考研-數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)試e29c169a-6fec498d87f5cf52a37779f

DatabasesystemandDesign

(summary)

Jin-MinYang(楊金民）

2016.05課程教學(xué)內(nèi)容關(guān)系數(shù)據(jù)模型(Relationaldatamodel);數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(Architecture);數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中要解決的問(wèn)題技術(shù)：數(shù)據(jù)正確性問(wèn)題:無(wú)故障，有故障數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（業(yè)務(wù)需求獲取，ER建模，范式驗(yàn)證）;事務(wù)處理和故障恢復(fù);數(shù)據(jù)處理性能(Performance)問(wèn)題；數(shù)據(jù)操作的簡(jiǎn)單性(simplicity)問(wèn)題；數(shù)據(jù)完整性（integrity)問(wèn)題數(shù)據(jù)安全性(Security)問(wèn)題；SQLdata操作DML；添加，刪除，修改，查詢，統(tǒng)計(jì)（5種）SchemaDDL：創(chuàng)建，刪除，修改；完整性DDL：主鍵，外鍵，域，業(yè)務(wù)規(guī)則；(觸發(fā)器，存儲(chǔ)過(guò)程)；操作簡(jiǎn)單性DDL：view,Storedprocedure（存儲(chǔ)過(guò)程）安全性DDL:view,user/role,object,privilege事物DDL：transactionmit；數(shù)據(jù)庫(kù)備份性能DDL：創(chuàng)建索引index,表數(shù)據(jù)的磁盤空間分配；Browser數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)DBMSWebHTTPHTMLODBC,JDBCSQLServlet

SELECTename,salaryFROMEmployeeHost,Port,Server,DatabaseDatabaseDriver,Connection,Statement,ResultSet,schemaCorrectness,performance,simplicity,share,securityInterfaceandLanguage數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)DBMS軟件五大問(wèn)題的處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)體對(duì)象：數(shù)據(jù)類型，表完整性約束規(guī)則：觸發(fā)器視圖，存儲(chǔ)過(guò)程索引，

安全控制:用戶，角色，權(quán)限SQLresult1234Thecollectionofrelations關(guān)系的模式:

關(guān)系名;

屬性集(名字,域);

約束;關(guān)系數(shù)據(jù)模型(重點(diǎn)內(nèi)容)數(shù)據(jù)模型的定義：描述有關(guān)一個(gè)組織機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以及對(duì)數(shù)據(jù)的限定，的概念集。數(shù)據(jù)模型有三大組成部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：二維表；數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)系，模式，元組，基，度；數(shù)據(jù)運(yùn)算：關(guān)系代數(shù):

σ,Π,∪，－，×，?，∩,÷；數(shù)據(jù)完整性：主鍵約束，外鍵約束，域約束，業(yè)務(wù)規(guī)則約束；.建立數(shù)據(jù)模型的目的：精準(zhǔn)地表達(dá)數(shù)據(jù)，在理解和把握數(shù)據(jù)方面好相互交流；為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性建立基礎(chǔ);關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)模式(schema)：

存儲(chǔ)在系統(tǒng)目錄\數(shù)據(jù)字典數(shù)\據(jù)目錄(systemcatalog/datadictionary/datadirectory)中.數(shù)據(jù)(data)：存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；SQL：DDL,DML(重點(diǎn)內(nèi)容)數(shù)據(jù)操作:add(添加);delete(刪除);modify(修改);query(查詢);statistics(統(tǒng)計(jì));Schema的定義；子查詢（嵌套查詢）級(jí)聯(lián)子查詢；關(guān)聯(lián)子查詢表的定義有很好的知識(shí)覆蓋性：對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的領(lǐng)悟；

DDL；完整性約束；DDLCREATETABLEBooking(hotelNoVARCHAR(4),guestIdVARCHAR(12)NOTNULL,dateFromDATE,dateToDATE

NOTNULL,roomNoCHAR(4),

PRIMARYKEY(hotelNo,roomNo,dateFrom)

