数据库物理设计
数据库物理设计(共93张PPT)
班主任
管理
班级
上课
教室
指导
组成
宿舍
住宿 性别 拥有 学生
归档
档案材料
课程管理的E-R图
教室
开设
课程
选修
学生
讲授
成绩
教学
教科书
教师
6.3.3E-R图的集成（1）
• 不同设计人员进行局部视图设计，这导 致各分E-R图之间存在许多不一致的地方 ，因此着力消除冲突是主要工作与关键 所在
属性域冲突：属性值的类型、取值范围 、取值集合不同
2.班主任改为教师后，教室和学生之间的联系为两类，因为“指导”包含 在“教学”中，所以综合为教学联系
3.性别在学籍管理为实体，在课程管理中为属性，合并后只能作 为实体，否则无法与宿舍实体发生联系
4.二者中学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综 合并重新调整次序。
6.3.3E-R图的修改与重构（1）
• 在多层数据流图中选择一个适当层次的 数据流图，让每一部分对应一个局部应 用，因为中层的数据流图能较好地反映 系统中各局部应用的子系统组成，所以 一般作为分E-R图的依据
• 参照数据流图，标定局部应用中的实体 、实体的属性、标识实体的码，确定实 体之间的联系及其类型。
6.3.2设计分E-R图（2）
数据库设计过程图
数据库运行和维护
数据库实施 数据库物理设计
逻辑结构设计
概念结构设计
需求分析
• 重点是调查、收集与分析用户在数据管 理中的信息要求、处理要求、安全性和 完整性要求
信息要求-用户需从库中获得信息的内容 和性质，存储哪些信息于库中
处理要求-要求完成的功能、响应时间、 方式是批处理还是联机处理
数据库物理结构设计
调整方法：通过数据库管理系统提供的工具或命令修改数据块大小
注意事项：调整数据块大小需要谨慎过大或过小都可能影响数据库的性 能和稳定性
调整数据库文件大小
确定数据库文件大小：根据实际需求确定数据库文件的大小。 调整数据库文件大小：在数据库管理系统中调整数据库文件的大小。 监控数据库文件大小：定期监控数据库文件的大小确保有足够的空间存储数据。 优化数据库文件大小：根据数据库的使用情况优化数据库文件的大小提高数据库的性能。
定义：网络附加存储是一种将存储设备通过以太网连接到计算机网络的 技术
特点：易于管理和维护支持多种操作系统可扩展性强
应用：适用于需要共享大量数据的企业环境如文件服务器、备份系统等
优点：易于部署和管理支持多种协议可扩展性强安全性高
缺点：性能受限于网络带宽可能存在数据安全问题
发展趋势：随着云计算和虚拟化技术的发展NS技术也在不断演进以满 足企业对数据存储和管理的需求。
案例三：某政府机构数据库物理结构设计
案例背景：某政 府机构需要建立 一个高效、可靠 的数据库系统以 支持其业务运营 和决策分析
案例目标：通过 对数据库物理结 构进行合理设计 提高数据库系统 的性能、可靠性 和安全性
案例实施：根据 业务需求和数据 特点对数据库的 存储结构、文件 组织、索引结构 等方面进行详细 设计并采用先进 的技术和工具进 行实现
数据库文件大小
数据库文件大小是指数据库在物理存储设备上所占用的空间大小 数据库文件大小受多种因素影响如数据量、索引、日志文件等 数据库文件大小可以通过数据库管理系统提供的工具进行查询和监控 数据库文件大小过大可能导致性能下降需要定期进行优化和维护
数据库中的物理设计与优化策略
数据库中的物理设计与优化策略数据库是一个存储和管理数据的关键工具，它能够提供高效的数据访问和操作。
在数据库的设计和优化过程中，物理设计和优化策略是不可或缺的部分。
本文将详细探讨数据库中的物理设计和优化策略，并介绍一些常用的技巧和方法。
一、物理设计物理设计是指将逻辑设计转化为实际的存储结构和计算机文件表示方式的过程。
在进行物理设计时，主要考虑以下几个方面：1. 存储结构选择存储结构的选择对数据库的性能有着重要的影响。
常见的存储结构包括堆文件、哈希文件和索引文件。
在选择存储结构时，需要考虑数据的访问模式、数据的大小和访问频率等因素。
2. 数据分区为了提高查询效率和降低存储开销，数据可以在物理上进行分区。
常见的数据分区方法包括水平分区和垂直分区。
水平分区是将表中的数据划分为多个子集，每个子集存储在不同的存储设备上。
垂直分区则是将表的列按照某种规则进行分割，每个分区只包含一部分列。
3. 索引设计索引是提高数据库查询效率的重要手段。
在进行索引设计时，需要考虑到索引的选择和建立。
常用的索引包括B树索引、哈希索引和位图索引。
在选择索引时，需要根据查询的特点和数据的分布情况进行优化。
4. 数据复制和冗余为了提高数据库的可用性和容错性，可以对数据进行复制和冗余。
数据复制是将数据存储在多个节点上，从而实现在某个节点失效时仍能使用其他节点的数据。
冗余是指在不同的地方存储相同的数据，以避免数据的丢失和损坏。
二、优化策略在进行数据库的物理设计后，还需要采取一些优化策略来进一步提高数据库的性能和效率。
以下是一些常用的优化策略：1. 查询优化查询是数据库中最常见的操作。
为了提高查询的效率，可以进行查询优化。
查询优化的方法包括使用合适的索引、优化查询语句、减少查询次数和使用缓存等。
2. 硬件优化硬件配置对数据库的性能有着直接的影响。
可以通过升级硬件、调整硬件参数和提高硬件利用率等方式来进行硬件优化。
例如，增加硬盘容量和带宽、提高CPU的运行速度和内存的大小等。
《数据库的物理设计》课件
磁盘存储器的结构
讲解硬盘的物理结构，如盘片、 磁头和扇区。
硬盘和RAM之间的交 换
介绍硬盘和随机访问存储器 （RAM）之间的数据交换过程。
索引技术
1 索引的概念和作用
解释索引在数据库中的作 用和重要性。
2 常见的索引类型
介绍主键索引、唯一索引 和聚集索引等常见的索引 类型。
3 索引的实现机制
讲解索引底层的实现原理 和数据结构，如B树和哈 希表。
展望未来数据库物理设计的发 展方向和趋势。
数据库安全性的威胁
介绍常见的数据库安全威胁，如 黑客攻击和内部威胁。
