(shí)體類型或聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成記錄類型，在比較復(fù)雜的情況下，實(shí)體可能分裂或合并成新的記錄類型。,5,6,2．子模式設(shè)計(jì) 子模式是模式的邏輯子集。子模式是應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口，它能允許應(yīng)用程序有效地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，而不破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。 3．應(yīng)用程序設(shè)計(jì)梗概 在設(shè)計(jì)完整的應(yīng)用程序之前，先設(shè)計(jì)出應(yīng)用程序的草圖，對(duì)每個(gè)應(yīng)用程序應(yīng)設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)存取功能的梗概，提供程序上的邏輯接口。,7,4．模式評(píng)價(jià) 這一步的工作就是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的方法通常有定量分析和性能測(cè)量等方法。 定量分析有兩個(gè)參數(shù)：處理頻率和數(shù)據(jù)容量。處理頻率是在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行期間應(yīng)用程序的使用次數(shù)；數(shù)據(jù)容量是數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的個(gè)數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)增長(zhǎng)過(guò)程的具體表現(xiàn)就是這兩個(gè)參 數(shù)值的增加。 性能測(cè)量是指邏輯記錄的訪問(wèn)數(shù)目、一個(gè)應(yīng)用程序傳輸?shù)目傋止?jié)數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的總字節(jié) 數(shù)，這些參數(shù)應(yīng)該盡可能預(yù)先知道，它能預(yù)測(cè)物理數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。,8,5．修正模式 修正模式的目的是為了使模式適應(yīng)信息的不同表示。此時(shí)，可利用DBMS的性能，如索引或散列功能，但數(shù)據(jù)庫(kù)的信息內(nèi)容不能修改。如果信息內(nèi)容不修改，模式就不能進(jìn)一步求精，那么就要停止模式設(shè)計(jì)，返回到概念設(shè)計(jì)或需求分析階段，重新設(shè)計(jì)。,9,7.5.3 ER模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 1. ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的一般規(guī)則 ER模型中的主要成分是實(shí)體類型和聯(lián)系類型，轉(zhuǎn)換規(guī)則就是如何把實(shí)體類型、聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式。 （1）實(shí)體類型的轉(zhuǎn)換：將每個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體標(biāo)識(shí)符即為關(guān)系模式的鍵。,10,（2）聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同的情況做不同的處理： ①若實(shí)體間的聯(lián)系是1：1的，可以在兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模式中的任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加人另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。,11,[例7·9] 某大學(xué)管理中的實(shí)體“院長(zhǎng)”與“學(xué)院’之間存在著1:1的聯(lián)系，其ER圖如7·24所示。在將其轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型時(shí)，“院長(zhǎng)’與“學(xué)院”各為一個(gè)模式。如果用戶經(jīng)常要在查詢學(xué)院信息時(shí)查詢其院長(zhǎng)信息，那么可在學(xué)院模式中加人院長(zhǎng)名和任職年月，其關(guān)系模式設(shè)計(jì)如下（加下劃線者為主鍵，加波浪線者為外鍵）： 學(xué)院關(guān)系模式（學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名，地址，電話，院長(zhǎng)名，任職年月） 院長(zhǎng)關(guān)系模式（院長(zhǎng)名，年齡，性別，職稱),12,13,②若實(shí)體間的聯(lián)系是1:N的，則在N端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類 型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性。 ［例7·10］某大學(xué)管理中的實(shí)體“系”與“教師”之間存在著1：N的聯(lián)系，其ER圖如7·25所示。轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式如下： 系關(guān)系模式（系編號(hào)，系名，電話，系主任） 教師關(guān)系模式（教師編號(hào)，姓名，年齡，性別，職稱，系編號(hào)，聘用年月）,14,③弱實(shí)體：若實(shí)體間的聯(lián)系是1：N的，而且在N端實(shí)體類型為弱實(shí)體，轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中將1端實(shí)體類型（父表）的鍵作為外鍵放在N端的弱實(shí)體（子表）中。弱實(shí)體的主鍵由父表的主鍵與弱實(shí)體本身的候選鍵組成。也可以為弱實(shí)體建立新的獨(dú)立的標(biāo)識(shí)符 ID。 ［例7·11］某大學(xué)管理中的實(shí)體“學(xué)生”與弱實(shí)體“社會(huì)關(guān)系”之間存在著1：N的聯(lián)系，其ER圖如7·26所示。轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式如下： 學(xué)生關(guān)系模式（學(xué)生編號(hào)，姓名，年齡，性別，家庭地址，所在系，班號(hào)） 社會(huì)關(guān)系模式（學(xué)生編號(hào)，稱呼，姓名，年齡，政治面貌，工作單位）,15,16,若實(shí)體間的聯(lián)系是M：N的，則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性，而鍵為兩端實(shí)體鍵的組合。 ［例7．12］某大學(xué)管理中的實(shí)體“學(xué)生”與“課程”之間存在著M：N的聯(lián)系，其ER圖如7．27所示。轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式如下： 學(xué)生關(guān)系模式（學(xué)生編號(hào)，姓名，年齡，性別，家庭地址，所在系，班號(hào)） 課程關(guān)系模式（課程編號(hào)，課程名，課程性質(zhì)，學(xué)分?jǐn)?shù)，先行課，開(kāi)課學(xué)期，開(kāi)課系編號(hào)） 選修關(guān)系模式（學(xué)生編號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī)）,17,18,2．超類和子類的轉(zhuǎn)換規(guī)則 將超類和子類各轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，在子類轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式（子表）中加入超類轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式（父表）的鍵，從而實(shí)現(xiàn)父表與子表的聯(lián)系。由于父表與子表的主鍵相同，所子表的主鍵也是外鍵。 ［例 7.13］某大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)體“教師”（超類）的成員實(shí)體也可以分為教授、副教授，講師和助教四個(gè)子實(shí)體集合（子類）如圖7．28所示。,19,轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式如下： 教師關(guān)系模式（教師編號(hào)，姓名，年齡，性別） 教授關(guān)系模式（教師編號(hào)，是否博導(dǎo)） 副教授關(guān)系模式（教師編號(hào)，是否碩導(dǎo)） 講師關(guān)系模式（教師編號(hào)，學(xué)歷，是否班導(dǎo)師） 助教關(guān)系模式（教師編號(hào)，導(dǎo)師姓名）,20,7.5.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì) 由于關(guān)系模型的固有優(yōu)點(diǎn)，邏輯設(shè)計(jì)可以運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式設(shè)計(jì)理論使設(shè)計(jì)過(guò)程形式化地進(jìn)行，并且結(jié)果可以驗(yàn)證。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)的過(guò)程如圖 7·29所示。,21,從圖7．29可以看出，概念設(shè)計(jì)的結(jié)果直接影響到邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性和效率。在概念設(shè)計(jì)階段已經(jīng)把關(guān)系規(guī)范化的某些思想用作構(gòu)造實(shí)體類型和聯(lián)系類型的標(biāo)準(zhǔn)，在邏輯設(shè)計(jì)階段，仍然要使用關(guān)系規(guī)范化理論來(lái)設(shè)計(jì)模式和評(píng)價(jià)模式。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果是一組關(guān)系模式的定義。 1．導(dǎo)出初始關(guān)系模式 邏輯設(shè)計(jì)的第一步是把概念設(shè)計(jì)的結(jié)果（即全局ER模式）轉(zhuǎn)換成初始關(guān)系模式。,22,2．規(guī)范化處理 規(guī)范化的目的是減少乃至消除關(guān)系模式中存在的各種異常，改善完整性、一致性和存儲(chǔ)效率。規(guī)范化過(guò)程分為兩個(gè)步驟： (1) 確定規(guī)范級(jí)別 規(guī)范級(jí)別取決于兩個(gè)因素，一是歸結(jié)出來(lái)的數(shù)據(jù)依賴的種類，二是實(shí)際應(yīng)用的需要。在這里，我們主要從數(shù)據(jù)依賴的種類出發(fā)，來(lái)討論規(guī)范級(jí)別問(wèn)題。 首先考察數(shù)據(jù)依賴集合。在僅有函數(shù)依賴時(shí)，3NF或BCNF是適宜的標(biāo)準(zhǔn)．,23,如還包括多值依賴時(shí)，應(yīng)達(dá)到4NF。由于多值依賴語(yǔ)義的復(fù)雜性、非直觀性，一般使用得并不多。 在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，大量作用的還是函數(shù)依賴。 （2）實(shí)施規(guī)范化處理 確定規(guī)范級(jí)別之后，利用第5章的算法，逐一考察關(guān)系模式，判斷它們是否滿足規(guī)范要求。若不符合上下步所確定的規(guī)范級(jí)別，則利用相應(yīng)的規(guī)范算法將關(guān)系模式規(guī)范化。 在規(guī)范化綜合或分解過(guò)程中，要特別注意保持依賴和無(wú)損聯(lián)接要求。,24,綜合以上數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中有如下幾方面的應(yīng)用： (1) 在需求分析階段，用數(shù)據(jù)依賴概念分析和表示各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系。 (2) 在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，以規(guī)范化理論為指導(dǎo)，確定關(guān)系鍵，消除初步E-R圖中冗余的聯(lián)系。 (3) 在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，從E-R圖向數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中，用模式合并與分解方法達(dá)到規(guī)范化級(jí)別。,25,(3) 模式評(píng)價(jià) 關(guān)系模式的規(guī)范化不是目的而是手段，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的目的是最終滿足應(yīng)用需求。因此，為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，還應(yīng)該對(duì)規(guī)范化后產(chǎn)生的關(guān)系模式進(jìn)行評(píng)價(jià)、改進(jìn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的嘗試和比較，最后得到優(yōu)化的關(guān)系模式。 模式評(píng)價(jià)的目的是檢查所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式是否滿足用戶的功能要求、效率，確定加以改進(jìn)的部分。模式評(píng)價(jià)包括功能評(píng)價(jià)和性能評(píng)價(jià)。,26,(A) 功能評(píng)價(jià) 功能評(píng)價(jià)指對(duì)照需求分析的結(jié)果，檢查規(guī)范化后的關(guān)系模式集合是否支持用戶所有的應(yīng)用要求。關(guān)系模式必須包括用戶可能訪問(wèn)的所有屬性。在涉及多個(gè)關(guān)系模式的應(yīng)用中，應(yīng)確保聯(lián)接后不丟失信息。如果發(fā)現(xiàn)有的應(yīng)用不被支持，或不完全被支持，則應(yīng)該改進(jìn)關(guān)系模式。發(fā)生這種問(wèn)題的原因可能是在邏輯設(shè)計(jì)階段，也可能是在需求分析或概念設(shè)計(jì)階段。