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数据库原理与应用DatabaseTheory Application CivilAviationUniversityofChinaSchoolofComputerScience Technology2012 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1概念模型9 2数据库设计步骤9 3网络环境下的数据库应用规划小结 第9章数据库设计 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1概念模型 9 1 1信息的三个世界9 1 2概念模型的基本概念9 1 3实体 联系方法9 1 4E R模型的设计问题 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 模型 是对现实世界的模拟和抽象 数据模型 是对现实世界问题的数据特征的描述 数据模型的种类 概念模型 即概念数据模型 又称信息模型 数据模型 即逻辑数据模型或结构数据模型 现实世界问题到数据模型经历信息的三个世界 现实世界信息世界数据世界 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1 1信息的三个世界 1 现实世界2 信息世界3 数据世界 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 现实世界 现实世界 指存在于人们头脑之外的客观世界 其中存在着各种事物 事物间又具有不同的联系 例如 某高校管理系统的教学管理子系统涉及对学生 班级 教师 课程 专业和系的管理 在设计该子系统时 用户肯定会将一些报表或图表提供给设计人员 这些报表或图表都是最原始的数据 它们是存在于人们头脑之外的 客观存在的事物 DB设计者必须仔细分析这些报表或图表所表示的含义 理解它们之间所具有的各种联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 信息世界 信息世界 是指现实世界在人的头脑中的反应 例如 在设计教学管理子系统时 DB设计者必须对用户所提供的原始数据进行综合 抽象出DBS所要研究的数据 将现实世界中的事物及其联系 转换成信息世界中的实体及其联系 实体及相互间联系 用概念模型描述 概念模型 是一种独立于计算机系统的数据模型 它是按用户的观点来描述某个企业或组织所关心的信息结构 是对现实世界的第一层抽象 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 3 数据世界 数据世界 指信息世界中的信息在计算机中的数据存储 信息世界中的实体及其联系将被转换成数据世界中的数据及联系 用数据模型表示 数据模型 是基于计算机系统和DB的数据模型 它直接面向的是DB的逻辑结构 它是对现实世界的第二层抽象 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 信息的三个世界之间的关系 现实世界 信息世界 数据世界 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1 2概念模型的基本概念 1 实体2 实体集3 实体型和实体值4 属性5 码6 联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 实体 实体 是指客观存在且可区别于其他对象的事物 具体的对象 一个产品 一个仓库 一艘船 一个房子 一个学生 一门课程等 抽象的事件 一次订货 一次购房 一次选课等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 实体集 实体集 是具有相同类型和相同性质的实体的集合 如某公司所有产品 某公司所有仓库 某学校所有学生等 实体集的范围 取决于要解决的应用问题所涉及环境的大小 例 为解决某个学校的应用问题 该校全体学生组成的集合是一个学生实体集 但如果应用问题与某一城市如大连市所有的学校有关 那么学生实体集包含的就是大连市的所有学生 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 实体集是可以相交的例 某高校全体教授和副教授分别组成 教授 和 副教授 实体集 而一个 教师 实体可能属于 教授 实体集 也可能属于 副教授 实体集 也可能既不属于 教授 实体集 又不属于 副教授 实体集 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 3 实体型和实体值 实体型 用于描述和抽象同一实体集共同特征的实体名及其属性名的集合 如 学生 学号 姓名 年龄 性别 班级 实体值 实体集中的某个实体的值即为实体值如 010125 曲波 男 19 01001 属于同一实体集的实体的实体型是相同的 但实体值是不同的 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 例 8个实体值 分别代表8个不同的学生 但其实体型是相同的 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 4 属性 属性 是实体集中的每个成员所具有的某一特性 如学生实体集中的每个实体都具有学号 姓名 年龄 性别和班级等特性 这些特性就是学生实体的属性 属性的取值范围称为属性的域 长度为10的字符串 介于10和100之间的整数 红 黄 蓝 1 2 3 4 等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 实体的属性分类 简单属性 复合属性 单值属性 多值属性 Null属性 派生属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 