数据库技术及应用-第七章

数据库技术及应用

华中科技大学管理学院

第七章数据库设计

数据库设计过程分为六个阶段：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理设计、数据库实施、数据库运行和维护。本章对这六个阶段依次进行介绍。

主要内容

☐7.1 数据库设计概述

☐7.2 需求分析

☐7.3 概念结构设计

☐7.4 逻辑结构设计

☐7.5 物理设计与实施

☐7.6 数据库的实施

☐7.7 数据库的运行和维护

图7.1 数据库设计的步骤7.1 数据库设计概述

7.2 需求分析

☐需求分析是整个数据库设计过程中最重要的步骤之一，是后继阶段的基础。

☐任务

⏹信息需求；

⏹处理需求；

⏹安全性和完整性要求。

☐方法

⏹问卷调查；

⏹面谈；

⏹阅读；

⏹观察和参加业务实践。

7.2.1需求分析的基本内容

☐1）数据需求分析与数据处理需求分析

⏹辨识应用领域所管理的各类数据项（Data Items）和

数据结构。

⏹明确对各类数据项所需进行的数据访问操作，分析结果

可表示为数据流图（Data Flow Diagram，DFD）

或数据库应支持的各种数据处理事务规范。

⏹数据需求分析得到的各类数据项和数据结构、数据处理

需求分析结果在一起，组成数据字典(DD)。

7.2.1需求分析的基本内容

☐2）业务规则需求分析

⏹业务规则（又称业务处理逻辑、业务逻辑）描

述了应用领域中的业务功能、处理流程和步骤。

⏹业务规则需求反映了数据库的功能、性能需

求，为后续系统设计提供了重要依据。

7.2.1需求分析的基本内容

☐3）其他需求分析

⏹（1）性能需求分析

☐数据操作响应时间；系统吞吐量；允许并发访问的最大用户数。

⏹（2）存储需求分析

☐初始数据库大小和数据库增长速度。

⏹（3）安全性分析需求

☐各类用户的数据视图和视图访问权限；数据库应有的口令保护机制或其他安全认证机制。

⏹（4）备份和恢复需求分析

☐备份时间和备份周期；完全备份还是差异备份等。

7.2.2需求分析的主要工作

☐1）调研分析，确认设计边界

☐2）整理资料，初步确定目标系统的功能和数据结构

☐3）建立数据字典

☐4）需求描述

注意：

☐面谈中要注意用户的一些用词：例如“一般不发生”、“很少发生”、“不这样，就一定不会那样”、“大多

数”、“一般情况下”、“差不多”、“几乎”等词，因为

对于系统来说，即使是发生概率很低的活动、流程，都可能是系统将要具备的功能，需要调查特殊的。

☐调查时，我们应当怀疑一切，并提出这样的问题，诸如“所有事务都是按相同的方法处理？”、“有什么人

可以不按标准价格收费吗？”。

7.3 概念结构设计

☐任务

⏹根据需求分析中得到信息需求，按照特定的方法抽

象和合成的信息结构，即概念结构，其主要目标是

最大限度地满足应用需求。

☐设计方法

⏹一般采用E-R图方法

☐自顶向下

☐自底向上

☐混合策略

7.3.1 概念结构设计的方法与步骤

转换过程示意图

7.4 逻辑结构设计

7.4 逻辑结构设计

逻辑设计过程可分为如上图所示的具体步骤，即：

①初始关系模式设计；

②规范化处理；

③模式评价与修正。

7.5 物理结构设计

☐对于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，称为数据库物理结构设计。

☐物理结构设计的任务是为了有效地实现逻辑模式，确定所采取的存储存储结构和存取方法。

⏹索引存取方法

⏹哈希（HASH）存取方法

⏹聚簇存取方法

7.5 物理结构设计

☐为了提高某个属性（或属性组）的查询速度，把这个或这些属性（称为聚簇码）上具有相同值的元组集中存放在连续的物理块称为聚簇。

☐聚簇功能可以大大提高按聚簇码进行查询的效果。

7.6 数据库实施

☐1）建立实际数据库结构

☐2）数据加载

⏹用具体DBMS提供的数据定义语言和方法将逻辑设计和

物理设计的结果严格地描述出来，建立实际的数据库。

⏹加载一般是通过系统提供的实用程序和自编的专门录入

程序进行的。

☐3）编制与调试应用程序

☐4）数据库的试运行

☐7.7.1 数据库的备份和恢复☐7.7.2 数据库的安全性控制☐7.7.3 数据库性能的监控分析☐7.7.4 数据库的重组与重构

7.7.1 数据库的备份和恢复

☐备份

⏹就是把数据库复制到转储设备的过程。备份是恢复数据

库最容易和最能防止意外的保证方法。

☐恢复

⏹就是把数据库由存在故障的状态转变为无故障状态的过

程。

☐备份和恢复是数据库管理员维护数据库安全性和完整性的重要操作。

数据库中的数据丢失或被破坏可能是由于以下原因：

能会出现故障，不能使用。如硬盘损坏会使得存储于其上的数据丢失。

（2）软件故障。由于软件设计上的失误或用户使用的不当，软件系统可能会误操作数据引起数据破坏。

（3）病毒。破坏性病毒会破坏系统软件、硬件和数据。

（4）误操作。如用户误使用了诸如DELETE、UPDATE等命令而引起数据丢失或被破坏。

（5）自然灾害。如火灾、洪水或地震等，它们会造成极大的破坏，会毁坏计算机系统及其数据。

（6）盗窃。一些重要数据可能会遭窃。