是哪個(gè)階段的問(wèn)題就返回到哪個(gè)階段去，因此有可能對(duì)前兩個(gè)階段再進(jìn)行評(píng)審，解決存在的問(wèn)題。,27,在功能評(píng)價(jià)的過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)冗余的關(guān)系模式或?qū)傩?，這時(shí)應(yīng)對(duì)它們加以區(qū)分，搞清楚它們是為未來(lái)發(fā)展預(yù)留的，還是某種錯(cuò)誤造成的，比如名字混淆。如果屬于錯(cuò)誤處置，進(jìn)行改正即可，而如果這種冗余來(lái)源于前兩個(gè)設(shè)計(jì)階段，則也要返回重新進(jìn)行評(píng)審。 (B) 性能評(píng)價(jià) 對(duì)于目前得到的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，由于缺乏物理設(shè)計(jì)所提供的數(shù)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評(píng)價(jià)手段，所以性能評(píng)價(jià)是比較困難的，只能對(duì)實(shí)際性能進(jìn)行估計(jì)，包括邏輯記錄的存取數(shù)、傳送量以及物理設(shè)計(jì)算法的模型等。,28,美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)的T.Teorey和J.Fry于1980年提出的邏輯記錄訪問(wèn)（Logical Record Access，LRA）方法是一種常用的模式性能評(píng)價(jià)方法。LRA方法對(duì)網(wǎng)狀模型和層次模型較為實(shí)用，對(duì)于關(guān)系模型的查詢也能起一定的估算作用。 有關(guān)LRA方法本書(shū)不詳細(xì)介紹，讀 者可以參考有關(guān)書(shū)籍。,29,(4) 模式改進(jìn) 根據(jù)模式評(píng)價(jià)的結(jié)果，對(duì)已生成的模式進(jìn)行改進(jìn)。 如果因?yàn)樾枨蠓治觥⒏拍钤O(shè)計(jì)的疏漏導(dǎo)致某些應(yīng)用不能得到支持，則應(yīng)該增加新的關(guān)系模式或?qū)傩浴?如果因?yàn)樾阅芸紤]而要求改進(jìn)，則可采用合并或分解的方法。 (A) 合并 如果有若干個(gè)關(guān)系模式具有相同的主鍵，并且對(duì)這些關(guān)系模式的處理主要是查詢操作，而且經(jīng)常是多關(guān)系的查詢，那么可對(duì)這些關(guān)系模式按照組合使用頻率進(jìn)行合并。 這樣便可以減少聯(lián)接操作而提高查詢效率。,30,(B) 分解 為了提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率，最常用和最重要的模式優(yōu)化方法就是分解，根據(jù)應(yīng)用的不同要求，可以對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行垂直分解和水平分解。 水平分解是把關(guān)系的元組分為若干子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系。 對(duì)于經(jīng)常進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的分類條件查詢的關(guān)系，可進(jìn)行水平分解，這樣可以減少應(yīng)用系統(tǒng)每次查詢需要訪問(wèn)的記錄數(shù)，從而提高了查詢性能。,31,例如，有學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，類別……），其中類別包括大專生、本科生和研究生。如果多數(shù)查詢一次只涉及其中的一類學(xué)生，就應(yīng)該把整個(gè)學(xué)生關(guān)系水平分割為大專生、本科生和研究生三個(gè)關(guān)系。 垂直分解是把關(guān)系模式的屬性分解為若干子集合，形成若干子關(guān)系模式。垂直分解的原則是把經(jīng)常一起使用的屬性分解出來(lái)，形成一個(gè)子關(guān)系模式。 例如，有教師關(guān)系（教師號(hào)，姓名，性別，年齡，職稱，工資，崗位津貼，住址，電話），如果經(jīng)常查詢的僅是前六項(xiàng)，而后三項(xiàng)很少使用，則可以將教師關(guān)系進(jìn)行垂直分割，得到兩個(gè)教師關(guān)系：,32,教師關(guān)系1（教師號(hào)，姓名，性別，年齡，職稱，工資） 教師關(guān)系2（教師號(hào)，崗位津貼，住址，電話） 這樣，便減少了查詢的數(shù)據(jù)傳遞量，提高了查詢速度。 垂直分解可以提高某些事務(wù)的效率，但也有可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作，從而降低了效率。因此是否要進(jìn)行垂直分解要看分解后的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高。垂直分解要保證分解后的關(guān)系具有無(wú)損連接性和函數(shù)依賴保持性。相關(guān)的分解算法已經(jīng)在第4章進(jìn)行了詳細(xì)介紹。,33,經(jīng)過(guò)多次的模式評(píng)價(jià)和模式改進(jìn)之后，最終的數(shù)據(jù)庫(kù)模式得以確定。邏輯設(shè)計(jì)階段的結(jié)果是全局邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就是一組符合一定規(guī)范的關(guān)系模式組成的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性特點(diǎn)消除了由于物理存儲(chǔ)改變而引起的對(duì)應(yīng)程序的修改。標(biāo)準(zhǔn)的DBMS例行程序應(yīng)適用于所有的訪問(wèn)，查詢和更新事務(wù)的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)軟件一級(jí)上實(shí)現(xiàn)。這樣，邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)確定之后，就可以開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)了。,34,[例7．15] 學(xué)員王洪林為浙江省黃驊紙制品公司設(shè)計(jì)的“庫(kù)存銷售信息管技系統(tǒng)”對(duì)倉(cāng)庫(kù)、車間、產(chǎn)品、客戶、銷售部的信息進(jìn)行了有效的管理，其ER圖如圖7．30所示。,35,這個(gè)ER圖有5個(gè)實(shí)體類型，其屬性如下： 車間：車間號(hào)，車間名，主任名。 產(chǎn)品：產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，單價(jià)。 倉(cāng)位：倉(cāng)位號(hào)，地址，主任名。 客戶：客戶號(hào)，客戶名，聯(lián)系人，電話，地址，稅號(hào)，賬號(hào)。 銷售員：銷售員號(hào)，姓名，性別，學(xué)歷，業(yè)績(jī)。,36,這個(gè)ER圖有4個(gè)聯(lián)系類型，其中3個(gè)是M：N：P， 1個(gè)是M：N，屬性如下： 入庫(kù)：入庫(kù)單號(hào)，入庫(kù)量，入庫(kù)日期，經(jīng)手人。 存儲(chǔ)：核對(duì)日期，核對(duì)員，存儲(chǔ)量。 