简单属性 复合属性 简单属性 不能再划分的属性 复合属性 可进一步划分成更小部分的属性 例 教师 教师号 姓名 性别 职称 E mail地址 电话号码 家庭地址 家庭地址属性的成员属性 城市 区 街道 邮政编码属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 单值属性 若实体集中的每个实体在某属性上的值是单一的 多值属性 实体集中某个具体实体的某个属性的值可能对应一组值 例 教师 教师号 姓名 性别 职称 E mail地址 电话号码 家庭地址 单值属性 多值属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 当暂时不知某属性的值或属性值尚未确定时 可将属性值设为空 Null 例 新教师的职称还未评定 该教师的 职称 属性的值便可设为Null Null属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 属性的值可从其他相关实体或属性中派生出来 例 班级 班级号 班级名 人数 人数 属性的值可通过计算该班级学生实体的数目而获得 派生属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 5 码 能惟一标识实体集中每个实体的属性或属性组 例 学生 学号 姓名 性别 年龄 班级号 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 6 联系 联系 是实体集间的一个关联 每个联系都有一个名字 每个联系都可以具有描述性属性 例 学生 学号 姓名 性别 年龄 班级号 考试 学号 课程号 成绩 课程 课程号 课程名 学分 周学时 学生实体集和课程实体集之间的联系为 考试 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 一对一联系 一对多联系 多对多联系 实体集之间的联系 联系的类型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 一对一联系 如果对于实体集E1中的每个实体 在实体集E2中至多只有一个实体与之相对应 反之亦然 则称实体集E1与E2之间的联系是一对一联系 例 座位和座位号之间 国家与元首等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 如果对于实体集E1中的每个实体 在实体集E2中有任意个 零个或多个 实体与之相对应 而对于E2中的每个实体却至多和E1中的一个实体相对应 则称实体集E1与E2之间的联系是一对多联系 例 公司的部门与其职工之间 班级与学生之间 球队与球员之间 一对多联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 如果对于实体集E1中的每个实体 在实体集E2中有任意个 零个或多个 实体与之相对应 反之亦然 则称实体集E1与E2之间的联系是多对多联系 例 教师与课程之间 产品与其客户之间 多对多联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 实体集之间的联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 联系的实例 一个给定联系的具体值 例 学生实体集 属于 班级实体集 属于 联系的实例 学生曲波属于01001班级 联系的实例 参与者 度 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 联系的参与者 一个给定联系中的实体 设R是一个联系 E是其中的参与者 若E的每个实例都至少在R的一个实例中出现 那么R中的参与者E被称为是全部的 反之就是部分的 例 学生实体集 属于 班级实体集 因每个具体的学生都属于某个具体的班级 故参与者学生在 属于 联系中是全部的 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 联系的度 一个给定联系中参与者的数量 度为2的联系称为2元联系 度为n n 2 的联系称为n元联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1 3实体 联系方法 1 实体型2 属性3 实体集之间的联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 直接从现实世界抽象出实体型及其相互间的联系 并用实体 联系图 简称E R图 来表示概念模型 E R图又称为实体 联系模型 简称E R模型 E R模型是一种语义模型 它旨在表达数据的含义 因此在很多DB设计工具中都采用该种模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 实体型 实体型用带有实体名的矩形框表示 学生 课程 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 属性 一般属性 用带有属性名的椭圆形框表示 多值属性 用双椭圆形框表示 派生属性 用虚椭圆形框表示 属性与其对应的实体型之间用直线连接 例 课程 课程号 课程名 学分 周学时 该实体集及其属性的表示方法如图所示 其中带下划线的属性 课程号 是实体集的码 学号 人数 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 例 教师 教师号 姓名 性别 职称 E mail地址 电话号码 家庭地址 实体集表示方法如图 E mail 多值属性家庭地址 复合属性 教师 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 3 实体集之间的联系 用带有联系名的菱形框表示 并用直线将联系与相应的实体相连接 