数据库——第一次讨论

数据库原理及应用
第一次讨论课
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1、学校有若干个系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有 若干教师，每个教师只教一门课，每门课可由多个教师教；每个 班有若干个学生，每个学生选修若干课程，每门课程可由若干学 生选修。请用ER图画出该学校的概念模型。
2、某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件 可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件 所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库 中，原材料按照类别放在若干仓库中。请用 E 一 R 图画出此工 厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。 3、试述层次模型的概念，举出一个层次模型的实例。
教员学生层次数据库模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
库，从容量、规模、功能、应 用安全性和价格等方面来谈谈 对该数据库的认识。
• 数据库服务器作为业务系统的核心，具有业务量大、存储数据 量大等特点。它承担着业务数据的存储和处理任务，因此关键数 据库服务器的选择就显得尤为重要。服务器的可靠性和可用性是 首要的需求，其次是数据处理能力和安全性，然后是可扩展性和 可管理性。 • 根据应用类型和规模的不同，数据库对于服务器的性能要求 也不一样。如对于大型数据库(ERP, OLTP, data mart)来说， 服务器往往仅用来运行数据库，或仅运行单一的应用。数据库的 容量在1TB以上，需要有较高的CPU处理能力，大容量内存为数 据缓存服务，并需要很好的IO性能，使用这类应用时，通常需 要有较高的CPU主频。那么，具体到某个行业甚至某个项目，数 据库服务器该如何选择呢?
4)安全性原则 服务器处理的大都是相关系统的核心数据，其上存放和运行着关键的交易和重 要的数据。这些交易和数据对于拥有者来说是一笔重要的资产，他们的安全性就非 常敏感。服务器的安全性与系统的整体安全性密不可分，如：网络系统的安全、数 据加密、密码体制等。服务器需要在其自身，包括软硬件，都应该从安全的角度上 设计考虑，在借助于外界的安全设施保障下，更要保证本身的高安全性。
3)可扩展性原则 保证所选购的服务器具有优秀的可扩展性原则。因为服务器是所有系统处理的 核心，要求具有大数据吞吐速率，包括：I/O速率和网络通讯速率，而且服务器需 要能够处理一定时期的业务发展所带来的数据量，需要服务器能够在相应时间对其 自身根据业务发展的需要进行相应的升级，如：CPU型号升级、内存扩大、硬盘扩 大、更换网卡、增加终端数目、挂接磁盘阵列或与其他服务器组成对集中数据的并 发访问的集群系统等。这都需要所选购的服务器在整体上具有一个良好的可扩充余 地。一般数据库和计费应用服务器在大型计费系统的设计中就会采用集群方式来增 加可靠性，其中挂接的磁盘存储系统，根据数据量和投资考虑，可以采用DAS、 NAS或SAN等实现技术。
5)可管理性原则 服务器既是核心又是系统整体中的一个节点部分，就像网络系统需要进行管理 维护一样，也需要对服务器进行有效的管理。这需要服务器的软硬件对标准的管理 系统支持，尤其是其上的操作系统，也包括一些重要的系统部件。
为了让大家对上述原则有更清晰的认识，下面我们以金保工程某省级数据 中心交换区数据层服务器为例，来详细阐述其数据库服务器选型的方法。 省级数据中心交换区数据层服务器中作为社会保险关系异地转移、离退休 人员异地数据交换和异地就医数据交换的数据库服务器，支持在职人员社会保 险关系跨市转移的信息交换，以及异地领取养老金相关信息(如人员的基本状况、 支付标准、生存状况等)的交换，同时保存死亡信息和公共服务信息、临时缓存 宏观决策上报数据和基金监管信息。考虑其作为中央、省、市三级数据中心信 息交换的枢纽，所支撑应用的关键性，应采用高端服务器系统，具体配置要求 如下： 1)服务器处理能力 为支持本省的异地转移、异地就医和异地领取养老金等业务，需要较高的交 易数据处理能力。TPC计算如下： 假设全省参保总人数C=980万，交易日平均交易人数比例a1=1‰，每笔交易 对应数据库事务数a2=5，则： 每日实际交易量M= C×a1×a2;交易日集中交易 时间T=120分钟;交易日集中期内交易量比例Ct=80%;基准TPC指标值对应实际交 易值的比例M0=6:1;CPU处理能力余量M1=30%-45%，取35%;3年内每年处理能 力增长率P=30%。 根据经验公式计算得出TPC=(M×M0×Ct/(T×(1-M1)) ×(1+30%)3=89,435。 也就是说，服务器选型应该考虑采用TPC值不低于100,000的高端服务器系统配 置。
