第06章：数据库的物理设计.ppt

第10.06.2020，1、6章数据库的物理设计，在讲座内容前面重点介绍数据库的高级别模型，主要侧重概念层(E-R模型)和逻辑层(关系模型)。本章简要介绍与DBMS基础紧密相关的数据库的物理设计。数据库性能的好坏不仅取决于关系模式设计的好坏，SQL语句编写的好坏，而且在很大程度上取决于数据库的物理设计！数据库设计的第6阶段数据的存储结构物理库的物理组织数据的访问路径物理设计的内容物理设计的相关因素物理设计的目标本章总结，10.06.2020，2，第6章数据库的物理设计，数据库设计是什么？实施最佳数据库架构、数据库和应用程序系统，以有效地存储数据并满足用户的各种要求(信息要求和处理要求)。是构建数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和构建的关键技术。涵盖多个领域的综合性技术和庞大的工程项目“三点技术、七点管理、十二点基础数据”是数据库构建的基本规律！第10.06.2020，3，6章数据库的物理设计、问题1应用程序系统设计和数据库设计之间的关系是什么？第10.06.2020，4章数据库的物理设计，传统数据库设计只是应用程序系统设计的一部分，软件工程课：两者可以同时进行。两者必须互相参照和补充。发展趋势数据库设计是关键。应用系统设计以数据库设计为中心，以数据库的设计为中心。第10.06.2020，5，6章数据库的物理设计、挑战第二个数据库系统(DBS)或应用程序系统的性能调整需要几个步骤？第10.06.2020，6章数据库的物理设计，硬件不同的硬件：PC、小型机、大型机、群集相同的硬件：内存、CPU、硬盘大小、阵列系统软件和硬件的紧密关系：WINDOWS、UNIX、linns.物理设计：存储结构、索引和数据分布.10.06.2020，7，6章数据库的物理设计，数据分区course _ schema=(course _ name，course _ location，course _ capacity)Course _ schema=(Course _ name，course _ location)course _ schema=(course _ name，course) 备份和恢复、重新配置、安全控制和完整性控制、10.06.2020，9，6.1数据库设计的六个阶段、图、10.06.2020，10，6.1数据库设计的六个阶段、数据库设计的三个主要阶段概念设计、逻辑设计、物理设计数据库的三阶段模式结构外部模式(子模式、用户模式10.06.2020，11，6.2数据库的物理组织、数据库和操作系统文件数据库系统是文件系统的发展，数据库实现基于操作系统的文件。对数据库的所有操作最终都转换为对操作系统文件的操作。物理组织的基本问题数据库文件设计方法文件中记录的配置方法；10 . 06.2020，12，6 . 2数据库的物理组织，例如MSSQLServer2000，数据库是主数据文件：* .MDF辅助数据文件：* .NDF日志文件：* .LDF这些信息存储在sysfiles系统表中。在MSSQLServer2000中，一个表中的记录是堆(Heap):具有无序集群集索引的表(b树文件结构):有序10.06.2020，13，6.2数据库中的物理组织，物理组织中的对象元数据数据统计信息索引日志物理组织中的目标存储效率更高，存储空间更低。访问效率高、速度快、成本低，从而节省了访问时间。10.06.2020，14，6.3确定物理设计的内容，确定物理设计的内容数据的存储结构，选择DBMS.确定数据的物理分布(包括数据分割)；选择数据的访问路径，即索引设计。调整和调整资料库的效能，例如调整DBMS中某些选项和参数的设定值。物理设计的特征不是直接面向最终用户。最终用户不需要了解物理设计的细节。物理设计可以在用户理解的方便性下使用。10.06.2020，15，6.4物理设计的目标之一是提高数据库的性能，特别是满足关键应用程序的性能要求，其次是有效地利用存储空间。在这两个目标中，第一个目标更加重要。性能仍然是当今数据库系统的弱点，而存储介质越来越便宜。10.06.2020，16，6.5数据的存储结构、数据库文件组织和结构：按数据、索引和日志组织文件；数据库文件逻辑上是页面的集合。记录的组织和结构文件中记录的组织包括堆、散列、群集、顺序和b树类记录的各种形式。即，混合长记录的长记录、10.06.2020，17、确定数据存储结构的过程是选择哪个DBMS的过程。这意味着用于网格分层关系集中分布式并行移动的XML (db 23360双引擎)，6.5数据的存储结构在确定DBMS后将确定数据库的存储结构。数据库设计者在这方面可以做的事情是有限的。某些DBMS(如Createcluster、createindex等)通过10.06.2020，18，6.5数据的存储结构确定存储结构关键元素的访问时间保持成本维护存储空间利用率数据库设计人员往往在这些因素上做出折衷，典型的DBMS也具有用户选择的灵活性。