且在直线靠近实体的那端标上1或n等 以表明联系的类型 1 1 1 n或m n 若一个联系的某个参与者是全部的 则用双线将联系与该参与者相连 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 课程实体集 教师实体集及相互间的多对多联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 1 4E R模型的设计问题 1 确定实体集和属性2 确定实体集间的联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 确定实体集和属性 作为属性的事物应符合的原则 除了复合属性 其他属性都不能具有需要描述的特性 属性不能与其它实体发生联系 符合上述原则的事物应作为属性 其余的应作为实体 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 对课程实体而言 课程号 课程名 学分和周学时毫无疑问应该作为它的属性 但是如果课程类型还与课程的上课周数有关 则应该把 课程类型 作为一个实体 而将 周数 作为它的属性 课程实体 课程号 课程名 学分 周学时应作为属性 若课程类型与课程的上课周数有关 则应把 课程类型 作为一个实体 而将 周数 作为它的属性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 课程类型与课程 课程类型作为属性 课程类型作为实体 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 确定实体集间的联系 课程 教师和学生实体及相互之间的联系增加 上课 多对多联系 m p 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 课程 教师和学生实体及相互之间的联系将 教授 和 上课 联系和并为如下的 教授 冗余 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 课程 教师和学生实体及相互之间的联系将学生的考试成绩用 上课 联系中增加的 考试 属性表示出来 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 课程 教师和学生实体及相互之间的联系将学生的考试成绩在学生和课程实体间增加的 考试 联系中作为属性表示出来 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2数据库设计步骤 9 2 1需求分析9 2 2概念结构设计9 2 3逻辑结构设计9 2 4物理设计9 2 5数据库实施9 2 6数据库运行和维护 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application DB设计 指对于一个给定的应用环境 构造最优的DB模式 建立DB及其应用系统 使之能够有效地存储数据 满足各种用户的应用需求 DB设计方法 新奥尔良方法 需求分析 概念设计 逻辑设计和物理设计 S B Yao 需求分析 模式构成 模式汇总 模式重构 模式分析和物理DB设计 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理设计 DB实施 DB运行和维护 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 1需求分析 1 需求分析的任务及其工作2 高校管理系统的信息需求 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 任务 对DB应用系统要处理的对象 组织 企业 部门等 进行全面了解 收集用户对DB的以下需求 以数据流程图和DD等书面形式确定下来 信息需求 处理需求 安全性需求 完整性需求 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 信息需求 应指出未来系统用到的所有的信息及其联系 用户希望从DB中获取什么信息 DB中可能要存放哪些信息等等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 处理需求 应说明用户希望未来系统对数据进行什么样的处理 各种处理有无优先次序 对处理频率和响应时间有无特殊要求 何种处理方式等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 安全性需求 指对DB中存放的信息的安全保密要求 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 完整性需求 应说明DB中存放的数据应满足怎样的约束条件 即应了解什么样的数据在DB中才算是正确的数据 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 调查未来系统所涉及的用户的当前职能 业务活动及其流程 确定系统范围 明确用户业务活动中哪些工作应由计算机系统来做 哪些由人工来做 工作 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 确定用户对未来系统的各种要求 包括信息要求 处理要求 安全性和完整性要求 重点了解各用户在业务活动中要输入什么数据 对这些数据的格式 范围有何要求 另外还需了解用户会使用什么数据 如何处理这些数据 经过处理的数据的输出内容 格式是什么 还应明确处理后的数据该送往何处 谁有权查看这些数据 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 深入分析用户的业务处理 用数据流程图表达整个系统的数据的流向和对数据进行的处理 