出庫(kù)：出庫(kù)單號(hào)，出庫(kù)量，出庫(kù)日期，經(jīng)手人。 定單：定單號(hào)，數(shù)量，折扣，總價(jià)，定單日期。 試把這個(gè)ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，并指出每個(gè)表的主鍵和外鍵。,37,［解］根據(jù)ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的規(guī)則，可把上述ER圖轉(zhuǎn)換成9個(gè)關(guān)系模式，具體如下： 車間（車間號(hào)，車間名，主任名） 產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，單價(jià)） 倉(cāng)位（倉(cāng)位號(hào)，地址，主任名） 客戶（客戶號(hào)，客戶名，聯(lián)系人，電話，地址，稅號(hào)，賬號(hào)）,38,銷售員（銷售員號(hào)，姓名，性別，學(xué)歷，業(yè)績(jī)） 入庫(kù)（入庫(kù)單號(hào)，入庫(kù)量，入庫(kù)日期，經(jīng)手人，車間號(hào)，倉(cāng)位號(hào)，產(chǎn)品號(hào)） 存儲(chǔ)（倉(cāng)位號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，核對(duì)日期，核對(duì)員，存儲(chǔ)量） 出庫(kù)（出庫(kù)單號(hào)，出庫(kù)量，出庫(kù)日期，經(jīng)手人，客戶號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，倉(cāng)位號(hào)） 定單（定單號(hào)，數(shù)量，折扣，總價(jià)，定單日期，產(chǎn)品號(hào)，客戶號(hào)，銷售員號(hào)）,39,7.6 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)最終要存儲(chǔ)在物理設(shè)備上。對(duì)于給定的邏輯數(shù)據(jù)模型，選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)主要指數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)記錄格式、存儲(chǔ)記錄安排和存取方法。顯然，數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)是完全依賴于給定的硬件環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的。 在關(guān)系模型系統(tǒng)中，物理設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單一些，因?yàn)槲募问绞菃斡涗涱愋臀募?，僅包含索引機(jī)制、空間大小、塊的大小等內(nèi)容。,40,數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)可分為兩步： (1) 確定物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)； (2)評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率。 7.6.1 確定物理結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)人員必須深入了解給定的DBMS的功能，DBMS提供的環(huán)境和工具、硬件環(huán)境,特別是存儲(chǔ)設(shè)備的特征。另一方面也要了解應(yīng)用環(huán)境的具體要求，如各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)量、處理頻率和響應(yīng)時(shí)間等。只有“知己知彼”才能設(shè)計(jì)出較好的物理結(jié)構(gòu)。,41,1．存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在物理結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)的基本存取單位是存儲(chǔ)記錄。有了邏輯記錄結(jié)構(gòu)以后，就可以設(shè)計(jì)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)，一個(gè)存儲(chǔ)記錄可以和一個(gè)或多個(gè)邏輯記錄相對(duì)應(yīng)。存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)包括記錄的組成、數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型和長(zhǎng)度，以及邏輯記錄到存儲(chǔ)記錄的映射。某一類型的所有存儲(chǔ)記錄的集合稱為“文件”，文件的存儲(chǔ)記錄可以是定長(zhǎng)的，也可以是變長(zhǎng)的。 文件組織或文件結(jié)構(gòu)是組成文件的存儲(chǔ)記錄的表示法。文件結(jié)構(gòu)應(yīng)該表示文件格式、邏輯次序、物理次序、訪問(wèn)路徑、物理設(shè)備的分配。物理數(shù)據(jù)庫(kù)就是指數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)際存儲(chǔ)記錄的格式、邏輯次序和物理次序、訪問(wèn)路徑、物理設(shè)備的分配。 決定存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要因素包括存取時(shí)間、存儲(chǔ)空間和維護(hù)代價(jià)三個(gè)方面。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行綜合權(quán)衡。一般DBMS也提供一定的靈活性可供選擇，包括聚簇和索引。,42,(1) 聚簇（Cluster） 聚簇就是為了提高查詢速度，把在一個(gè)（或一組）屬性上具有相同值的元組集中地存放在一個(gè)物理塊中。如果存放不下，可以存放在相鄰的物理塊中。其中，這個(gè)（或這組）屬性稱為聚簇碼。 為什么要使用聚簇呢？聚簇有兩個(gè)作用： ①使用聚簇以后，聚簇碼相同的元組集中在一起了，因而聚簇值不必在每個(gè)元組中重復(fù)存儲(chǔ)，只要在一組中存儲(chǔ)一次即可，因此可以節(jié)省存儲(chǔ)空間。,43,②聚簇功能可以大大提高按聚簇碼進(jìn)行查詢的效率。例如，假設(shè)要查詢學(xué)生關(guān)系中計(jì)算機(jī)系的學(xué)生名單，設(shè)計(jì)算機(jī)系有300名學(xué)生。在極端情況下，這些學(xué)生的記錄會(huì)分布在300個(gè)不同的物理塊中，這時(shí)如果要查詢計(jì)算機(jī)系的學(xué)生，就需要做300次的I/O操作，這將影響系統(tǒng)查詢的性能。如果按照系別建立聚簇，使同一個(gè)系的學(xué)生記錄集中存放，則每做一次I/O操作，就可以獲得多個(gè)滿足查詢條件和記錄，從而顯著地減少了訪問(wèn)磁盤的次數(shù)。,44,(2) 索引 存儲(chǔ)記錄是屬性值的集合，主關(guān)系鍵可以惟一確定一個(gè)記錄，而其他屬性的一個(gè)具體值不能惟一確定是哪個(gè)記錄。在主關(guān)系鍵上應(yīng)該建立惟一索引，這樣不但可以提高查詢速度，還能避免關(guān)系鍵重復(fù)值的錄入，確保了數(shù)據(jù)的完整性。 