数据库物理结构设计讲解学习
navicat数据库物理结构设计
一、概述Navicat数据库物理结构设计是指在数据库建立过程中，对数据库中的实体、表、字段等物理结构进行设计和规划的过程。
在数据库设计中，物理结构设计是非常重要的一环，它关乎到数据库的性能、存储空间的利用率以及数据操作的效率等方面。
本文将以Navicat数据库为例，介绍数据库物理结构设计的原则、方法和步骤，帮助读者更好地进行数据库的物理结构设计。
二、原则1. 数据存储的规范性在进行数据库物理结构设计时，必须遵循数据存储的规范性原则，即数据的存储方式必须符合数据库设计的规范要求，能够保证数据库的完整性和一致性。
2. 数据的存储效率在设计数据库的物理结构时，需要考虑到数据的存储效率，合理设计表的结构和字段的数据类型，减少数据存储空间的浪费。
3. 数据操作的效率数据库的物理结构设计还需考虑数据操作的效率，尽量避免数据存储过于碎片化或数据表过于庞大，影响数据库的操作性能。
4. 数据的安全性在数据库物理结构设计中，还需要考虑到数据的安全性，保护数据库数据的机密性和完整性，避免数据泄露和丢失。
三、方法1. 数据库表的设计在Navicat数据库中，设计数据库物理结构的第一步是设计数据库表的结构。
需要根据实际业务需求，合理拆分实体，设计符合规范的表结构。
2. 字段的设计设计数据库的物理结构还需考虑字段的设计，包括字段的名称、数据类型、长度、默认值、索引等信息。
需要充分考虑字段的实际用途和数据量，选择合适的字段类型和长度，添加必要的索引。
3. 索引的设计在数据库物理结构设计中，索引是非常重要的一部分。
合理的索引设计能够提高数据的检索速度和操作效率。
需要根据数据库的使用情况，选择合适的索引类型和字段进行索引设计。
4. 存储引擎的选择在Navicat数据库中，存储引擎是决定数据存储方式和操作效率的重要因素。
需要根据实际需求，选择合适的存储引擎，如InnoDB、MyISAM等。
5. 视图、存储过程和触发器的设计除了表和字段的设计，数据库物理结构设计还需要考虑到视图、存储过程和触发器的设计。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是指在数据库中将逻辑模型转化为具体的实现细节，包括数据文件、索引文件、数据块管理、数据缓存等方面的设计。
首先，数据库的物理结构设计需要确定数据文件的组织方式。
常见的组织方式有堆文件组织、顺序文件组织和散列文件组织。
堆文件组织是将记录存储在一个文件中，记录的顺序与插入的顺序无关；顺序文件组织是按照某个字段的值对记录进行排序，存储在一个连续的文件中；散列文件组织是根据记录的某个字段的散列值将记录分散存储在不同的文件中。
根据具体的需求，选择适合的文件组织方式。
其次，数据库的物理结构设计需要确定数据文件和索引文件的存储方式。
数据文件可以按照表的类型和大小进行划分，每个表可以对应一个或多个数据文件。
索引文件用于提高查询效率，可以按照B+树或哈希表等方式存储。
B+树索引适用于范围查询和排序等场景，而哈希索引适用于等值查询和连接操作等场景。
根据具体的查询需求，选择适合的索引存储方式。
然后，数据库的物理结构设计需要确定数据块的管理方式。
数据块是数据库中存储数据的最小单位，通常包含多个记录。
数据块的管理方式包括数据的存储和访问方式。
存储方式可以选择连续存储或非连续存储。
连续存储方式将相邻的记录存放在一起，读取效率高；非连续存储方式将记录分散存放，可以提高插入和删除操作的效率。
访问方式可以选择顺序访问或随机访问。
顺序访问按照记录的物理顺序进行访问，适用于全表扫描等场景；随机访问可以根据索引进行快速定位，适用于根据条件查询等场景。
根据具体的业务需求，选择适合的数据块管理方式。
最后，数据库的物理结构设计需要确定数据缓存的策略。
数据缓存用于提高对数据库的访问效率，减少磁盘IO操作。
常见的数据缓存策略有基于请求的缓存和基于替换的缓存。
基于请求的缓存将数据库访问请求合并为较大的块进行处理，减少磁盘IO次数；基于替换的缓存根据一定的策略替换缓存中的数据，以保证缓存空间的有效利用。
根据具体的访问模式和数据访问特点，选择适合的数据缓存策略。
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
数据库的物理结构设计
数据库的物理结构设计数据库的物理结构设计，这个听起来好像有点高深，但其实说白了就是怎么把数据整理得更好、更快，让我们的系统运转得更流畅。
想象一下，你家的书架，书都乱七八糟地摆着，每次找书都得翻个底朝天，真是让人抓狂。