描述数据与处理间的关系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 分析系统数据 产生DD 以描述数据流程图中涉及的各数据项 数据结构 数据流 数据存储和处理等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 高校管理系统的信息需求 教学管理子系统的信息需求 工资及福利管理子系统 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 教学管理子系统的信息需求 管理对象与存储信息 学生 学号 姓名 性别 年龄等 班级 班级号 班级名 人数等 教师 教师号 姓名 性别 职称 E mail地址 同一教师可有多个E mail地址 电话号码和家庭地址 城市 区 街道 邮政编码 等 课程 课程号 课程名 学分 周学时 课程类型 周数 等 专业 专业号 专业名 选修门数等 系 系号 系名等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 分析课程 课程号 课程名 学分 周学时 课程类型 周数 等 其中 课程类型 共同限选课 专业选修课 选修人数上限 人数下限 或必修课 课程负责人 共同限选课 不分专业 面向全校学生的选修课 专业选修课 面向本专业学生的选修课 某一专业的学生只能选修自己专业的专业选修课 每个专业都规定了学生可以选修的专业选修课的门数 不同专业所规定的选修课门数是不同的 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 教学管理子系统中各对象间的联系 每个学生都属于一个班级 而一个班级可以有多个学生 每个班级属于一个专业 一个专业可以有多个班级 一个专业属于一个系 一个系可以有多个专业 一个教师属于一个系 一个系可以有多个教师 每个教师可教授多门课程 同一门课程可有不同的教师教授 但同一教师不能重复教授某门课程 教师在固定的时间和教室教授某门具体课程 每个学生可修读若干门课程 选修课或必修课 每门课程可有多个学生修读 对任何课程学生都可申请免修不免考 某个具体的学生参加某门课程的学习 应有一个固定的教师 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 主要负责管理教师的工资 岗位津贴 养老金 公积金 课时奖金 住房贷款以及医疗费报销等 管理对象与存储信息 教师 教师编号 姓名 性别 工龄 职称 基本工资 养老金 公积金等 课程 包括课程号 课程名 总课时等 职称 包括职称号 职称名 岗位津贴和住房贷款额等 被赡养人 包括姓名以及与教师的关系等 学校负责为被赡养人报销医药费 工资及福利管理子系统 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 工资及福利管理子系统中各对象间的联系 一个教师的被赡养人可有多个 而一个被赡养人仅被一个教师赡养 如果 夫妻双方都在学校工作 他们的被赡养人信息只能挂靠在其中某一人上 每个教师可教授多门课程 同一门课程可以有不同的教师教授 但同一个教师不能教授两门相同的课程 并假设教师在每个学期末都要接受学生的评估 而教师的课时奖金与评教等级有关 每个教师当前被聘任的职称是惟一的 而不同的教师可被聘同一职称 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 2概念结构设计 1 局部E R模型的设计2 全局E R模型的设计 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 局部E R模型的设计 局部E R模型的设计步骤 设计教学管理子系统的E R模型 设计工资及福利管理子系统的E R模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 局部E R模型的设计步骤 需求分析结果 确定局部结构的范围 全局E R模型的设计 有 无 设计局部E R模型 确定局部结构的实体 定义局部结构的属性 定义局部结构的联系 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 设计教学管理子系统的E R模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 设计工资及福利管理子系统的E R模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 全局E R模型的设计 全局E R模型的设计过程 合并局部E R模型 消除冗余数据和冗余联系 例 局部E R模型 合并两个局部E R模型 检查并消除冲突 检查并消除冗余 逻辑结构设计 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 依次取出所有的局部E R模型 进行合并 直至所有的局部E R模型都合并完为止 在合并过程中要检查并消除局部E R模型间的一些冲突 冲突的种类 属性冲突 命名冲突 结构冲突 合并局部E R模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 属性冲突 包括属性域冲突和属性取值单位的冲突 属性域的冲突 指同一属性在不同局部E R模型中有不同数据类型 取值范围或取值集合 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 命名冲突 同名异义 是指具有不同意义的对象在不同的局部E R模型中却使用了相同的名字 异名同义 是指具有同一意义的对象在不同的局部E R模型中却使用了不同的名字 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 结构冲突 既指同一对象在不同的局部E R模型中具有不同的抽象 也指同一实体在不同的局部E R模型中包含不同的属性个数和排列次序 