数据库安全性的保障措施
讲解保护数据库安全的措施，如 数据加密和访问控制。
总结
数据库物理设计的重 要性
总结数据库物理设计的重要性 和对数据库性能的影响。
ห้องสมุดไป่ตู้
物理设计的实际应用
探讨数据库物理设计在实际项 目中的应用案例。
未来数据库物理设计 发展趋势
数据库的物理设计
本课件将介绍数据库的物理设计，包括软件的三个主要层次、物理设计的重 要性以及目标和任务。
数据库物理结构
数据的物理表示
数据库中存储数据的方式，如二进制编码和数 据类型。
数据库文件组成
数据库文件的内部结构，包括表空间、数据文 件和日志文件。
存储管理
存储器层次结构
介绍存储器的层次结构，包括 寄存器、高速缓存和主存。
查询优化
1
查询优化的基本概念
介绍查询优化的目标和原则，如选择最佳执行计划。
2
查询优化的策略和技术
讲解查询优化器使用的算法和技术，如查询重写和索引选择。
3
最新查询优化技术
介绍最新的查询优化技术，如机器学习和人工智能的应用。
数据库设计物理设计
数据库设计物理设计（原创实用版）目录1.物理设计的概念和目的2.物理设计的主要步骤3.物理设计的关键技术4.物理设计的实际应用案例5.物理设计的发展趋势和未来展望正文数据库设计物理设计是指在逻辑设计的基础上，通过对数据存储结构、存储方式、存取路径、存储空间分配等方面的具体设计，使数据库能够在物理设备上实现高效、安全、可靠的存储和访问。
物理设计的目的是为了提高数据库的性能，包括查询速度、数据存储效率和系统可扩展性。
物理设计的主要步骤包括：数据存储选择、存储结构设计、存取路径设计、存储空间分配和物理优化。
数据存储选择需要根据数据的性质和访问模式，选择合适的存储设备和介质。
存储结构设计则是根据数据的存储需求和访问模式，设计合适的存储结构，如顺序存储、链式存储、索引存储等。
存取路径设计是为了优化数据的存取路径，提高数据的访问速度，通常采用 B 树、索引等技术。
存储空间分配需要合理分配数据存储空间，以提高存储效率和系统性能。
物理优化则是在物理设计的基础上，通过调整存储结构、存取路径等，进一步提高数据库的性能。
物理设计的关键技术包括：存储管理技术、索引技术、缓存技术、数据压缩技术等。
存储管理技术用于管理数据库的存储空间，包括存储分配、存储回收和存储优化等。
索引技术用于提高数据库的查询速度，包括 B 树、哈希索引、全文索引等。
缓存技术用于提高数据库的访问速度，包括页缓存、行缓存、列缓存等。
数据压缩技术用于减小数据库的存储空间，提高存储效率，包括数据压缩、编码技术等。
物理设计的实际应用案例包括：金融行业的客户数据存储、电商行业的订单数据存储、医疗行业的病历数据存储等。
以金融行业的客户数据存储为例，需要设计合适的存储结构和存取路径，以满足频繁的客户信息查询和修改需求。
同时，还需要采用数据压缩和加密技术，保证数据的安全性和隐私性。
物理设计的发展趋势和未来展望包括：大数据时代的存储挑战、云计算环境下的数据存储需求、人工智能和机器学习对数据库物理设计的影响等。
数据库设计物理设计
数据库设计物理设计
数据库的物理设计主要包括以下几方面：
1. 硬件选择：选择适合数据库应用的硬件平台，包括服务器和存储设备。
考虑数据库的规模、性能要求和可靠性需求，选择合适的硬件配置。
2. 存储设备布局：根据数据库的大小和访问模式，确定数据存储的布局。
常见的存储布局包括磁盘阵列(RAID)、分区和表空间划分等。
3. 数据库文件组织方式：确定数据在物理磁盘上的组织方式，包括表空间、数据文件和日志文件等。
可以选择不同的组织方式来满足不同的访问需求，如堆文件组织方式、索引文件组织方式和哈希文件组织方式等。
4. 数据库缓存管理：通过设置数据库缓冲区大小和缓存调度策略来提高数据库的性能。
合理设置缓冲区大小可以避免频繁的磁盘读写，提高查询性能。
5. 数据库备份和恢复策略：制定数据库的备份和恢复策略，包括全量备份、增量备份和差异备份等。
根据业务需求和数据重要性确定备份频率和保留时间。
6. 数据库性能调优：通过对数据库的物理设计进行优化，提高数据库的性能。
可以通过建立合适的索引、优化查询语句和调整参数等方式来达到性能优化的目的。
7. 数据库安全性考虑：通过合理的物理设计来保护数据库的安全性，包括访问控制、权限管理和加密等。
确保只有授权用户可以访问数据库，并且数据在传输和存储过程中得到保护。
综上所述，数据库的物理设计是对数据库进行硬件选择、存储设备布局、文件组织方式、缓存管理、备份和恢复策略、性能调优和安全性考虑等方面的设计和优化。
这些设计和优化可以提高数据库的性能、可靠性和安全性，满足业务需求。
试述数据库物理设计的内容和步骤
试述数据库物理设计的内容和步骤
数据库物理设计是数据库设计的一个重要环节，它涉及到如何将逻辑设计转化为物理存储和管理的实现。
具体而言，数据库物理设计包括以下内容和步骤：
1. 数据库的存储结构设计：数据库的存储结构包括数据表、索引、视图、存储过程等，需要设计它们的物理存储结构，包括数据的存放方式、存储格式、数据组织方式等。
2. 数据库的分区与存储策略设计：为了提高数据库的性能，需
要对数据进行分区存储，可以根据数据的访问频率、访问方式等因素进行分区，同时需要制定存储策略，如数据备份、恢复、压缩等。
3. 数据库的安全设计：数据库需要保护数据的安全性，包括对
数据进行加密、身份验证、访问控制等，需要设计安全策略和措施，确保数据不被非法访问和篡改。
4. 数据库的性能优化设计：数据库的性能优化是数据库物理设
计的一个重要方面，需要考虑到查询性能、并发性能、事务处理性能等因素，设计相应的优化方案。
5. 数据库的容错与可用性设计：当数据库出现故障时，需要设
计容错和恢复策略，以保证数据库的可用性和数据完整性，如数据备份、故障转移、自动恢复等。
以上是数据库物理设计的主要内容和步骤，通过合理的物理设计，可以提高数据库的性能、安全性和可用性，保障数据的完整性和稳定性。
数据库设计-数据库物理设计
第六章 数据库设计