FOREIGNKEYhotelNo,roomNoREFERENCESroom(hotelNo,roomNo)

FOREIGNKEYguestIdREFERENCESguest(guestId)

CHECK(dateTo>=dateFrom))業(yè)務(wù)規(guī)則：1）某個(gè)房間的預(yù)訂時(shí)間段不能出現(xiàn)重疊；2）一個(gè)學(xué)生在一個(gè)學(xué)期選修的課程不能超過(guò)25學(xué)分；SQLReferentialIntegrityStudentNamestudentNosexbirthdateMike2008043101male1990/12/14Tom2008043214female1992/02/21Mary2008043332female1988/07/09EnrollstudentNocourseNosemestergrade20080433324308032010/019020080431014303172009/015620080431014303172008/025620080433324300072004/027720080433324306012000/018720080431014303172002/0256在Student表中的某一行記錄：1）修改的其主關(guān)鍵字studentNo；2）刪除某一行記錄；3）插入一行新記錄；1)CASCADE2)SETNULL3)NOACTION數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)單個(gè)用戶1識(shí)別歸納提煉單個(gè)用戶nER建模關(guān)系模型合理的關(guān)系模型用戶視圖1用戶視圖n變換規(guī)范化在DBMS中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析文檔需求發(fā)現(xiàn)技巧視圖存儲(chǔ)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程需求說(shuō)明ERmodellingRelationmodelTargetdatabase概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì);邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì);物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì);ER建模(重點(diǎn)內(nèi)容)概念:實(shí)體(Entity)：強(qiáng)實(shí)體，弱實(shí)體；關(guān)系(Relationship);屬性(Attribute);約束(Constraints):對(duì)實(shí)體的約束:實(shí)體實(shí)例的標(biāo)識(shí)：主鍵;對(duì)關(guān)系的約束:度：二元關(guān)系，多元關(guān)系；1對(duì)1關(guān)系，1對(duì)多關(guān)系，多對(duì)多關(guān)系(參與..基);符號(hào);IdentifyentityStudentCollegeCourseTeacherIdentifyrelationshipStudentCollegeCourseTeacherOfferTeachEnrollHasHasIdentifyrelationshipStudentCollegeCourseTeacherOfferTeachEnrollHasHasRoute1Route2Route3Teach?Enroll=route1;ButHas?Hasroute2;Has?OfferTeach;IdentifyattributeStudentsNamesIdsexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeNamelocationcNamecIdhourstextbooktNametIdsexrankemails[1..2]EnrollHassemestergradesemesterclassroomHasIdentifyentityprimarykeyStudentsNamesId{PK}sexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeName{PK}

locationcNamecId{PK}hourstextbooktNametId{PK}sexrankemails[1..3]EnrollHassemestergradesemesterclassroomHasIdentifyrelationshipparticipationandcardinalityStudentsNamesId{PK}sexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeName{PK}locationcNamecId{PK}hourstextbooktNametId{PK}sexrankemails[1..3]EnrollHassemestergradesemesterclassroom0..*Has0..*1..*0..*1..11..*1..*1..10..*1..1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)合理性驗(yàn)證(重點(diǎn)內(nèi)容)

問(wèn)題：數(shù)據(jù)冗余和更新異常；把一個(gè)關(guān)系分解成2個(gè)或者多個(gè)關(guān)系時(shí)：無(wú)損聯(lián)接性：對(duì)分解后的關(guān)系做聯(lián)接運(yùn)算，以重構(gòu)分解前的關(guān)系時(shí)，重構(gòu)出的元組數(shù)不能多，也不能少，要?jiǎng)偤孟嗤?；依賴保留性：分解前的關(guān)系中的屬性間的函數(shù)依賴關(guān)系，在分解后的關(guān)系中依然保留；函數(shù)依賴?yán)碚摷捌鋺?yīng)用(重點(diǎn)內(nèi)容)