2、某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用 在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件所用的材 料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按 照类别放在若干仓库中。请用 E 一 R 图画出此工厂产品、零件、材 料、仓库的概念模型。
3、试述层次模型的概念，举出一个层次模型的实例。
4、查询资料，选择一种数据库，从容量、规模、功能、应用安全 性和价格等方面来谈谈对该数据库的认识。
1、学校有若干个系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干 教师，每个教师只教一门课，每门课可由多个教师教；每个班有若干 个学生，每个学生选修若干课程，每门课程可由若干学生选修。请用 ER图画出该学校的概念模型。
数据库服务器选型五个原则 首先，数据库服务器选型应该遵循以下几个原则：
1)高性能原则 保证所选购的服务器，不仅能够满足运营系统的运行和业务处理的需 要，而且能够满足一定时期的业务量增长的需要。一般可以根据经验公式 计算出所需的服务器TpmC值，然后比较各服务器厂商和TPC组织公布的TpmC 值，选择相应的机型。同时，用服务器的市场价/报价除去计算出来的TpmC 值得出单位TpmC值的价格，进而选择高性能价格比的服务器。 2)可靠性原则 可靠性原则是所有选择设备和系统中首要考虑的，尤其是在大型的、 有大量处理要求的、需要长期运行的系统。考虑服务器系统的可靠性，不 仅要考虑服务器单个节点的可靠性或稳定性，而且要考虑服务器与相关辅 助系统之间连接的整体可靠性，如：网络系统、安全系统、远程打印系统 等。在必要时，还应考虑对关键服务器采用集群技术，如：双机热备份或 集群并行访问技术，甚至采用可能的完全容错机。 比如，要保证系统(硬件和操作系统)在99.98%的时间内都能够正常运 作(包括维修时间)，则故障停机时间六个月不得超过0.5个小时。服务器需 7×24小时连续运行，因而要求其具有很高的安全可靠性。系统整机平均无 故障时间(MTBF)不低于80000小时。服务器如出现CPU损坏或其它机械故障， 都能在20分钟内由备用的CPU和机器自动代替工作，无须人员操作，保证数 据完整。
2)内存容量 根据经验和类似业务量和环境，内存容量应为1G/CPU×CPU数，从目前主流 硬件厂商的指标来看，TPC值要达到100，000，一般需要配置8个CPU，因此内存 建议配置8GB。 3)总线I/O带宽 在高CPU、大容量内存的配置下，必须要求主机系统总线带宽、I/O总线带宽 都达到很高，否则，系统性能将形成瓶颈。 4)存储容量 交换区平均数据量为164.8GB，峰值数据量为164.8GB×1.5，考虑0.2倍的 数据库索引和系统占用空间;作RAID保护后60%存储利用率;以后数据增长，需提 供30%的数据扩充能力等因素，总存储容量约为： 164.8×1.5×1.2/60%/70%=706GB，采用SAN中的光纤通道阵列作为数据存储。 5)可靠性、扩展性等 由于作为生产型数据库服务器，支持异地经办业务，属于实时性服务，该服 务器系统在可靠性方面要求较高，可靠性必须达到99.99%以上，提供全年7×24 的可用性，配置为双机集群方式。系统采用多部件的冗余结构设计，具有高速差 错校验和纠错的存储器，并有监控和诊断功能。 因此，对于服务器的选型，首先需对其业务系统的业务类型、业务复杂度等 方面做系统的需求分析，其后根据需求在数据容量、数据处理的强度等方面进行 估算，并兼顾服务器的可靠性、扩展性、安全性、可管理性等方面综合考虑，完 成最终的产品选型。