1
一、 确定数据库的物理结构 (1)确定数据的存储结构 确定数据库存储结构时要综合考虑存取时间、存储空间 利用率和维护代价三方面的因素。这三个方面常常是相互矛 盾的.例如消除一切冗余数据虽然能够节约存储空间，但往往 会导致检索代价的增加，因此必须进行权衡，选择一个折中 方案。 许多关系型DBMS都提供了聚簇功能，即为了提高某个属 性（或属性组）的查询速度，把在这个或这些属性上有相同 值的元组集中存放在一个物理块(数据页)中。
第六章 数据库设计 5
目前许多计算机都有多个磁盘，因此进行物理设计时可 以考虑将表和索引分别放在不同的磁盘上，在查询时，由于 两个磁盘驱动器分别在工作，因而可以保证物理读写速度比 较快。也可以将比较大的表分别放在两个磁盘上，以加快存 取速度，这在多用户环境下特别有效。此外还可以将日志文 件与数据库对象（表、索引等）放在不同的磁盘以改进系统 的性能。 （4）确定系统（参数）配置 DBMS产品一般都提供了一些存储分配参数，供设计人员和 DBA对数据库进行物理优化。初始情况下，系统都为这些变量 赋予了合理的缺省值。但是这些值不一定适合每一种应用环 境，在进行物理设计时，需要重新对这些变量赋值以改善系 统的性能。
6.5 数据库物理设计 数据库最终是要存储在物理设备上的。为一个给定的逻 辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（存储结构 与存取方法）的过程，就是数据库的物理设计。 物理结构依赖于给定的DBMS和和硬件系统，因此设计人 员必须充分了解所用DBMS的内部特征，特别是存储结构和存 取方法；充分了解应用环境，特别是应用的处理频率和响应 时间要求；以及充分了解外存设备的特性。 数据库的物理设计通常分为两步： .确定数据库的物理结构 .对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率
数据库物理设计
数据库物理设计在当今数字化的时代，数据库成为了各类信息系统的核心组件。
而数据库物理设计则是构建一个高效、可靠数据库系统的关键环节。
它就像是为数据库打造一个坚实的“身体”，决定了数据库在实际运行中的性能、存储效率和可维护性。
那么，什么是数据库物理设计呢？简单来说，数据库物理设计就是根据数据库的逻辑结构，确定数据库在物理存储设备上的存储结构和存取方法。
这包括选择合适的数据存储结构、确定索引策略、安排数据的存储分布等。
我们先来谈谈数据存储结构的选择。
常见的数据存储结构有顺序存储、链式存储和索引存储等。
顺序存储适合于频繁进行顺序访问的数据，比如一些按照时间顺序产生的数据。
而链式存储则更适合于经常进行插入和删除操作的数据。
索引存储则像是给数据建立了一个“目录”，能够快速定位和访问数据。
索引策略的确定也是物理设计中的重要一环。
索引可以大大提高数据的查询速度，但过多或不当的索引也会带来额外的存储和维护开销。
比如，在经常用于查询、连接和排序的字段上创建索引通常是有益的。
但如果在一个很少使用或者数据量很小的字段上创建索引，可能就不太划算了。
接下来，考虑数据的存储分布。
这包括将数据分布在不同的磁盘、表空间或者分区中。
合理的存储分布可以提高数据的并行访问能力，减少磁盘 I/O 竞争，从而提升数据库的性能。
例如，将访问频率高的数据存储在性能较好的磁盘上，将历史数据或者不常访问的数据存储在相对较慢的存储设备上。
在进行数据库物理设计时，还需要充分考虑数据库的硬件环境。
不同的硬件配置，如磁盘的转速、内存的大小等，都会对数据库的性能产生影响。
如果硬件资源充足，可以采用更复杂但性能更好的设计方案；如果硬件资源有限，就需要在性能和成本之间进行权衡。
另外，数据的备份和恢复策略也是物理设计中不可忽视的一部分。
要制定合理的备份计划，确保在出现故障时能够快速恢复数据，减少数据丢失的风险。
为了让大家更清楚地理解数据库物理设计的重要性，我们来看一个例子。
数据库系统中的物理设计和优化方法
数据库系统中的物理设计和优化方法随着信息技术的发展，越来越多的企业、机构和组织开始采用数据库系统进行数据管理和存储。
数据库系统不仅提高了数据管理的效率和安全性，还可以为企业提供更好的决策支持和数据分析。
然而，在数据库系统的设计和开发中，物理设计和优化方法的正确运用非常重要，能够大大提高数据库系统的性能和效果。
一、物理设计的基本原则物理设计是指根据数据库逻辑设计，采用现有的硬件和操作系统环境来设计数据库系统的存储结构和物理对象。
物理设计的基本原则如下：1. 适当选择存储设备物理设计应该根据数据存储容量和性能需求来选择存储设备。
例如，对于大型数据库系统，应该选择高速硬盘（如RAID）来提高数据库的性能和容量；对于小型数据库系统，可以选择低速、廉价的存储设备来降低成本。
2. 性能优先数据库的性能和效果是物理设计的最重要目标。
为达到最优性能，物理设计应该优化系统的存储结构、存储方式、索引结构和查询性能等方面。
3. 数据安全性物理设计应该考虑数据的安全性。
例如，采用数据备份和恢复功能、嵌入式安全特性、事务控制等技术来保护数据的安全性。
4. 可维护性物理设计应该考虑数据库的可维护性，并且应该能够方便地更新或修改系统而不影响数据的正常使用。
例如，合理的备份和恢复策略、数据库的容量扩展和缩减等都应该是物理设计的考量因素。
二、物理优化的方法物理优化是指通过优化数据库的物理存储结构、访问路径和查询优化等方式来提高数据库的性能和效果。
下面是一些常见的物理优化方法：1. 索引优化索引是物理优化的一个重要环节。
正确地选择、建立和使用索引能够大大提高数据库的查询效率。
索引的优化可以从以下几个方面考虑：(1) 建立合理的索引类型合理的索引类型可以大大提高查询的效率。
例如，表的主键、外键、唯一索引等认为建立适当的索引类型能够提高查询效率。
(2) 建立合理的索引数量并不是每个字段都需要建立索引。
过多的索引会影响数据库的性能，因此应该根据具体情况来选择建立索引。
数据库设计物理设计