可要是你把书分门别类地放好，不光找书快了，还能保持书架的整洁。
数据库也是这么个理儿。
咱们得把那些数据合理地放在一起，这样用的时候才能快，存的时候也不费劲。
得聊聊数据库的存储介质。
你想啊，就像你的冰箱，放了好多好吃的，冰箱的大小和制冷能力就决定了你能存多少东西。
数据库也是一样，咱们可以选择不同的存储介质，有硬盘、有固态硬盘（SSD），各有千秋。
硬盘容量大，但读写速度慢；SSD速度飞快，但价格也不便宜。
这个时候，得根据需求来选择，像家里吃瓜的频率，如果你是个吃货，那肯定得投资个好冰箱，不然冰箱装不下，吃东西就成了问题。
数据库的设计也是如此，得根据数据的量和访问频率来做选择，才不会让后期的使用成了鸡飞蛋打。
再来说说索引，这可是数据库设计中的“秘密武器”。
试想一下，翻书的时候，有没有觉得每次找内容都像是在找针掉进大海。
可是如果有了目录，那简直是事半功倍。
索引就是这样的存在，能让你在浩如烟海的数据中，迅速定位到你要的那一部分。
就像在热闹的市场里，看到一张巨大的广告牌，立马知道去哪个摊位找好吃的。
不过啊，索引虽然好，但也不是越多越好，放得多了，就像家里堆满了东西，反而找起来更麻烦。
所以，咱得好好考虑，哪些数据是最常用的，哪些索引才是值得放的。
不得不提的是数据的分区和分片。
这就像你家里存放食物，冻肉、蔬菜、水果分开放，省得混在一起，找的时候麻烦。
分区可以让数据库把数据分成不同的部分，每个部分可以独立管理，既方便又高效。
分片的概念也类似，就是把数据切分开，放到不同的地方，这样即使某一部分出了问题，其他部分也能继续运转，不至于全军覆没。
想想如果你下雨天出门，结果手机没电了，没法叫车，那可是要哭晕在厕所的。
数据库物理结构设计
3）一个数据表只能有一个聚簇索引；非聚簇索引则可有多个。 4）建立和维护非聚簇索引的开销相对较小，而聚簇索引的开销则相当大。 5）聚簇索引适合于不需要更新或者更新比较少的应用，非聚簇索引则适合于更新比较多的应用。 6）聚簇索引灵活性较差不建议经常适应，非聚簇索引性则相对比较灵活。
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聚簇索引（了解）
5）UNIQUE：索引的每一个索引值，只对应唯一的记录。即：唯一索引。 6）CLUSTER：建立聚簇索引。对数据表建立聚簇索引后，表中数据也需要按指定的聚簇属
性值的升序或降序存放。亦即：聚簇索引的索引项顺序与表中记录的物理顺序一致。 7）索引的维护由DBMS自动完成。 8）索引的使用由DBMS自动选择是否使用索引以及使用哪些索引。
功能：修改现有的数据表索引或者视图索引。 说明： （1）<索引名>：修改索引的名称。 （2）ALL指定与表或视图相关联的所有索引。 （3）<表名>：修改索引的基本表名称。 （4）REBUILD：重新生成索引。 （5）DISABLE：禁用索引。任何索引均可被禁用。
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【例6.17】重新生成索引。Employee中重新生成单个索引。 SQL Server 2005语句： USE AdventureWorks ALTER INDEX PK_Employee_EmployeeID ON
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7.5物理结构设计课件数据库系统概论经典课件
7.5.4 评价物理结构
对数据库多种物理设计方案进行细致的评价，从中选择一个较优 的方案作为数据库的物理结构。
评价方法
• 定量估算各种方案的存储空间、存取时间和维护代价； • 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。
第七章 数据库设计
1 数据库设计的步骤 2 ER图 3 概念结构设计
4
5 物理结构设计
7.5 物理结构设计
数据库的物理结构
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。
数据库的物理设计
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。
数据库的物理设计首先确定数据库的物理结构，然后 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。
关系数据库物理设计的主要内容一是为关系模式选择 存取方法，二是设计关系、索引等数据库文件的物理 存储结构。