在數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶訪問(wèn)的最小單位是屬性。如果對(duì)某些非主屬性的檢索很頻繁，可以考慮建立這些屬性的索引文件。索引文件對(duì)存儲(chǔ)記錄重新進(jìn)行內(nèi)部鏈接，從邏輯上改變了記錄的存儲(chǔ)位置，從而改變了訪問(wèn)數(shù)據(jù)的入口點(diǎn)。關(guān)系中數(shù)據(jù)越多索引的優(yōu)越性也就越明顯。,45,建立多個(gè)索引文件可以縮短存取時(shí)間，但是增加了索引文件所占用的存儲(chǔ)空間以及維護(hù)的開(kāi)銷。因此，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要綜合考慮。 2．訪問(wèn)方法的設(shè)計(jì) 訪問(wèn)方法是為存儲(chǔ)在物理設(shè)備（通常指輔存）上的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)和檢索能力的方法。一個(gè)訪問(wèn)方法包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和檢索機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)限定了可能訪問(wèn)的路徑和存儲(chǔ)記錄；檢索機(jī)構(gòu)定義了每個(gè)應(yīng)用的訪問(wèn)路徑，但不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和設(shè)備分配。,46,存儲(chǔ)記錄是屬性的集合，屬性是數(shù)據(jù)項(xiàng)類型，可用作主鍵或輔助鍵。主鍵惟一地確定了一個(gè)記錄。輔助鍵是用作記錄索引的屬性，可能并不惟一確定某一個(gè)記錄。 訪問(wèn)路徑的設(shè)計(jì)分成主訪問(wèn)路徑與輔訪問(wèn)路徑的設(shè)計(jì)。主訪問(wèn)路徑與初始記錄的裝入有關(guān)，通常是用主鍵來(lái)檢索的。首先利用這種方法設(shè)計(jì)各個(gè)文件，使其能最有效地處理主要的應(yīng)用。一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫(kù)很可能有幾套主訪問(wèn)路徑。輔訪問(wèn)路徑是通過(guò)輔助鍵的索引對(duì)存儲(chǔ)記錄重新進(jìn)行內(nèi)部鏈接，從而改變?cè)L問(wèn)數(shù)據(jù)的入口點(diǎn)。用輔助索引可以縮短訪問(wèn)時(shí)間，但增加了輔存空間和索引維護(hù)的開(kāi)銷。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體情況作出權(quán)衡。,47,3.數(shù)據(jù)存放位置的設(shè)計(jì) 為了提高系統(tǒng)性能，應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用情況將數(shù)據(jù)的易變部分、穩(wěn)定部分、經(jīng)常存取部分和存取頻率較低部分分開(kāi)存放。 例如，目前許多計(jì)算機(jī)都有多個(gè)磁盤，因此可以將表和索引分別存放在不同的磁盤上，在查詢時(shí)，由于兩個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器并行工作，可以提高物理讀寫的速度。 在多用戶環(huán)境下，可能將日志文件和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象（表、索引等）放在不同的磁盤上，以加快存取速度。另外，數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)備份、日志文件備份等，只在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障進(jìn)行恢復(fù)時(shí)才使用，而且數(shù)據(jù)量很大，可以存放在磁帶上，以改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的性能。,48,4.系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì) DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些系統(tǒng)配置變量、存儲(chǔ)分配參數(shù)，供設(shè)計(jì)人員和DBA對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理優(yōu)化。系統(tǒng)為這些變量設(shè)定了初始值，但是這些值不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境，在物理設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)實(shí)際情況重新對(duì)這些變量賦值，以滿足新的要求。 系統(tǒng)配置變量和參數(shù)很多，例如，同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶數(shù)、同時(shí)打開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)、內(nèi)存分配參數(shù)、緩沖區(qū)分配參數(shù)（使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度、個(gè)數(shù)）、存儲(chǔ)分配參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的大小、時(shí)間片的大小、鎖的數(shù)目等，這些參數(shù)值影響存取時(shí)間和存儲(chǔ)空間的分配，在物理設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值，以使系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。,49,7.6.2 評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu) 和前面幾個(gè)設(shè)計(jì)階段一樣，在確定了數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)之后，要進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是時(shí)間和空間的效率。 如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，則可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施。 實(shí)際上，往往需要經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試才能優(yōu)化物理設(shè)計(jì)。,50,7.7 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施是指根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，在計(jì)算機(jī)上建立起實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、裝入數(shù)據(jù)、進(jìn)行測(cè)試和試運(yùn)行的過(guò)程。 