数据库设计物理设计摘要：一、数据库设计概述1.数据库设计的重要性2.数据库设计的基本概念二、物理设计1.物理设计的概念2.物理设计的方法3.物理设计的过程4.物理设计的工具5.物理设计的原则6.物理设计与数据库性能三、数据库设计实践1.需求分析与概念设计2.物理设计实施3.数据库实施与维护四、数据库设计的发展趋势1.数据库设计的自动化2.大数据时代的数据库设计3.新技术对数据库设计的影响正文：数据库设计是计算机科学中的一项重要任务，它关系到数据库系统的性能、可靠性和可维护性。
本文将详细介绍数据库设计中的物理设计部分，帮助读者了解物理设计的方法、过程、原则及其实践。
一、数据库设计概述数据库设计包括概念设计和物理设计两个阶段。
概念设计主要是对现实世界进行建模，确定数据库中需要的实体、属性和关系。
物理设计则是在概念设计的基础上，对数据库的存储结构、存储方式、索引、分区等方面进行设计，以满足特定应用场景的需求。
1.数据库设计的重要性一个好的数据库设计能够提高数据的存储效率、查询速度和系统性能。
反之，一个糟糕的数据库设计可能导致数据冗余、查询效率低下，甚至无法满足业务需求。
因此，在进行数据库设计时，需要充分了解业务需求，并根据需求进行合理的设计。
2.数据库设计的基本概念数据库设计的基本概念包括实体、属性、关系、域等。
理解这些概念有助于更好地进行物理设计。
二、物理设计物理设计是数据库设计的第二阶段，主要任务是将概念模型转化为逻辑模型，并进一步确定数据库的存储结构和存储方式。
1.物理设计的概念物理设计主要涉及以下几个方面的内容：- 存储结构：确定数据的存储方式，如行存储、列存储等。
- 存储方式：确定数据在存储结构中的存储方式，如顺序存储、链式存储等。
- 索引：建立数据的快速访问路径，提高查询效率。
- 分区：将数据划分为多个区域，以提高存储效率和查询性能。
2.物理设计的方法物理设计的方法主要有以下几种：- 基于规则的方法：根据业务规则进行物理设计。
数据库物理设计
数据库物理设计阶段
逻辑 设计 阶段
数据库物理设计阶段
确定 数据库的 物理 结构
评价 数据库的 物理 结构
实施 阶段
逻辑 模型
物理 模型
• 1.1选择存储方法
数据库系统一般都是多用户共享系 统，对于同一个关系而言，要建立多条存 储路径才能满足多用户的各种应用需求。
物理设计的任务之一就是选择适当的 存储方法，建立相应的存储路径。
在第五章中已介绍数据库文件的存储 技术，常用的寸取方法有三类：聚集方法， 索引方法，哈希方法。
1.2确定数据库的存储结构 1．数据存放位置的设计
对于有多个磁盘的计算机，可以采用下面几种 存放位置的分配方案。
① 将表和索引分别存放在不同的磁盘上，在查询时， 由于两个磁盘驱动器并行工作，可以提高物理读写 的速度。
数据库原理与应用
数据库物理设计
数据库在实际的物理设备上的存储结构和 存取方法称为数据库的物理结构。为设计好的逻 辑数据模型选择一个符合应用要求的物理结构就 是数据库的物理设计。
数据库的物理结构是与给定的硬件环境和 DBMS软件产品有关的。因此数据库的物 理设计依赖具体的DBMS产品。
数据库的物理设计通常分为两步： （1）确定数据库的物理结构。 （2）评价物理结构，评价的重点是时间 和空间效率。
数据库原理与应用
2．系统配置的设计 DBMS产品一般都提供了一些系统配置变量、
存储分配参数，供设计人员和DBA对数据库进行物 理优化。
系统配置变量和参数很多 ,在物理设计时要根据 应用环境确定这物理结构
评价物理数据库的方法完全依赖于所选 用的DBMS，主要是从定量估算各种方案的 存储空间、存取时间和维护代价入手，对估 算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的 合理的物理结构。如果该结构不符合用户需 求，则需要修改设计。
数据库的物理结构设计
2.6 数据库物理结构设计•数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。
•为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，就是数据库的物理设计。
•充分了解应用环境，详细分析要运行的事务，以获得选择物理数据库设计所需参数•充分了解所用RDBMS的内部特征，特别是系统提供的存取方法和存储结构•关系数据库物理设计的内容–为关系模式选择存取方法(建立存取路径)–设计关系、索引等数据库文件的物理存储结构•物理数据库设计所需参数－数据库查询事务（查询的关系，查询条件所涉及的属性，连接条件所涉及的属性，查询的投影属性）－数据更新事务（被更新的关系，每个关系上的更新操作条件所涉及的属性，修改操作要改变的属性值）－每个事务在各关系上运行的频率和性能要求其他需考虑的问题：目标DBMS支持的特性、功能和选项；主机计算机系统的特性和能力；磁盘存储配置；数据量。
数据库物理设计步骤：1.数据库逻辑模式调整2.文件组织与存取设计3.数据分布设计4.安全模式设计5.确定系统配置6.物理模式评估1数据库逻辑模式调整将与平台无关的描述数据库逻辑结构的关系模式及其视图转换为所选定的具体DBMS平台可支持的基本表和视图，并利用DBMS提供的完整性机制设计定义在基本表上的面向应用的业务规则。
（1) 实现目标数据库基本表和视图遵循目标数据库的语法规则或变通（2)设计基本表业务规则利用目标DBMS提供的Check、断言、触发器等完成完整性约束2文件组织与存取设计（1)分析事务的数据访问特性•使用事务/表交叉引用矩阵，分析系统內重要事务对各基表的访问情况，确定事务访问哪些基本表，对哪些基本表执行了何种操作，并进一步分析各操作涉及到的基本属性表。
将所有事务路径映射到表中；确定哪些表最常被事务访问；分析选出的包含了这些表的事务。
•估计各事务的执行频率，单位时间内事务的执行次数，分析事务中的每个数据访问操作对各个基表的相关属性的操作频率。
数据库的物理设计
数据库的物理设计