员工信息表
员工姓名 郭静 张丽
王伟明 王城 陈杰
李申浩 吴晓
员工地址 北京 天津 上海 北京 北京 南京 沈阳
创建非聚集索引
数据已按 员工号的 顺序排列
• Drop index 员工表.idxempID • Create clustered index
idxempID on 员工表(员工号)
查询 结果
索引中的数据排列的顺序与物理 数据页中记录的排列顺序不一致
一个表只能有 一个聚集索引
创建任何非聚 集索引前创建
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是指在逻辑设计的基础上，根据应用需求和系统环境，选择和确定存储数据的物理结构。
物理结构设计的目标是优化数据的存储和访问效率，提高系统的性能和可靠性。
下面将从数据存储和索引设计、文件组织和表格布局两个方面进行详细叙述。
数据存储和索引设计是物理结构设计的核心内容。
其中，数据存储指的是确定数据在磁盘上的存放方式，包括数据的划分和存储位置的选择。
数据的划分可以以表为单位，按照功能或者访问频率将数据划分成不同的文件或文件组。
划分的目的是提高数据库的并发性和可扩展性，减少锁竞争和冲突。
文件或文件组的选择依据是磁盘容量、I/O性能和数据访问特性。
通常会将频繁访问的数据存放在容量大且性能好的磁盘上，而将不太访问的数据存放在容量小或者性能没有那么好的磁盘上，从而平衡整个数据库的访问性能。
索引设计是确定数据的检索路径，提高数据检索的速度。
索引通常是基于某个列或者一组列的，可以是聚集索引或者非聚集索引。
聚集索引是根据索引列的值，对数据进行物理上的排序和组织。
非聚集索引是在数据之外，建立一个独立的索引文件，指向实际数据所在的位置。
索引的选择和设计需要根据具体的查询和更新操作进行，以提高相关操作的性能。
文件组织是物理结构设计的第二个方面，它包括确定数据在磁盘上的存储方式和文件的组织结构。
数据存储方式可以选择顺序存储、链式存储或者哈希存储。
顺序存储是将数据按照特定列的值进行排序，提高范围查询的效率。
链式存储是将数据以链表的方式连接起来，方便对数据的插入和删除操作。
哈希存储是根据数据的关键字进行散列，将数据散布在不同的存储位置，提高对数据的随机访问性能。
文件的组织结构可以选择堆文件、排序文件或者散列文件。
堆文件是简单的将数据按照插入顺序存放在文件中，适用于频繁插入和删除的场景。
排序文件是将数据按照某个列的值进行排序，方便进行有序的范围查询。
散列文件是基于数据的散列特性，将数据分布在不同的存储位置上，适用于随机访问的场景。
【大学课件】数据库物理结构设计
➢应用数据、索引和日志使用频繁，要求响应 时间短，必须放在支持直接存取的磁盘存储 介质上。
2021/6/18 数据库系统设计与开发
14 北京邮电大学 计算机科学与技术学院
➢ 如果计算机有多个磁盘，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。
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
2021/6/18 数据库系统设计与开发
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1 北京邮电大学 计算机科学与技术学院
• 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
2021/6/18 数据库系统设计与开发
4 北京邮电大学 计算机科学与技术学院
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。
《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。
数据库技术及应用：物理结构设计
关系模式与表结构间的关系： 学生（学号，姓名，性别，出生年月，籍贯 ）
关系模型与物理模型的对应关系
2.定义表的结构： 表中各个字段的属性及约束条件 逻辑结构（关系模式）： 学生（学号，姓名，性别，出生年月，籍贯，班级编号） 物理结构：
四、物理结构设计步骤
五、物理结构设计注意问题
（1）确定数据的存储结构 （2）选择合适的存取路径 （3）确定数据的存放位置 （4）确定存取分布 。
英才大学的学生信息管理系统关系数据库结构
）
）
小结
本次课我们主要学习了数据库设计中的物理结构设计的方法， 介绍了物理结构设计步骤计中表设计以及概念模型、关系模式和数据 库表中的对应关系。