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施主要包括以下工作： 建立實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)； 裝入數(shù)據(jù)； 應(yīng)用程序編碼與調(diào)試； 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行； 整理文檔。,51,7.7.1 建立實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）可以定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。可使用第3章所講的SQL定義語(yǔ)句中的CREATE TABLE語(yǔ)句定義所需的基本表，使用CREATE VIEW語(yǔ)句定義視圖。 7.7.2 裝入數(shù)據(jù) 裝入數(shù)據(jù)又稱為數(shù)據(jù)庫(kù)加載（Loading），是數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段的主要工作。在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立好之后，就可以向數(shù)據(jù)庫(kù)中加載數(shù)據(jù)了。,52,由于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量一般都很大，它們分散于一個(gè)企業(yè)（或組織）中各個(gè)部門的數(shù)據(jù)文件、報(bào)表或多種形式的單據(jù)中，它們存在著大量的重復(fù)，并且其格式和結(jié)構(gòu)一般都不符合數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，必須把這些數(shù)據(jù)收集起來(lái)加以整理，去掉冗余并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)所規(guī)定的格式，這樣處理之后才能裝入數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，需要耗費(fèi)大量的人力、物力，是一種非常單調(diào)乏味而又意義重大的工作。,53,由于應(yīng)用環(huán)境和數(shù)據(jù)來(lái)源的差異，所以不可能存在普遍通用的轉(zhuǎn)換規(guī)則，現(xiàn)有的DBMS并不提供通用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件來(lái)完成這一工作。 對(duì)于一般的小型系統(tǒng)，裝入數(shù)據(jù)量較少，可以采用人工方法來(lái)完成。 首先將需要裝入的數(shù)據(jù)從各個(gè)部門的數(shù)據(jù)文件中篩選出來(lái)，轉(zhuǎn)換成符合數(shù)據(jù)庫(kù)要求的數(shù)據(jù)格式， 然后輸入到計(jì)算機(jī)中， 最后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，檢查輸入的數(shù)據(jù)是否有誤。,54,但是，人工方法不僅效率低，而且容易產(chǎn)生差錯(cuò)。對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的系統(tǒng)，應(yīng)該由計(jì)算機(jī)來(lái)完成這一工作。通常是設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)，其主要功能是從大量的原始數(shù)據(jù)文件中篩選、分類、綜合和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫(kù)所需的數(shù)據(jù)，把它們加工成數(shù)據(jù)庫(kù)所要求的結(jié)構(gòu)形式，最后裝入數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)還要采用多種檢驗(yàn)技術(shù)檢查輸入數(shù)據(jù)的正確性。 為了保證裝入數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確無(wú)誤，必須高度重視數(shù)據(jù)的校驗(yàn)工作。在輸入子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮多種數(shù)據(jù)檢驗(yàn)技術(shù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)使用不同的方法進(jìn)行多次檢驗(yàn)，確認(rèn)正確后方可入庫(kù)。,55,如果在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，原來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)仍在使用，則數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作是將原來(lái)老系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成新系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)還要轉(zhuǎn)換原來(lái)的應(yīng)用程序，使之能在新系統(tǒng)下有效地運(yùn)行。 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、分類和綜合常常需要多次才能完成，因而輸入子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施是很復(fù)雜的，需要編寫許多應(yīng)用程序，由于這一工作需要耗費(fèi)較多的時(shí)間，為了保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)入庫(kù)，應(yīng)該在數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的同時(shí)編制數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)，而不能等物理設(shè)計(jì)完成后才開(kāi)始。,56,7.7.3 應(yīng)用程序編碼與調(diào)試 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)屬于一般的程序設(shè)計(jì)范疇，但數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序有自己的一些特點(diǎn)。例如，大量使用屏幕顯示控制語(yǔ)句、形式多樣的輸出報(bào)表、重視數(shù)據(jù)的有效性和完整性檢查、有靈活的交互功能。 為了加快應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度，一般選擇第四代語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用自動(dòng)生成技術(shù)和軟件復(fù)用技術(shù)，在程序設(shè)計(jì)編寫中往往采用工具（CASE）軟件來(lái)幫助編寫程序和文檔，如目前普遍使用的PowerBuilder、Delphi以及由北京航空航天大學(xué)研制的863/CMIS支持的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工具OpenTools等。