数据库物理设计是计算机科学的重要组成部分，它是一种存储和管理大量信息的技术。
物理设计将信息从一种格式转换为另一种格式，并将其存储在磁盘上，以便可以更快地访问它，并将其转换为更有用的形式。
数据库物理设计的主要目标是提高数据库性能和可用性，简化维护和管理，及改善数据库和用户界面。
数据库物理设计的实现需要综合考虑不同类型的数据库，包括关系型数据库、文档型数据库以及非关系型数据库。
关系型数据库物理设计的关键组成部分是索引，它存储数据库表格中各个字段的存储信息，以及表之间的关系；文档型数据库物理设计的关键组成部分是查询优化器，它可以搜索诸如XML文件之类的文档格式；非关系型数据库物理设计的关键组成部分是大规模数据的存储以及存储的改善性能。
此外，数据库物理设计还包括安全性，其主要目标是确保数据安全，防止非授权的访问或更改。
有多种安全措施可以用来实现安全物理设计，例如数据加密和访问控制列表（ACL）。
数据库物理设计也包括备份和恢复方面的技术。
它主要是为了保护数据，以便在系统出现故障时可以进行数据恢复。
备份和恢复的方法可以有效地保护系统数据免受灾难性损坏的影响。
另外，数据库物理设计也可以用来支持多用户系统，允许多个用户同时访问数据库，并且能够控制权限，以便只有授权的用户可以访问特定的数据或执行特定的操作。
总之，数据库物理设计是一个复杂的系统，它不仅要求理解不同类型的数据库，还要考虑诸如索引、查询优化器、安全性以及备份和恢复等技术，以及分布式系统的设计方法。
有了数据库物理设计，公司和组织可以把握商业信息，并将其转换为更具价值的形式。
数据库物理设计是有助于提高企业效益的核心技术。
数据库的物理设计实验报告
数据库的物理设计实验报告一、实验目的：通过本次实验，掌握数据库的物理设计过程，了解数据库的物理结构、存储方式以及索引的设计原理。
二、实验内容：1.数据库物理设计的概念和作用2.数据库的存储方式3.数据库的物理结构4.索引的设计原理三、实验过程：1.数据库物理设计的概念和作用：数据库物理设计是指根据数据库的逻辑设计，确定具体的存储结构以及存储方式，以优化数据库的性能和存储空间。
物理设计的作用包括提高数据库的查询速度，减少存储空间的占用，提高数据库的可靠性等。
2.数据库的存储方式：数据库的存储方式一般有两种，即文件存储和表空间存储。
文件存储是指将数据库的数据和索引存储在操作系统的文件中，表空间存储是指将数据库的数据和索引存储在表空间中。
3.数据库的物理结构：4.索引的设计原理：索引是用于加快数据库查询速度的一种数据结构。
索引分为唯一索引和非唯一索引，唯一索引要求索引列的值是唯一的，非唯一索引则允许索引列的值重复。
索引的设计原理包括以下几点：（1）选择合适的索引列：通常选择经常用于查询的列作为索引列，避免过多的索引列，以提高索引的维护效率。
（2）选择合适的索引类型：根据查询的需求选择适当的索引类型，如B树索引和哈希索引等。
（3）避免过度索引：过多的索引会增加数据库的存储空间和维护成本，同时也会降低数据库的更新速度，因此需要适度控制索引的数量。
四、实验结果与分析：通过本次实验，我们了解了数据库的物理设计过程和原理。
物理设计对于数据库的性能和存储空间至关重要，合理的物理设计能够提高数据库的查询速度和可靠性。
在实际应用中，我们可以根据数据库的查询需求选择合适的存储方式和物理结构，优化数据库的性能。
同时，我们还要合理设计索引，选择合适的索引列和类型，避免过度索引，以提高索引的维护效率。
五、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了数据库的物理设计过程和原理。
物理设计是数据库设计中至关重要的一环，对于数据库的性能和存储空间具有重要影响。
数据库物理设计的内容和步骤
数据库物理设计的内容和步骤数据库物理设计听起来有点高深，其实就像搭建一个房子，得从基础做起，让整个结构牢固又好用。
今天咱们就来聊聊这个过程，轻松点儿，幽默点儿，把这些抽象的概念变得简单易懂。
1. 了解需求首先，咱得明白这个数据库到底要干嘛。
想象一下，你家里的厨房需要什么样的设备，当然得根据你做饭的习惯来决定了。
数据库也是如此，需求分析就是搞清楚数据要怎么存、怎么取。
这个环节最重要的是跟用户沟通，了解他们的实际需求。
听着就像是在给朋友设计一个完美的派对，每个人都有不同的想法，你得把所有的意见都整合起来，才能做出一个大家都满意的方案。
1.1 收集数据需求在这个阶段，得把用户的想法一个个记录下来。
问问他们需要存哪些信息，想要怎样的查询结果。
就像是开餐馆，你得知道客人喜欢吃什么，才能准备相应的菜品。
1.2 确定性能需求除了数据本身，咱们还得考虑性能。
比如，系统需要多快响应用户的请求，是不是要能承载大批量的数据查询？这就好比做一道菜，你得知道火候的掌握，太生了不行，太熟了也不行。
一定要在合适的时间内给出满意的结果。
2. 选择存储结构明白了需求后，接下来就得决定怎么存这些数据了。
这个就像是选房子，有的喜欢高楼大厦，有的喜欢小别墅，各有各的好。
2.1 数据库模型选择数据库模型有很多种，像关系型数据库、非关系型数据库，各有千秋。
关系型数据库就像是个有条理的书架，书本分类明确，取用方便；而非关系型数据库则像是个大杂烩，什么都能放，只要你愿意。
所以，选择哪个模型得看需求和使用场景。
2.2 确定存储方式一旦模型选定，接下来就要考虑数据的存储方式。
这就像你决定了要用书架，接下来就得想想书架的设计和布局。
是横着放还是竖着放，是大本书放上面还是下面，这些都得考虑到。
3. 数据表设计数据表设计可是个关键步骤，这就像是在装修房子。
咱得把每个房间的功能规划好，才能保证日后的使用方便。
3.1 确定表结构在这个环节，你得明确每个表要存哪些字段，字段之间的关系又是怎样的。
数据库物理设计课程设计
数据库物理设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握数据库物理设计的基本概念、方法和技巧，能够独立完成数据库的物理设计。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解数据库物理设计的概念和意义。