数据库技术及应用
2.1.5 物理结构设计
数据库物理结构设计阶段是针对一个给定的数据库关系 模式，选择最适合的应用环境。
换句话说，数据库物理结构设计是能够在应用环境中， 由全局关系模式产生一个能在特定的DBMS上实现的关系数 据库结构。
一、物理结构设计目标
物理结构设计目标：是为逻辑数据结构选取一个最适合应用 环境的物理结构，包括存储结构和存取方法等。
二、物理结构设计的工作任务
物理结构设计的具体工作： （1）存储记录结构设计； （2）确定数据存放位置； （3）存取方法的设计； （4）完整性和安全性考虑。
三、物理结构设计方法
1.确定数据库的物理结构 一个关系数据库由多个关系组成，一个关系对应一个数据表（ 简称表）。 表的构成： 记录（ Record ）：表中的一行即为一个记录。 字段（Filed）：表中的一列即为一个字段。 关键字（Key）：表中的某个属性或属性组，标识一个记录。
数据库组织： 概念结构 逻辑结构 物理结构
数据库物理结构设计实例
数据库物理结构设计实例物理数据库设计是指数据库在硬件层面上的组织架构设计，包括数据库文件的存放位置、文件组织形式、索引方式等。
下面是一个数据库物理结构设计实例，主要包括以下几个方面：1.存储设备选择数据存储设备主要包括硬盘、固态硬盘(SSD)和磁带等。
在进行数据库物理结构设计时，需要根据数据库的容量和性能需求选择合适的存储设备。
例如，对于容量大、读写频繁的数据库来说，可以选择使用SSD来提高读写性能。
2.数据库文件组织方式数据库文件的组织方式一般包括平坦文件组织和分层文件组织。
平坦文件组织是指将所有的数据文件保存在一个文件中，适用于小型数据库；而分层文件组织则将数据文件划分为多个层次，便于管理和维护。
在进行物理结构设计时，需要根据数据库的规模和性能需求选择合适的文件组织方式。
3.数据库文件的存放位置数据库文件的存放位置对于数据库的读写性能有很大的影响。
一般来说，可以将数据文件和日志文件存放在不同的物理硬盘上，以提高读写效率。
同时，还可以将频繁访问的数据文件存放在更快的存储设备上，以提高查询性能。
4.数据库索引的选择和优化索引是提高数据库查询性能的重要手段。
在进行物理结构设计时，需要选择适当的索引方式，并对索引进行适当地优化。
例如，可以选择使用B树索引或哈希索引来提高查询性能，同时还可以通过分区索引等技术来提高查询效率。
5.数据库的备份和恢复策略数据库的备份和恢复是保障数据安全的重要手段。
在进行物理结构设计时，需要考虑数据库备份和恢复的策略，包括全量备份、增量备份、日志备份等。
同时，还需要定期测试并验证备份和恢复策略的可行性，以确保数据能够在灾难情况下得到及时恢复。
综上所述，数据库物理结构设计是非常重要的一项工作，它可以直接影响数据库的性能和稳定性。
在进行物理结构设计时，需要综合考虑数据库的容量、性能需求、存储设备选择、文件组织方式、索引优化、备份恢复策略等因素，以实现最佳的数据库物理结构设计方案。
第06章数据库的物理设计PPT课件
讲课内容
前面重点讲述了数据库的高层模型，主要集中在
概念层(E-R模型)和逻辑层(关系模型)上。本章
将简单地介绍与DBMS底层密切相关的数据库的物
理设计。数据库性能的好坏很大程度上取决于数
据库的物理设计，而不仅仅是关系模式设计的好
坏、SQL语句写的好坏！
■数据库设计的六阶段
■数据的存储结构
24.09.2020
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§6.5数据的存储结构
➢ 数据库文件组织及其结构：
✓ 按照数据、索引、日志来组织文件； ✓ 在逻辑上数据库文件是页的集合；
➢ 记录的组织与结构
✓ 文件中记录的组织有多种形式：
• 堆、散列、簇集、顺序、B树类
✓ 记录的存储结构：
✓ 定长记录 ✓ 变长记录 ✓ 混合记录
24.09.2020
✓ 物理设计可以不考虑用户理解的方便性。
24.09.2020
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§6.4物理设计的目标
➢ 主要的设计目标有
✓ 一是提高数据库的性能，特别是 满足主要应用的性能要求；
✓ 二是有效地利用存储空间。
➢在这两个目标中，第一个目标更 为重要，因为性能依然是当今数 据库系统的薄弱环节，而存储介 质却越来越便宜。
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§6.5数据的存储结构