,57,數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立好之后，就可以開(kāi)始編制與調(diào)試數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序，這時(shí)由于數(shù)據(jù)入庫(kù)尚未完成，調(diào)試程序時(shí)可以先使用模擬數(shù)據(jù)。 7.7.4 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行 應(yīng)用程序編寫完成，并有了一小部分?jǐn)?shù)據(jù)裝入后，應(yīng)該按照系統(tǒng)支持的各種應(yīng)用分別試驗(yàn)應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)庫(kù)上的操作情況，這就是數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行階段，或者稱為聯(lián)合調(diào)試階段。在這一階段要完成兩方面的工作。,58,(1) 功能測(cè)試。實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用程序，測(cè)試它們能否完成各種預(yù)定的功能。 (2) 性能測(cè)試。測(cè)量系統(tǒng)的性能指標(biāo)，分析系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。 系統(tǒng)的試運(yùn)行對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)是很重要的，因?yàn)橛行﹨?shù)的最佳值只有在試運(yùn)行后才能找到。如果測(cè)試的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，則應(yīng)返回到設(shè)計(jì)階段，重新修改設(shè)計(jì)和編寫程序，有時(shí)甚至需要返回到邏輯設(shè)計(jì)階段，調(diào)整邏輯結(jié)構(gòu)。,59,重新設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)甚至邏輯結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)重新入庫(kù)。由于數(shù)據(jù)裝入的工作量很大，所以可分期分批的組織數(shù)據(jù)裝入，先輸入小批量數(shù)據(jù)做調(diào)試用，待試運(yùn)行基本合格后，再大批量輸入數(shù)據(jù)，逐步增加數(shù)據(jù)量，逐步完成運(yùn)行評(píng)價(jià)。 數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施和調(diào)試不是幾天就能完成的，需要有一定的時(shí)間。在此期間由于系統(tǒng)還不穩(wěn)定，隨時(shí)可能發(fā)生硬件或軟件故障，加之?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)剛剛建立，操作人員對(duì)系統(tǒng)還不熟悉，對(duì)其規(guī)律,60,缺乏了解，容易發(fā)生操作錯(cuò)誤，這些故障和錯(cuò)誤很可能破壞數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，這種破壞很可能在數(shù)據(jù)庫(kù)中引起連鎖反應(yīng)，破壞整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。 因此必須做好數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)工作，要求設(shè)計(jì)人員熟悉DBMS的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)功能，并根據(jù)調(diào)試方式和特點(diǎn)首先加以實(shí)施，盡量減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的破壞，并簡(jiǎn)化故障恢復(fù)。,61,7.7.5 整理文檔 在程序的編碼調(diào)試和試運(yùn)行中，應(yīng)該將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法記錄下來(lái)，將它們整理存檔作為資料，供以后正式運(yùn)行和改進(jìn)時(shí)參考。 全部的調(diào)試工作完成之后，應(yīng)該編寫應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)，在正式運(yùn)行時(shí)隨系統(tǒng)一起交給用戶。 完整的文件資料是應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，但這一點(diǎn)常被忽視。必須強(qiáng)調(diào)這一工作的重要性，引起用戶與設(shè)計(jì)人員的充分注意。,62,7.8 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)目標(biāo)后，數(shù)據(jù)庫(kù)就投入正式運(yùn)行，進(jìn)入運(yùn)行和維護(hù)階段。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)投入正式運(yùn)行，標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作的基本結(jié)束，但并不意味著設(shè)計(jì)過(guò)程己經(jīng)結(jié)束。 由于應(yīng)用環(huán)境不斷發(fā)生變化，用戶的需求和處理方法不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也會(huì)不斷變化，從而必須修改和擴(kuò)充相應(yīng)的應(yīng)用程序。,63,數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段的主要任務(wù)包括以下三項(xiàng)內(nèi)容： (1) 維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與完整性； (2) 監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能； (3) 重新組織和構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)。 7.8.1 維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與完整性 按照設(shè)計(jì)階段提供的安全規(guī)范和故障恢復(fù)規(guī)范，DBA要經(jīng)常檢查系統(tǒng)的安全是否受到侵犯，根據(jù)用戶的實(shí)際需要授予用戶不同的操作權(quán)限。,64,數(shù)據(jù)庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中，由于應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化，對(duì)安全性的要求可能發(fā)生變化，DBA要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整相應(yīng)的授權(quán)和密碼，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。 