（2）掌握数据库物理设计的主要方法和步骤。
（3）熟悉数据库物理设计中常用的技术和工具。
2.技能目标：（1）能够分析数据库的逻辑结构，并进行合理的物理设计。
（2）能够根据实际需求，选择合适的数据库物理设计方法和工具。
（3）能够独立完成数据库的物理设计，并优化性能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和解决问题的能力。
（2）培养学生对数据库技术的兴趣，提高学生的学习积极性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数据库物理设计的基本概念和意义。
2.数据库物理设计的主要方法和步骤。
3.数据库物理设计中常用的技术和工具。
4.数据库物理设计的实际应用案例。
5.数据库物理设计的性能优化。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解数据库物理设计的基本概念、方法和技巧。
2.案例分析法：分析实际应用案例，让学生更好地理解数据库物理设计的方法和技巧。
3.实验法：让学生动手实践，独立完成数据库的物理设计，提高实际操作能力。
4.讨论法：学生进行分组讨论，培养学生的团队合作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版的《数据库物理设计》教材。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和学术论文，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示数据库物理设计的方法和技巧。
4.实验设备：提供充足的服务器资源，让学生能够独立完成数据库的物理设计实验。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化、全过程的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、回答问题等方式，评价学生的学习态度和积极性。
数据库物理设计
数据库物理设计设计的第一步是进行物理数据库表的设计，它不仅考虑功能性需求，还要考虑非功能性需求——响应时间和事务吞吐量。
物理表的设计基于之前分析的E-R模型。
物理数据库设计包括设计域，其中包括它们的数据类型和约束。
还包括对实象的有效访问，可能需要分割类或者合并类，还需要增强性能的技术，比如索引。
一个关系数据库是一组相关的表。
一个表可以表示一个实体类的数据部分。
一般地将E-R模型中的一个实体类对应一张物理表；但是也有很多例外。
为了达到有效访问，可能要将两个或多个实体类合并为一个物理表，即“反规范化”。
一、设计域域是由系统软件比如编程语言或数据库管理系统识别的应用数据的最小单位。
在逻辑数据库设计（E-R模型）期间一般使用术语“属性”，在物理数据库设计期间一般使用术语“域”。
一个属性通常映射到一个域。
然而，也有例外，有时一个属性需要映射为多个域。
如姓名可以映射成“姓”和“名”；逻辑数据库模型（E-R）中的一个组合属性一般也映射成若干个域。
【例1】一个EMPLOYEE关系：EMPLOYEE(Emp_ID，Name，……)其中EMPNAME(雇员姓名)属性可能被表示为两个域: 姓、名：或三个域：LASTNAME、FIRSTNAME和MIDDLEINIT：【例2】组合属性Address (地址〉，可以与主类存放在一张表中，创建为5个域: STATE、PROVINCE、CITY、STREET和ZIP。
在对象关系数据库(如Oracle9i/10g)中，组合属性由类型表示。
例如，NAME和ADDRESS 各自可以被定义为类型。
在关系数据库中没有类型的定义。
二、选择数据类型数据类型是由系统软件识别的表示数据的一种编码模式。
编码模式对系统分析员通常无关紧要，但是存储数据的空间和访问数据所需的速度在数据库设计中很重要。
系统设计员需要熟悉软件可用的数据类型。
如果Java和Oracle交互，它们两个中的数据类型有所不同，如果没有明确地处理，会导致不匹配错误。
数据库物理设计内容
数据库物理设计内容
1. 数据库物理设计，那可真是个技术活！就比如说吧，设计数据库就像给一个大仓库规划布局，你得安排好各种货物的存放位置，对吧？要是设计得不好，找东西时那可就麻烦了！我们得仔细考虑怎么分配存储空间，让数据能快速被找到和使用。
2. 索引的设计也是很重要的一环呢！这就好比给一本书做目录，有了它，你就能快速找到你想要的那部分内容呀。
比如你在一个庞大的客户数据库中找一个特定客户的信息，索引就能让这个过程变得超简单！
3. 数据的存储方式也有讲究哦！难道不是吗？就像把不同的东西用不同的方式摆放，有些可能要紧凑些，有些则需要留些空间。
比如一些经常要修改的数据，就得给它找个合适的“家”。
4. 分区设计呢，哎呀呀，那可真是个巧妙的办法！这就像把一个大房间隔成几个小房间，每个小房间管理自己的那部分东西，效率不是一般高！你想啊，如果一个巨大的数据集，用分区来管理多方便呀！
5. 还有硬件的选择呢，可不能小瞧呀！这就如同你要建房子，你得选好的材料呀。
好的硬件能让数据库跑起来更快更顺畅呢。
6. 数据的备份和恢复设计也是不能马虎的呀！这就像给你的宝贝数据买个保险，万一出了问题，还能找回来呢！你想想，要是数据丢了，那得是多大的灾难！
7. 数据库物理设计还要考虑性能优化哦！这就好比给汽车做保养，让它跑得更快。
像是调整一些参数，让数据处理速度飞起来！
8. 最后呀，数据库物理设计需要我们综合考虑各种因素，要像一个老工匠精心打造一件艺术品一样，一丝不茍！这样才能打造出一个高效、可靠的数据库呀！我的观点就是，认真对待数据库物理设计，它能给我们带来意想不到的效果和便利！。
数据库的物理设计