例如，群集将相关记录集中在物理块或物理相邻区域。为什么需要10.06.2020，19，6.6数据的访问路径，访问路径？数据库必须支持多个用户的各种应用程序，因此必须提供多个用于数据访问的门户。这意味着必须为存储在磁盘上的同一数据提供多个访问路径。访问路径的实现方法索引方法：INDEXB树索引方法是关系数据库的经典索引访问方法，非常常用。丛集集合方法：丛集(Oracle)杂凑方法：杂凑(记忆体/外部储存)、10.06.2020，20，6.6资料的存取路径、关联式资料库中存取路径的特性存取路径，以及资料已分离且对使用者不可见；访问路径可以由用户创建、删除，也可以由系统动态创建和删除。例如，DBMS中的查询优化程序可以在运行查询时根据优化策略自动创建索引，从而提高查询执行效率。访问路径的物理结构通常是顺序文件、b树文件或散列文件的形式。10.06.2020，21，6.7物理设计的相关因素、应用要求的事务的内容以及事务发生的频率如何？应用程序要求如何随着应用程序环境的变化而变化？数据特性数据库中特性值的分布、记录长度和数目等：数据的特性如何随着数据库状态和应用要求的变化而变化？但是，在数据库设计的开始阶段，很难准确估计数据的特性。，还应考虑10.06.2020，22，6.7物理设计的相关因素，以及数据库物理设计中DBMS、操作系统和计算机硬件的特征。DBMS只是整个计算机系统负载的一部分。DBS的性能不仅取决于数据库设计，还取决于计算机系统运行的环境，即计算机系统是单用户还是多用户。数据库系统是分布式的还是集中式的？磁盘是专用于数据库系统，还是在系统范围内共享？这些问题包括10 . 06 . 2020、23、6.7物理设计相关因素，以及在物理设计协调期间执行数据库物理设计时可以选择的方案。例如，选择各种文件结构和访问路径可以创建庞大的组合。想尽一切办法找最好的设计是不可能的。数据库设计与常规产品的设计不同。数据库设计仅提供一个初始设计，并在数据库运行时根据用户的需求和实际情况不断调整。过分追求所谓正确的设计，想成功一次，不符合数据库应用程序的特点。10.06.2020，24，6.7物理设计相关因素，物理设计过程中不断变化的需求在整个应用程序开发中运行。物理设计是螺旋上升的过程，当然也有重复，即全面重复的情况。物理设计的工具提供了工具，直到最近，DBMS才能帮助人们对数据库进行物理设计和调整。Microsoft的SQLServer具有优化向导，可提供有关创建和删除索引的建议案。IBMDB2V6还具有协调向导，该向导提供OracleExpert建议的全局参数值。10.06.2020，25，如国家人口查询系统，10.06.2020，26，国家人口查询系统，问题说明公安部准备收集全国各省的人口基本信息，目前持有身份证的每个16岁以上中华人民共和国公民的基本信息由两部分组成。文本信息：约150K字节的图像信息：构建约50K字节的系统：企业、学校、政府、酒店和其他.系统的主要功能是按条件查询。系统中的数据不经常更新！10.06.2020，27，国家人口查询系统，设计问题对于这些非常简单的查询系统，你认为数据库设计的困难是什么？10.06.2020，28，国家人口查询系统，庞大信息的问题系统，如果只包含13万人口的信息，系统设计将更加简单；假设数据库将全国13亿人口的信息存入系统，那么这个数据库的容量是多少？数量变化引起的质变化系统的响应速度问题：要在很短的时间内应对每个事务系统的吞吐量问题，需要在单位时间内处理大量事务，10.06.2020，29，全国人口查询系统，采用什么硬件结构？由于同时访问此系统的并发用户很多，为了保证用户查询的响应时间，系统必须支持并行计算。因此，可以使用支持并行计算的大型计算机。IBM的大型机群集系统还考虑了系统总线吞吐量和磁盘阵列I/O吞吐量。10.06.2020，30，全国人口查询系统，选择什么DBMS？您是否有这样的商业DBMS来管理容量高达数百t的数据？ORACLE声称可以管理1024TB的数据库，但实际使用的最大数据库之一只有5-15tb。SQLSERVER声称可以管理1048516TB的数据库，但是当前最大的数据库是JimGray.解决方案必须将这些数据放在数十个数据库管理系统上，而不是放在DBMS下的数十个数据库中。必须选择支持数据分布和并行计算，且具有良好数据分割功能的数据库管理系统。10.06.2020，31，全国人口查询系统，全国31个省(惇)的数据分布和划分自然地是31个DBMSs构成的数据分布。一个省的数据库系统可以根据性别和年龄等特性将数据保存在单独的磁盘上。查询系统可以充分利用数据分配和分区来满足性能要求！例如“查找名为冯建华的男性青年”、索引？10.06.2020，32，如何在全国人口普查系统、31个独立数据库系统上使用应用程序逻辑，为程序员提供更好