➢确定数据的存储结构的过程就是一个选择 什么样的DBMS的过程：
查点的频率
➢数据库的高层设计
✓ 逻辑设计：模式的规范化与数据划分…
✓ 物理设计：存储结构、索引、数据分布…
24.09.2020
6
第6章 数据库的物理设计
➢数据划分
Course_schema=(course_name,
course_location, course_capacity)
数据库优化中的物理结构设计与索引建立
数据库优化中的物理结构设计与索引建立在数据库优化过程中，物理结构设计与索引建立是至关重要的一环。
通过合理设计数据库的物理结构和建立适当的索引，可以有效提升数据库的查询性能、加快数据的检索速度，并且降低系统负载。
本文将详细介绍数据库优化中的物理结构设计和索引建立的相关内容。
一、物理结构设计物理结构设计是指在数据库创建完成后，对数据库内部的数据文件、表空间、分区等进行组织和管理的过程。
以下是一些常见的物理结构设计方法：1. 数据文件的组织：合理划分数据文件可以提高并发性能。
可以将数据文件分成大小相等的多个文件，使每个数据文件都存储一部分数据。
这样可以分散IO负载，提高查询速度。
2. 表空间的管理：表空间是将数据库物理结构划分为相互独立的逻辑存储单元。
在设计表空间时，应根据数据库表的使用频率和大小来分配表空间的大小。
频繁使用的表可以放在高速的磁盘上，而不太频繁使用的表可以放在较慢的磁盘上，以提高整体的性能。
3. 分区设计：如果数据库中某个表的数据量很大，可以考虑进行分区设计，将数据划分为多个子集。
这有助于提高查询性能，因为数据库可以仅搜索特定分区的数据，而不需要扫描整个表。
二、索引建立索引是数据库优化的重要手段之一。
通过在表中建立适当的索引，可以加快数据的检索速度，提高查询效率。
以下是几种常见的索引类型和建立方法：1. 主键索引：主键索引是基于主键建立的索引，能够保证表中每个记录的唯一性。
在数据库设计时，应设置每个表的主键，并在主键上建立索引。
这样可以缩短数据的检索时间，提高数据库的响应速度。
2. 唯一索引：唯一索引是用于保证某一列或者多列的唯一性。
对于经常用于查询和检索的字段，应该考虑建立唯一索引，以提高查询速度。
3. 聚簇索引：聚簇索引是基于表的物理顺序建立的索引，能够提高查询效率。
在设计聚簇索引时，应选择表中的某个列作为聚簇索引，并确保该列的值具有高度的重复性。
这样可以使得数据库在查询数据时，能够更快地定位到所需的数据块。
【转】数据库设计：物理结构设计
【转】数据库设计：物理结构设计数据库物理设计阶段的任务是根据具体计算机系统(DBMS和硬件等)的特点，为给定的数据库模型确定合理的存储结构和存取⽅法。
所谓的“合理”主要有两个含义：⼀个是要使设计出的物理数据库占⽤较少的存储空间，另⼀个对数据库的操作具有尽可能⾼的速度。
为了设计数据库的物理结构，设计⼈员必须充分了解所⽤DBMS的内部特征；充分了解数据系统的实际应⽤环境，特别是数据应⽤处理的频率和响应时间的要求；充分了解外存储设备的特性。
数据库的物理结构设计⼤致包括：确定数据的存取⽅法、确定数据的存储结构。
物理结构设计阶段实现的是数据库系统的内模式，它的质量直接决定了整个系统的性能。
因此在确定数据库的存储结构和存取⽅法之前，对数据库系统所⽀持的事务要进⾏仔细分析，获得优化数据库物理设计的参数。
对于数据库查询事务，需要得到如下信息：l 要查询的关系。
l 查询条件(即选择条件)所涉及的属性。
l 连接条件所涉及的属性。
l 查询的投影属性。
对于数据更新事务，需要得到如下信息：l 要更新的关系。
l 每个关系上的更新操作的类型。
l 删除和修改操作所涉及的属性。
l 修改操作要更改的属性值。
上述这些信息是确定关系存取⽅法的依据。
除此之外，还需要知道每个事务在各关系上运⾏的频率，某些事务可能具有严格的性能要求。
例如，某个事务必须在20秒内结束。
这种时间约束对于存取⽅法的选择有重⼤的影响。
需要了解每个事务的时间约束。
值得注意的是，在进⾏数据库物理结构设计时，通常并不知道所有的事务，上述信息可能不完全。
所以，以后可能需要修改根据上述信息设计的物理结构，以适应新事务的要求。
1. 确定关系模型的存取⽅法确定数据库的存取⽅法，就是确定建⽴哪些存储路径以实现快速存取数据库中的数据。
现⾏的DBMS⼀般都提供了多种存取⽅法，如索引法、HASH法等。
其中，最常⽤的是索引法。
数据库的索引类似书的⽬录。