又指实体间的联系在不同的局部E R模型中具有不同的类型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 消除冗余数据和冗余联系 检查合并后的E R模型中有无冗余数据和冗余联系 如有则根据实际情况消除之 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 教学管理与工资及福利管理子系统中 教师的职工号存在命名冲突 教师实体存在结构冲突 例 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 教师实体存在命名冲突与结构冲突 进行统一与合并 教师 统一与合并后 DatabaseTheory Application 课程实体存在结构冲突 进行合并 教学管理子系统 工资及福利子系统 合并后 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 教授联系的合并 教学管理子系统 工资及福利子系统 合并后 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 合并后生成的全局E R模型 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 3逻辑结构设计 任务 考虑因素 RDBMS产品的逻辑结构设计 逻辑结构的设计过程 全局E R模型转换成初始关系模型的规则 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 任务 根据E R模型和需求分析所产生的文挡 并综合考虑所选择的具体DBMS的特点 设计出整个DB的逻辑结构 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 考虑因素 包括DBMS产品的性能和价格 以及所设计的应用系统的功能复杂程度 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application RDBMS产品的逻辑结构设计 指设计DB中所应包含的各个关系模式的结构 包括各关系模式的名称 每一关系模式中各属性的名称 数据类型 取值范围等内容 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 逻辑结构的设计过程 需求分析文档 全局E R模型 具体DBMS的特性 设计初始关系模型 取出一关系模式 并对其进行评价 关系模式的规范化 关系模型的反规范化 请按键 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 全局E R模型转换成初始关系模型的规则 E R模型中的一个常规实体集转换为一个关系模式 E R模型中的多值属性转换为一个关系模式 E R模型中的一个联系转换为一个关系模式 根据实际情况 将具有相同码的关系模式合并 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application E R模型中的一个常规实体集转换为一个关系模式 该关系模式的属性由原实体集中的各属性组成 关系模式的码也就是原实体集的码 班级 班级号 班级名 人数 学生 学号 姓名 性别 年龄 职称 职称号 职称名 岗位津贴 住房贷款额 课程类型 类型号 类型名 周数 专业 专业号 专业名 选修门数 系 系号 系名 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application E R模型中的多值属性转换为一个关系模式 该关系模式的属性由多值属性及其相应实体的码组成 教师实体集中的E mail地址属性转换成的关系模式如下 Email 教师号 E mail地址 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 该关系模式的属性由与该联系相连的各实体集的码和联系的属性组成 该关系模式的码则应根据实体集间的联系的不同类型分别考虑 1 1联系 与该联系相连的各实体集的码均可作关系模式的码 1 n联系 关系模式的码应是n端实体集的码 m n联系 关系模式的码由与该联系相连的各实体集的码组成 E R模型中一个联系转换为一个关系模式 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 分类 课程号 类型号 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 考试 学生号 课程号 成绩 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 班级 班级号 班级名 人数 包括 班级号 专业号 关系模式合并为 班级 班级号 班级名 人数 专业号 学生 学号 姓名 性别 年龄 属于 学号 班级号 关系模式合并为 学生 学号 姓名 性别 年龄 班级号 根据实际情况 将具有相同码的关系模式合并 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 高校管理系统的全局E R模型共转换成17个关系模式 且均是规范化程度很高的范式 其中包括 学生 学号 姓名 性别 年龄 班级号 课程 课程号 课程名 学分 周学时 考试 学号 课程号 成绩 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 4物理设计 指为给定的一个逻辑数据模型选择最适合应用环境的物理结构 RDB的物理结构 指数据的存取方法和存储结构 1 确定DB的物理结构2 评价物理结构 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 确定DB的物理结构 设计人员必须了解的问题 物理设计的内容 