已知：對(duì)于一個(gè)關(guān)系R,它的屬性集合A＝(A1,A2,…,An)，有函數(shù)依賴集F={X1→Y1,…,Xj→Yj},其中Xk

A，Yk

A，1ki；基本要求：求屬性集合X的閉包X＋F；求函數(shù)依賴集合F的閉包F＋；判斷屬性集X是否是R的候選鍵；求屬性集合X的閉包X＋F算法：LetX+=XRepeat

檢查F中的每一個(gè)FD，如果它的左邊是X+的子集，那么就把該FD的右邊中的屬性添加到X+.Until(X+

不改變，或者X+

包含了R的所有屬性)例子：R(A,B,C,D,E,G)F={A→B,C,C→D,D→G}計(jì)算{A}+F:{A}+={A}(初始步){A}+={A,B,C}(運(yùn)用函數(shù)依賴：A→B,C){A}+={A,B,C,D}(運(yùn)用函數(shù)依賴：C→D){A}+={A,B,C,D,G}(運(yùn)用函數(shù)依賴：D→G)求屬性集合X的閉包X＋F{C}+F={C,D,G}{E,G}+F={E,G}計(jì)算F＋已知：R(A,B,C,D)F={A→B,C,C→D}計(jì)算F+:須要分別計(jì)算:{A}+F,{B}+F,{C}+F,{D}+F{A,B}+F,{A,C}+F,{A,D}+F,{B,C}+F,{B,D}+F,{C,D}+F{A,B,C}+F,{A,B,D}+F,{A,C,D}+F,{B,C,D}+F

并不須要計(jì)算{A,B,C,D}+F

首先計(jì)算只包含一個(gè)屬性的屬性集的閉包:{A}+={A,B,C,D}；{B}+={B}；{C}+={C,D}；{D}+={D}

得出新的函數(shù)依賴FD:A→D計(jì)算F＋

接下來(lái)計(jì)算包含兩個(gè)屬性的屬性集的閉包:

并不需要計(jì)算{A,B}+,{A,C}+,{A,D}+

因?yàn)閧A}+

包含了R的所有屬性.

得到新的函數(shù)依賴:A,B→C;A,B→D;A,C→B;A,C→D;A,D→B;A,D→C

計(jì)算：{B,C}+={B,C,D},{B,D}+={B,D},{C,D}+={C,D}得到新的FD:B,C→D

再計(jì)算包含三個(gè)屬性的屬性集的閉包:并不需要計(jì)算{A,B,C}+,{A,B,D}+,{A,C,D}+.得到新的FDs:A,B,C→D;A,B,D→C;A,C,D→B計(jì)算：{B,C,D}+={B,C,D}.無(wú)新的FDs.計(jì)算F＋于是得到所有的FDs:F+={A→B,C;C→D;A→D;B,C→D;A,B→C;A,B→D;A,C→B;A,C→D;A,D→B;A,D→C;A,B,C→D;A,B,D→C;A,C,D→B}判斷屬性集Xk是否是R的候選鍵的方法對(duì)于關(guān)系R，它的屬性集合A，函數(shù)依賴集F，對(duì)于屬性集合Xk，Xk

A：

如果Xk+=A；然后計(jì)算Xk的所有真子集的閉包，如果它們都不等于A；那么Xk是R的候選鍵，否則不是；范式(重點(diǎn)內(nèi)容)

1NF到3NF都具有依賴保留性，而BCNF則不能保證依賴保留性滿足3NF而不滿足BCNF的基本條件是：至少有兩個(gè)或以上的組合性候選鍵；候選鍵之間存在交集，即它們之間有公共屬性。滿足3NF而不滿足BCNF的情況非常少見；4NF和5NF分別對(duì)應(yīng)FanTrap，和ChasmTrap。分解時(shí)，將一個(gè)關(guān)系分解成兩個(gè)關(guān)系時(shí)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)損聯(lián)接性。還不夠，要分解成三個(gè)關(guān)系。PhysicalDatabaseDesignImplementlogicaldatamodelbycreatingtables;用戶操作簡(jiǎn)單性設(shè)計(jì)：為每類用戶的