在书中，⽬录允许⽤户不必浏览全书就能迅速地找到所需要的位置。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是数据库系统设计过程中的重要一环。
物理结构设计是将数据库逻辑结构转化为存储在磁盘上的实际物理结构的过程。
合理的物理结构设计可以提高数据库的性能和可用性。
在进行数据库的物理结构设计时，需要考虑以下几个方面：1. 存储介质的选择：不同的存储介质具有不同的性能特点和成本，需要根据数据库的规模和需求选择合适的存储介质。
常见的存储介质包括磁盘、固态硬盘（SSD）和内存。
2. 数据库分区：对于大型数据库，可以将数据分为多个分区进行存储。
分区可以提高查询性能和并行处理能力。
分区的选择可以基于数据的某个属性，如日期或地理位置，也可以基于某个表的主键。
3. 索引设计：索引可以加快数据的检索速度，但也会增加数据的存储空间和维护成本。
在物理结构设计中，需要确定哪些字段需要建立索引，选择合适的索引类型（如B树索引、哈希索引）和索引的存储位置。
4. 数据存储布局：物理结构设计需要确定数据在磁盘上的存储布局。
常见的存储布局包括堆文件、顺序文件和哈希文件。
堆文件是将数据记录依次存放在磁盘上，顺序文件是按照某个字段的顺序存放数据记录，哈希文件是根据数据的哈希值存放数据记录。
5. 数据压缩：为了节省存储空间和提高数据的访问速度，可以对数据进行压缩。
常见的数据压缩算法有字典压缩、位图压缩和前缀压缩。
在物理结构设计中，需要根据数据的特点选择合适的压缩算法。
除了以上几个方面，还可以考虑一些其他的优化措施，如缓存设计、文件系统选择等。
数据库的物理结构设计需要综合考虑多个因素，包括数据的访问模式、数据的规模和硬件的限制等。
在进行物理结构设计时，可以借助数据库设计工具和性能测试工具进行模拟和评估。
设计工具可以帮助设计人员可视化地设计数据库的物理结构，性能测试工具可以模拟多个并发用户对数据库的访问，评估设计的性能和可用性。
总之，数据库的物理结构设计是数据库系统设计中的关键环节，合理的物理结构设计可以提高数据库的性能和可用性。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是指在逻辑结构设计完成后，根据数据库的要求和实际情况，将逻辑结构转化为物理结构的过程。
物理结构设计是数据库设计过程中的重要环节，直接影响着数据库的性能和效率。
本文将从表空间的创建与划分、存储结构、索引设计等方面进行详细讨论。
首先，表空间的创建与划分是数据库物理结构设计的基础。
在创建表空间时，需要考虑数据库的性能、扩展性和管理方便性。
首先，要合理划分表空间，根据表的访问频率、大小、关联性等因素，将表空间划分为多个区域，使得访问频率较高的表在同一个区域中，以提高查询效率。
其次，可以根据表的读写特点，使用不同的存储介质划分表空间，如将更新频繁的表放在高速磁盘上，而将只读的表放在低速磁盘上，以提高整体性能。
其次，存储结构设计也是数据库物理结构设计的重要部分。
存储结构设计包括数据块大小、存储阵列配置、磁盘读写策略等方面。
首先，数据块的大小选择直接影响到数据库的性能，一般情况下，数据块大小的选择与操作系统的页大小一致，可以减少读写次数，提高效率。
其次，存储阵列的配置也是关键，可以采用磁盘阵列技术，将多块磁盘组成一个数据存储单元，提高磁盘读写速度和容量。
此外，磁盘读写策略也需要考虑，如采用预读和延迟写技术，可以减少磁盘的读写次数，提高性能。
另外，索引设计也是数据库物理结构设计的重点之一。
索引是数据库中提高查询效率的重要手段，合理的索引设计可以大幅度提高数据库的查询性能。
在索引设计时，需要考虑索引的字段选择、索引的类型和建立的策略。
首先，应选择具有较高选择性的字段作为索引字段，以提高索引的效率。
其次，根据查询的频率和类型，选择合适的索引类型，如B+树索引、哈希索引等。
最后，应根据实际情况，分析系统的查询特点，合理选择建立索引的策略，如联合索引、局部索引等。
另外，还可以采用分区设计来进一步提高数据库的性能。
分区设计是在表的物理存储层面进行的，将表划分为多个区域，存储在不同的磁盘上，以提高查询效率。
4数据库物理设计解析
4数据库物理设计解析数据库物理设计是指将逻辑数据库设计转化为物理数据库实施的过程。
在数据库物理设计中，主要考虑到数据库的存储结构、数据分布、索引设计、物理存储设备的选择和数据库性能优化等问题。
本文将对数据库物理设计进行详细解析，主要包括以下几个方面。
一、存储结构设计存储结构设计是数据库物理设计的基础，它涉及到如何将数据存储在物理存储介质中。
常见的存储结构包括堆文件、有序文件、散列文件等。