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 设计人员必须了解的问题 详细了解给定的DBMS的功能和特点 特别是该DBMS所提供的物理环境和功能 熟悉应用环境 了解所设计的应用系统中各部分的重要程度 处理频率 对响应时间的要求 并把它们作为物理设计过程中平衡时间和空间效率时的依据 了解外存设备的特性 如分块原则 块因子大小的规定 设备的I O特性等等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 确定数据的存储结构 需考虑存取时间 空间效率和维护代价间的平衡 如在引入冗余数据以加快存取速度时应兼顾系统的空间效率 选择合适的存取路径 如确定该为哪些关系模式建立索引 索引关键字是什么等等 确定数据的存放位置 如确定数据存放在一个磁盘上还是多个磁盘上 什么数据应存放在高速存储器上 什么应存放在低速存储器上等 确定存取分布 许多DBMS都提供了一些存储分配参数供设计者使用 如缓冲区的大小和个数 块的长度 块因子的大小等等 设计者必须规定其中的一些参数的设置 物理设计的内容 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 评价物理结构 由于在物理设计过程中需考虑的因素很多 包括时间和空间效率 维护代价和用户的要求等等 对这些因素进行权衡后 可能会产生多种物理设计方案 该阶段需对各种可能的设计方案进行评价 评价的重点是系统的时间和空间效率 并从多个方案中选出较优的物理结构 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 5数据库实施 主要任务 是根据DB逻辑结构设计和物理设计的结果 在实际的计算机系统中建立DB的结构 载入数据 测试程序 对DB应用系统进行试运行等等 1 DB数据的载入和应用程序的编制2 DB的试运行 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 DB数据的载入和应用程序的编制调试 指根据DB逻辑结构设计和物理设计结果将原始数据存放到DB中 建立DB的结构 将原始数据装入DB 应用程序的编制调试 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 建立DB的结构 利用给定的DBMS所提供的命令 建立DB的模式 外模式和内模式 对RDB来说 就是创建DB 建立DB中所包含的各个基本表 视图 索引等等 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 必须将分散在企业的各个不同部门的数据抽取出来 输入计算机 并经过分类转换 使它们的结构与新系统DB的结构一致 然后才能输入到DB中去 程序调试时需要将少部分的 适合程序调试用的数据装入到DB 系统运行正常后则需要将所有的原始数据装入到DB 将原始数据装入DB 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 与数据载入同时进行的工作是应用程序的编制和调试 应用程序的编制调试 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 DB的试运行 所有程序模块都通过调试后 将它们联合起来进行调试 要测试程序的各功能是否正确 考察系统的性能是否符合用户需要 原因 应用程序 修改应用程序的源代码 DB结构不合理 修改物理结构或逻辑结构 应经常对DB中的数据进行备份 该阶段 系统很不稳定 容易给DB中的数据造成破坏 在整个系统基本运行正常以前 不要将所有的原始数据装入到DB中 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 2 6数据库运行和维护 DBS投入运行后 由DBA对DB进行经常性的维护工作 DB的转储和恢复 DB的安全性和完整性控制 DB性能的监督 分析和改造 DB的重组织与重构造 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application DB的转储和恢复 DBA应定期对DB进行备份 将其转储到磁带或其它磁盘上 这样 万一DB遭到破坏时可以及时地将其恢复 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application DB的安全性和完整性控制 随着时间的推移 DBS的应用环境会发生变化 DBA应根据实际情况调整DB的安全性和完整性要求 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application DB性能的监督 分析和改造 在DBS的运行过程中 DBA须密切关注系统的性能 监视系统的运行 并对监测数据进行分析 不断改进系统的性能 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application DB的重组织与重构造 在DBS运行的过程中 经常会对DB进行插入 删除和修改等的更新操作 这些操作会使DB的物理存储变坏 从而影响数据的存取效率和系统的性能 例如 逻辑上属于同一记录型或同一关系的数据被分散到了不同的文件或文件的多个碎片上 就会降低数据的存取效率 DBA要负责对DB进行重组织 即按原设计要求重新安排数据的存储位置 回收垃圾 减少指针链等等 以提高数据的存取效率和系统性能 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 另外 DBS的应用环境是不断变化的 常常会出现一些新的应用 也会消除一些旧的应用 这将导致新实体的出现和旧实体的淘汰 同时原先实体的属性和实体间的联系也会发生变化 因此 需要局部地调整DB的逻辑结构 增加一些新的关系 删除一些旧的关系 或在某些关系中增加 或删除 