同樣數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束條件也可能會(huì)隨應(yīng)用環(huán)境的改變而改變，這時(shí)DBA也要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以滿足用戶的要求。 另外，為了確保系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)地進(jìn)行恢復(fù)，DBA要針對(duì)不同的應(yīng)用要求定制不同的轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)劃，定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和日志文件進(jìn)行備份，以使數(shù)據(jù)庫(kù)在發(fā)生故障后恢復(fù)到某種一致性狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。,65,7.8.2 監(jiān)測(cè)并改善數(shù)據(jù)庫(kù)性能 目前許多DBMS產(chǎn)品都提供了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能參數(shù)的工具，DBA可以利用系統(tǒng)提供的這些工具，經(jīng)常對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間狀況及響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行分析評(píng)價(jià)； 結(jié)合用戶的反應(yīng)情況確定改進(jìn)措施；及時(shí)改正運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤； 按用戶的要求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)有功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充。 但要注意在增加新功能時(shí)應(yīng)保證原有功能和性能不受損害。,66,7.8.3 重新組織和構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，除了數(shù)據(jù)本身是動(dòng)態(tài)變化以外，隨著應(yīng)用環(huán)境的變化，數(shù)據(jù)庫(kù)本身也必須變化以適應(yīng)應(yīng)用要求。 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于記錄的不斷增加、刪除和修改，會(huì)改變數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)庫(kù)的物理特性受到破壞，從而降低數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間的利用率和數(shù)據(jù)的存取效率，使數(shù)據(jù)庫(kù)的性能下降。因此，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重新組織，即重新安排數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，回收垃圾，減少指針鏈，改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)時(shí)間和空間利用率，提高系統(tǒng)性能。這與操作系統(tǒng)對(duì)“磁盤碎片”的處理的概念相類似。,67,數(shù)據(jù)庫(kù)的重組只是使數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變，所以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式，可以知道數(shù)據(jù)庫(kù)重組對(duì)系統(tǒng)功能沒(méi)有影響，只是為了提高系統(tǒng)的性能。 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境的變化可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，比如要增加新的實(shí)體，增加某些實(shí)體的屬性，這樣實(shí)體之間的聯(lián)系發(fā)生了變化，這樣使原有的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不能滿足新的要求，必須對(duì)原來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)重新構(gòu)造，適當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和內(nèi)模式，比如要增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，增加或刪除索引，修改完整性約束條件等。,68,DBMS一般都提供了重新組織和構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序，以幫助DBA完成數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)工作。 只要數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在運(yùn)行，就需要不斷地進(jìn)行修改、調(diào)整和維護(hù)。一旦應(yīng)用變化太大，數(shù)據(jù)庫(kù)重新組織也無(wú)濟(jì)于事，這就表明數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期結(jié)束，應(yīng)該建立新系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。從頭開(kāi)始數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作，標(biāo)志著一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)生命周期的開(kāi)始。,69,小 結(jié) 本章主要討論數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法和步驟，列舉了許多實(shí)例，詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中規(guī)劃、需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)及運(yùn)行與維護(hù)各階段的目標(biāo)、方法和應(yīng)注意的事項(xiàng)。其中重點(diǎn)是概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)。 學(xué)習(xí)這一章，要努力掌握書(shū)中討論的基本方法，還要能在實(shí)際工作中運(yùn)用這些思想，設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用需求的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。,70,