在存储结构设计中，一般需要考虑以下几个因素：数据的访问方式、存取效率、数据的组织方式等。
根据不同的应用需求，可以选择适合的存储结构，以提高数据库的性能。
二、数据分布数据分布是指数据库中数据在物理存储介质中的布局方式。
常见的数据分布方式有水平分布和垂直分布两种。
水平分布是将数据按照记录的一些属性值进行划分，使得同一属性值的记录存储在相邻的物理块中，方便进行范围查询。
垂直分布是将数据按照属性进行划分，将具有相同属性的数据存储在一起，便于查询时只读取所需的属性。
三、索引设计索引是数据库中提高查询效率的重要手段，索引设计是数据库物理设计中的关键环节之一、在索引设计中，需要选择合适的索引类型（如B+树索引、哈希索引等），确定索引的建立位置和属性，以及选择索引的覆盖度等。
正确的索引设计可以大大提高查询效率，减少磁盘的访问次数。
四、物理存储设备选择物理存储设备的选择对数据库的性能有很大影响。
在物理存储设备选择中，需要考虑存储容量、访问速度、可靠性、价格等因素。
常见的物理存储介质有硬盘、固态硬盘、内存等。
根据应用的要求和预算，可以选择适合的物理存储设备，以提高数据库的性能和可靠性。
五、数据库性能优化数据库性能优化是数据库物理设计的重要目标之一、通过优化数据库的存储结构、索引设计、数据分布方式等，可以提高数据库的查询效率和响应速度。
常见的数据库性能优化措施包括：合理选择索引，减少磁盘I/O次数；使用批量操作替代逐条操作，减少数据库的访问次数；进行数据库分区，提高并发性能等。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库是存储和管理数据的重要工具，它的设计质量直接影响到系统的性能、可靠性和维护的难易程度。
在数据库设计中，物理结构设计是其中的一个关键部分，它决定了数据库在磁盘上的存储方式，以及数据如何在物理存储设备上访问。
本文将详细介绍数据库物理结构设计的各个方面，包括表的设计、索引的使用、存储空间的管理以及数据文件的组织等。
一、表的设计表是数据库的基本数据结构，它是存储数据的容器。
在物理结构设计中，表的设计需要考虑以下几个方面：1.确定表的规模：根据系统的需求，确定需要创建多少张表。
表的规模应该适中，既能够满足系统的需求，又不会浪费存储空间。
2.确定列的数量和类型：根据数据的性质和需求，确定每张表应该包含多少列，以及每列的数据类型。
3.确定主键：主键是唯一标识表中每一行的字段，它能够保证数据的一致性和完整性。
在设计表时，应该选择合适的字段作为主键。
4.确定外键：如果两张表之间存在关联关系，应该在外键列上设置相应的约束，以确保数据的一致性。
在确定了表的规模、列的数量和类型、主键和外键之后，就可以开始设计表的物理结构了。
需要考虑的问题包括如何分配存储空间、如何实现并发访问等。
二、索引的使用索引是数据库中重要的数据结构，它能够提高数据的访问速度。
在物理结构设计时，应该根据数据的访问模式和查询需求，合理地使用索引。
1.确定需要创建的索引：根据系统的查询需求，确定需要创建哪些索引。
一般来说，应该为经常用于查询和排序的列创建索引。
2.选择合适的索引类型：不同的索引类型有不同的性能特点，应该根据实际情况选择合适的索引类型。
常见的索引类型包括单列索引、组合索引、全文索引等。
3.考虑索引的维护成本：索引的创建和维护需要消耗一定的资源，在设计时应该考虑这些成本，避免过度创建索引导致系统性能下降。
三、存储空间的管理数据库的存储空间管理是物理结构设计的重要组成部分，它涉及到如何分配和回收存储空间的问题。
1.确定数据库的存储策略：根据系统的需求和存储资源的情况，制定合适的存储策略，包括分区分卷、压缩、镜像等。
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存储位置设计的基本原则： 1）同一类文件存放在同一个目录。 2）易变部分与稳定部分应该分开存放。 3）存取频率高的部分和低的部分应该分别存放到快速和慢速设备。
例如：对于多磁盘计算机系统，为了提高系统性能，可以采用如下方案： 方案1：把数据表和索引文件放在不同的磁盘上，使多磁盘并行工作。 方案2：把大数据表分别放在不同的磁盘上，提高数据的存取速度。 方案3：把日志文件和数据库分别放在不同磁盘上，使多磁盘并行工作。 方案4：把数据库放在高速磁盘；把备份（即后备副本）放在磁带。 例如：例6.8的R(R1，…，R6)存入高速磁盘，S(R7，…，R20)存入光盘。 4）根据应用系统的文件类型和应用需求，统一设计文件目录结构。统一考虑 存取时间、存储空间、维护费用等，对数据文件进行合里安排。