一些属性等等 这就是DB的重构造 当然 DB的重构造是十分有限的 如果应用环境变化太大 就应该淘汰旧的系统 设计新的DB应用系统 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 3网络环境下的数据库应用规划 9 3 1需求分析9 3 2安全问题9 3 3体系结构9 3 4系统平台的选择 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 3 1需求分析 主要任务 了解在网络环境下的用户要求 例 高校用户对管理信息系统在网络环境下的要求如下 将学校的各部门 如教务处 各院系部和其他行政和教学部门等 联成一个完整的数据整体 实现信息高度共享 加强信息的可靠性和实时性 为教学管理提供及时 准确的数据 各级用户可在校园网上直接通过浏览器输入和查看有关数据 建立各操作人员使用权限 对数据和流程严格控制 保证数据安全性 采取必要的网络安全措施 确保数据的安全性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 9 3 2安全问题 1 硬件平台的安全问题2 OS和DBS的安全问题3 网络系统的安全问题4 应用系统的安全问题 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 硬件平台的安全问题 硬件是软件的物理基础 必须确保支持DB应用系统运行的所有硬件设施 包括计算机主机 外部设备 网络设备及其它辅助设备 的安全 使其免受自然灾害和人为破坏 并建立完备的安全管理制度 防止非法人员进入计算机控制室进行各种偷窃和破坏活动 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 2 OS和DBS的安全问题 为保证DB应用系统安全 可靠地运行 在OS和DBS一级也应采取一定的安全保护措施 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 3 网络系统的安全问题 重要手段 网络的访问控制 主要任务 保证网络资源不被非法使用和非常访问 访问控制方法 入网访问控制 网络的权限控制 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 入网访问控制 为网络访问提供第一层访问控制 它控制哪些用户能够登录到服务器并获取网络资源 控制准许用户入网的时间和准许他们在哪台工作站入网 网络的权限控制 针对网络非法操作所提出的一种安全保护措施 用户和用户组被赋予一定的权限 网络能控制用户和用户组可以访问哪些目录 子目录 文件和其他资源 也能指定用户对这些文件 目录 设备可以执行哪些操作 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 防火墙 原指建筑物内用来防止火灾蔓延的隔断墙 在计算机网络中 它的作用是保护网络中无危险的部分不受网络中有危险的部分的威胁 防火墙通常建立在一个企业或组织的内部网络和公共的Internet主干网之间 它通过检测 限制 修改那些试图跨越防火墙的数据流 识别并屏蔽非法的请求 防止超越权限的数据访问 并尽可能地对外屏蔽内部网络的结构 信息和运行情况 保护内部网络的安全性 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 防火墙 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 4 应用系统的安全问题 网络环境下的DB应用系统的用户数目多 来源杂 操作权限各异 必须防止对应用系统的不合法使用所造成的数据泄密 更改或破坏 基于角色的应用系统保护措施 用户标识和鉴定 基于角色的权限控制 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 用户标识和鉴定 用户在进入DB应用系统前必须输入用户名称和口令 输入正确 则用户登录成功 进入系统 否则 拒绝用户使用系统 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 把DB应用系统中的程序按最终用户的业务需要进行分类 每类称为一个功能组 将最终用户的职责和业务范围进行分类 每类称为一个角色 一个用户可同时属于多个角色 每一角色和若干个功能组相对应 属于某一角色的用户可访问若干个功能组中的程序 可查询或更新系统中的信息 反之 如一个用户不属于任何角色 他不能访问系统中任何信息 基于角色的权限控制 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 4 3 3体系结构 1 C S结构2 B S结构 三层C S结构 3 高校MIS中采用B S结构的优点4 采用B S结构的问题5 建议6 高校MIS的体系结构图 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 1 C S结构 服务器 一台或多台 完成数据存取管理 完整性控制 安全性控制 并发控制和DB恢复等DBMS功能 提供查询 更新 事务管理 索引 高速缓存 查询优化等服务 客户机 完成各种应用功能 如图形界面 数据输入 报表输出等 用户只需在客户机上用标准的SQL访问服务器中的数据 便可很方便地得到所需的各种数据及信息 两层C S结构实现了功能的分布 但还不均衡 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application 客户机 浏览器 主要提供用户的操作界面 应用服务器 负责接收和处理对DB的查询和操纵请求 DB服务器 用于存放和管理用户数据 支持对数据的各种操作 2 B S结构 三层C S结构 2020年3月26日星期四 DatabaseTheory Application B S以Inte