数据库的物理设计数据库的物理设计是构建高性能数据库系统的关键之一，它涉及数据库技术、数据存储机制、算法与优化等方面。
本文将介绍数据库的物理设计，分为以下几方面：一、数据存储机制数据存储机制决定了数据存储方式和数据存取方式。
它要根据数据库应用的特点，确定数据存储、访问和组织的方法。
一般来说，有三种存储机制：表（tables）、视图（views）和存储过程（stored procedures）。
表是最基本的数据存储结构，它以列的形式存储数据。
视图是存储在数据库中的一种逻辑表结构，它以表格的形式展示数据，它可以用于快速检索数据。
存储过程是一种程序，它可以接受输入参数，并处理它们，然后返回结果。
二、索引索引是构建高性能数据库的关键。
索引是用来加快检索数据的一种结构，可以提高数据库的检索性能。
一般来说，有两种索引方法：B树索引和哈希索引。
B树索引可以有效提高检索数据的速度，但是B树索引本身会消耗大量空间。
哈希索引是构建在表上的一种散列函数，其优势是提供比B树索引更快的检索速度，但是它有较低的检索精度。
根据不同的应用场景，系统设计者可以根据自己的需求来选择不同的索引方法。
三、算法与优化算法与优化是构建高性能数据库系统的另一个关键。
从构建数据库本质上来说，是在确定合适的数据结构、设计合理的索引结构和优化算法上取得最佳匹配。
一套合理的算法可以有效提高数据库系统的性能，比如：排序算法、查找算法、事务处理算法等。
除此之外，还要经常性地进行优化，以提高数据库性能，比如：为查询语句创建索引、分区表、重写查询语句等。
本文介绍了数据库的物理设计，主要涉及数据存储机制、索引技术、算法与优化等方面。
在构建高效的数据库系统时，这些技术都是不可或缺的，需要系统工程师深入了解，根据自己的应用场景进行合理设计。
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6.4 逻辑结构设计
• 逻辑结构设计的步骤
– 将概念结构转化为一般的关系、网状、层次 模型 – 将转化来的关系、网状、层次模型向特定 DBMS支持下的数据模型转换 – 对数据模型进行优化
逻辑结构设计
转化为 一般数 据模型 转化为特 定DBMS 支持下的 据模型 优化模 型
概念结 构设计
数据库 物理设计
管理信息系统
教师管理子系统 学生管理子系统 后勤管理子系统
学籍管理
课程管理
实例（续）
• 学生管理子系统的主要功能：学籍管理 和课程管理。包括：学生报到、入学、 毕业、上课情况管理。通过详细的信息 流程分析和数据收集后，生成该系统的 数据流图。见188-189
6.3概念结构设计
6.3.1概念结构设计方法与步骤
6.1数据库设计的步骤（2）
• 选定参加设计的人员： 数据库分析设计人员-核心，自始至终 用户-重要，需求分析(头)，运行和维护(尾) 程序员-编制程序 操作员-准备软硬件环境
数据库设计过程图
需 求 分 析 构 设 计 计 计 护 设 理 设 和 维 结 构 念 结 物 施 行 概 辑 据 库 实 运 库 逻 数 据 库 数 据 数
E-R图向关系模型的转换（续）
⒊ 一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式， 也可以与n端对应的关系模式合并。 – 2) 与n端对应的关系模式合并 • 合并后关系的属性：在n端关系中加入1端 关系的码和联系本身的属性 • 合并后关系的码：不变 – 可以减少系统中的关系个数，一般情况下更 倾向于采用这种方法
• 消除冗余主要采用分析方法，例如教师工资单里的实 发工资，可以推算 • 消除冗余还可采用规范化理论 例， 学生实体的年龄可由生日推算，属冗余数据 教室实体与班级实体的上课联系可由教室与课程间的 开设联系、课程与学生间的选修联系、学生与班级之 间的组成联系推导出来，属于冗余联系 学生实体中平均成绩可由选修联系中的成绩属性推算， 但经常查询，为维护数据一致性，应设置触发器
班主任 管理 班级 上课 教室
指导
组成
宿舍
住宿
学生
归档
档案材料
对学籍管理E-R草图调整
• 一般，性别应作为学生实体的属性，本 应用中由于宿舍分配与性别有关，依据 准则2-属性不能与其他实体有联系，性别 应作为实体对待 • 数据存储“学生登记表”由手工完成， 有用部分转入学生档案材料中，因此这 里不必作为实体。
⒈ 一个实体型转换为一个关系模式。 – 关系的属性：实体型的属性 – 关系的码：实体型的码
例，学生实体可以转换为如下关系模式： 学生（学号，姓名，出生日期，所在系， 年级，平均成绩） 性别、宿舍、班级、档案材料、教师、课程、教室、 教科书等实体都分别转换为一个关系模式。
学生
学号
姓名
出生 日期
所在系
6.3.2设计分E-R图（3）
• 属性和实体区别的原则： 属性不能再具有需要描述的性质。即为 不可再分的数据项 属性不能与其他实体具有联系。联系只 能发生在实体之间。 能做属性对待尽量作属性。
“职称”分别作为实体和属性
教师 姓名 姓名 性别 职称 住房 教师 评定 职称
性别
分配
学籍管理分E-R图草图
E-R图向关系模型的转换（续）
⒋ 一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式， 也可以与任意一端对应的关系模式合并。 – 1) 转换为一个独立的关系模式 • 关系的属性：与该联系相连的各实体的码 以及联系本身的属性 • 关系的候选码：每个实体的码均是该关系 的候选码
E-R图向关系模型的转换（续）
⒋ 一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式， 也可以与任意一端对应的关系模式合并。 – 2) 与某一端对应的关系模式合并 • 合并后关系的属性：加入对应关系的码和 联系本身的属性 • 合并后关系的码：不变
E-R图向关系模型的转换（续）
例，“管理”联系为1:1联系，可以有三种转换方法： （1）转换为一个独立的关系模式：