view,storedprocedure;安全性設(shè)計(jì):Designrole/user,privilege,object;完整性設(shè)計(jì)：Designenterpriseconstraints;故障恢復(fù)設(shè)計(jì):Determinelogdisk

anddatabasedisk

andfile;Checkpointinterval;Database

dumpscheme;性能提升設(shè)計(jì):determineindexes;每個(gè)表的初始磁盤空間，增量磁盤空間Considertheintroductionofcontrolledredundancy;SecuritySELECT-theusercanretrievedatafromtableINSERT-theusercaninsertdataintotableUPDATE-theusercanmodifydatainthetableDELETE-theusercandeletedata(rows)fromthetableREFERENCES-theabilitytoreferencecolumnsofanamedtableinintegrityconstraintsUSAGE-theabilitytousedomains,charactersets,andtranslations(i.e.otherdatabaseobjectsbesidestables)Notes: INSERT,UPDATEandREFERENCEScanberestrictedtocertaincolumns. Whenausercreatesatable,theyetheownerandhavefullprivilegesonthetable.數(shù)據(jù)庫(kù)性能度量指標(biāo):- 事務(wù)吞吐量(Transactionthroughput):

單位時(shí)間中能夠處理的交易(事務(wù))數(shù)量.- 響應(yīng)時(shí)間(Responsetime):

完成單個(gè)交易所用的時(shí)間.

提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能的方法方法1:排序;方法2:索引（哈希索引）；方法3:連續(xù)的磁盤存儲(chǔ);方法4:分類、聚簇;方法5:減少聯(lián)接;方法6:內(nèi)存緩沖;方法7:并發(fā)執(zhí)行;方法8:查詢優(yōu)化;方法9:日志和數(shù)據(jù)分盤存儲(chǔ)；系統(tǒng)故障事務(wù)故障(Transactionfailure):邏輯故障(Logicalerrors),例如:dividedby0.余額不允許為負(fù)；系統(tǒng)崩潰故障(Systemcrash):停電、硬件故障；磁盤故障(Diskfailure)災(zāi)難故障：地震，恐怖襲擊，火災(zāi)事務(wù)的五個(gè)狀態(tài)Active活動(dòng)PartiallyCommitted部分提交Failed不成功Committed提交Aborted放棄事務(wù)的ACID屬性原子性（Atomicity）：一個(gè)事務(wù)中的操作要求要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行.一致性（Consistency）：在外部看來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)總是正確的.隔離性（Isolation）：盡管多個(gè)事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行，但從外部看來(lái)，具有多個(gè)事務(wù)串行執(zhí)行的效果；持久性（Durability）：一個(gè)事務(wù)一旦提交了，即使隨后發(fā)生故障，其結(jié)果在數(shù)據(jù)庫(kù)中不會(huì)丟失；FaultrecoveryindatabaseDatabaseDiskDatabaseBufferPrivateBuffermemoryWriteReadCPULogDiskLogBufferArchivalDiskANSI/SPARC數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)邏輯和概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)用戶A應(yīng)用A用戶B應(yīng)用B用戶C應(yīng)用C用戶D應(yīng)用D用戶E應(yīng)用E外模式1外模式2外模式3模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)ExternalViewLogicalViewInternalView數(shù)據(jù)處理的層次架構(gòu)4layers(層):DiskFilesystemdatabasesystemBytestream不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊tableFormattedvisualizationformdatapresentation層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序存儲(chǔ)過(guò)程視圖表數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)知識(shí)簡(jiǎn)單了解數(shù)據(jù)庫(kù)常識(shí)編程人員，普通用戶數(shù)學(xué)、軟件天才少多倒立金字塔Dataaccessmanager體系結(jié)構(gòu)DBMS2Database2SQL應(yīng)用程序DBMS1Databa