学籍管理分E-R图草图调整后
班主任 管理 班级 上课 教室
指导
组成
宿舍
住宿
性别
拥有
学生
归档
档案材料
课程管理的E-R图
教室 开设 课程 选修 成绩 讲授 教学 学生
教科书
教师
6.3.3E-R图的集成（1）
• 不同设计人员进行局部视图设计，这导 致各分E-R图之间存在许多不一致的地方， 因此着力消除冲突是主要工作与关键所 在 • 1.属性冲突-讨论协商解决 属性域冲突：属性值的类型、取值范围、 取值集合不同 属性取值单位冲突
数据存储
数据流 数据流 数据来源 处理 数据输出
• 然后将处理功能分解，不停分解，直至 系统工作过程被表达清楚；数据也逐级 分解，形成若干层次的数据流图。 • 数据流图表达了数据和处理过程的关系 数据借助数据字典描述 处理过程的处理逻辑借助判定表或判定 树来描述
实例：开发学校管理系统
• 高层数据流图
基本E-R图 图 基本 转换规 则 特定 DBMS的 的 特点与限 制
优化方 法如规 范化理 论
逻辑 模型
6.4 逻辑结构设计
6.4.1 E-R图向关系模型的转换 6.4.2 向特定DBMS规定的模型进行转换 6.4.3 数据模型的优化 6.4.4 设计用户子模式
6.4.1 E-R图向关系模型的转换
6.3.2设计分E-R图（2）
• 现实世界中一组具有共同特性和行为的对象可 抽象为一个实体，例，张三、李斯、王五可抽 象为学生实体 • 对象的组成成分可抽象为实体的属性，例，学 号、姓名、年级等可抽象为学生实体的属性， 其中学号为标识实体的码 • 实体与属性很难划分界限。例，系是学生实体 的属性，在需要考虑系主任、教师人数、学生 人数、办公地点时就需要作为实体了。
6.2需求分析 6.2.2需求分析的方法（2）
• 常用的调查方法： 跟班作业 开调查会-用户彼此启发 请专人介绍 询问-专人 设计调查表请用户填写 查阅记录-与原系统有关的数据记录
6.2需求分析
• 分析和表达用户需求的方法主要包括： 自顶向下（SA）和自底向上方法 自顶向下（SA）方法从最上层的系统组 SA 织机构入手，采用逐层分解的方式分析 系统，并用数据流图和数据字典描述系 统 用SA方法做需求分析，设计人员需要把 任何一个系统都抽象为如下形式
学生 选修 成绩
课程 学生的码为学号，课程的码为课程号，选修的属 性为成绩
E-R图向关系模型的转换（续）
⒊ 一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式， 也可以与n端对应的关系模式合并。 – 1) 转换为一个独立的关系模式 • 关系的属性：与该联系相连的各实体的码 以及联系本身的属性 • 关系的码：n端实体的码
6.3.3E-R图的修改与重构（1）
• 修改与重构-消除不必要的冗余信息,生成基 本E-R图 • 冗余数据-可由基本数据导出 • 冗余的实体间联系-可由其它联系导出 冗余信息易破坏数据库的完整性，给数据维 护增加困难，但有时为了提高某些应用的 效率不得不以冗余信息为代价。
6.3.3E-R图的修改与重构（2）
6.2需求分析 6.2.2需求分析的方法（1）
• 调查与初步分析用户需求需四步： 调查组织机构情况：部门组成、职责，为分析 信息流程做准备 调查各部门业务活动情况：输入和使用什么数 据，如何加工处理这些数据，输出什么信息、 到哪里、输出结果的格式 协助用户明确对新系统的要求 确定新系统边界，哪些是计算机完成的功能
第六章 数据库设计
第六章 数据库设计
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 数据库设计概述 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库的物理设计 数据库实施 数据库运行与维护 小结
6.1数据库设计的步骤（1）
• 目前主要采用以逻辑数据库设计和物理数据库 设计为核心的规范设计方法。 逻辑数据库设计-设计全局逻辑结构和每个用户 的局部逻辑结构，将概念结构转换为某个DBMS DBMS 支持的数据模型并优化 物理数据库设计-为逻辑数据模型选一个最适合 应用环境的物理结构，设计数据库的存储结构、 存取方法及其他实现细节
• 转换内容 • 转换原则
E-R图向关系模型的转换（续）
• 转换内容
– E-R图由实体、实体的属性和实体之间的联 系三个要素组成 – 关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合 – 将E-R图转换为关系模型：将实体、实体的 属性和实体之间的联系转化为关系模式。
E-R图向关系模型的转换（续）
• 转换原则
年级
平均 成绩
E-R图向关系模型的转换（续）
⒉ 一个m:n联系转换为一个关系模式。 – 关系的属性：与该联系相连的各实体的码以 及联系本身的属性 – 关系的码：各实体码的组合 例，“选修”联系是一个m:n联系，可以将它转 换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系 的组合码： 选修（学号，课程号，成绩）
6.2需求分析 6.2.1任务
• 重点是调查、收集与分析用户在数据管 理中的信息要求、处理要求、安全性和 完整性要求 信息要求-用户需从库中获得信息的内容 和性质，存储哪些信息于库中 处理要求-要求完成的功能、响应时间、 方式是批处理还是联机处理
6.2需求分析 6.2.1任务
• 困难在： 用户缺少计算机知识，无法准确表达自 己的需求，需求往往不断变化 设计人员缺乏用户的专业知识，不易理 解甚至误解用户的需求。 软硬件技术的出现会使用户需求发生变 化
6.3.3E-R图的集成（2）
• 2.命名冲突-讨论协商解决 同名异义 异名同义 • 3. 3.结构冲突 同一对象在不同应用中具有不同的抽象-例， “课程”在某一局部应用中当作实体，另一局 部应用中当作属性 解决办法：使同一对象有相同的抽象，遵守前面 的属性原则
6.3.3E-R图的集成（3）