聚簇索引（了解）
聚簇：指根据索引关键属性的值直接找到数据的物理存储位置，从而达到快 速检索数据的目的，提高检索的效率。
聚簇索引：指在按照关键属性对数据表建立索引时，同时按照索引顺序对数 据表的相应元组的物理存储位置进行排序，使索引的顺序与数据表中相应元 组的物理顺序始终保持一致的索引过程。
索引文件用于存储索引表的文件。 温馨提示：索引文件需要配合数据文件一起使用，才能进行
快速检索，因此索引文件单独使用没有意义。
6.2 选择存取方法
例如：一本字典是由字典正文和字典索引连部分组成。字典索引相当于索 引表，字典正文相当于数据表。字典索引和字典正文一起配合使用实现查 询字的用法。具体查询过程如下： （1）首先在字典索引中，查询字在字典中的页码。 （2）然后按照页码，字典正文中找到该字的用法。
温馨提示：聚簇索引虽然可以提高某些应用的性能，但是会改 变数据的物理存储位置，而且会导致数据表的原有索引无效， 同时维护费用很大，因此需要谨慎使用。
6.3 设计存储结构
存储结构设计的内容：存储的关系模式；关系模式的数据项； 数据项的类型，宽度，是否主键，是否外键，是否索引键等。
【例6.8】：如果关系R(R1,…,R6，R7,…,R20)，包含20个属性， 但是前6个属性的利用率非常高，而其它属性的利用率非常低， 则存储时可以按照R(R1，…，R6)，S(R7，…，R20)两个关系进 行存储（即：垂直分割），并通过逻辑模式/存储模式映像作 相应的调整。
思考题：如果关系R(R1,…,R6，R7,…,R20)，包含60万个元组， 但是前6万个元组的利用率非常高，而其它元组的利用率非常 低，则应该如何设计存储结构。
温馨提示：建立两个同结构关系（即：水平分割）。
6.4 确定存储位置
DBMS提供了数据库、索引文件、聚日志文件、备份文件等文件的默认文件 目录结构及其存储路径。为提高系统性能，需要进一步设计存放。 例如：SQL 2005的数据库，可以设置数据库和日志文件的存储路径等。
新比较多的应用。 6）聚簇索引灵活性较差不建议经常适应，非聚簇索引性则相对比较灵活。
聚簇索引（了解）
使用聚簇索引注意： （1）经常进行连接操作的数据表建议使用聚簇索引。 （2）对于属性组的利用率很高或者重复率很高的关系建议使用
聚簇索引。 （3）需要经常进行插入、删除或修改等更新操作，不建议使用
聚簇索引。 （4）对于更新操作远多于连接操作的关系不建议使用聚簇索引。
物理结构设计的方法：
（1）选择存取方法。 （2）设计存储结构。 （3）确定存放位置。 （4）选取存储介质。 （5）评价物理结构。
结论： 通过存取方法、存储结构、存放位置以及存储介质的合理设计，
最终为逻辑模式设计出满足应用需求的最佳存Байду номын сангаас模式。
6.2 选择存取方法
实现数据库快速访问的最有效方法是使用索引机制。 索引机制是指对于数据库的数据表，根据数据表的查询需要，
思考题1：对于任意数据表，使用索引机制进行检索与不使用索引机制而 直接对数据表进行检索相比，是否前者一定比后者快？
思考题2：在什么情况下，使用索引机制可以进行快速检索？ 常用的存取方法括：
平衡树（Balance Tree，B树）、聚簇（Cluster）和散列索引。 其中：B树索引是最常用的存取方法，具体操作见数据结构。
所确定的数据项的存储类型和长度以及元组的存储结构等 即：数据文件及其数据项在介质上的具体存储结构。 （3）存放位置：指根数据库文件和索引文件等在介质上的具体存储位置。 （4）存储介质：指用于存储文件的物理存储设备。 包括：磁盘、磁带、光盘、磁盘阵列、磁带库、光盘阵列等。 具体包括：介质的容量大小、存取速度与费用等。
数据库技术
● 讲授1学时
电子教案 版本6.6
●内容概述
6.1 物理结构设计的内容 6.2 选取存取方法 6.3 设计存储结构 6.4 确定存储位置 6.5 选取存储介质 6.6 评价物理结构 6.7 SQL Server 2005的索引机制
教学进程
6.1 物理结构设计的内容
物理结构：指数据库在存储介质上的存取方法、存储结构和存放位置。 物理结构设计：指根据逻辑结构设计的结果，设计逻辑结构的最佳存取方
聚簇索引与非聚簇索引的区别： 1）聚簇索引的顺序与数据的物理存储顺序始终保持一致；非聚簇索引的顺序与
数据物理排列顺序无关。 2）聚簇索引B+树的叶节点就是数据节点；非聚簇索引B+树的叶节点仍然是索引
节点，其指针指向对应的元组或者数据块。 3）一个数据表只能有一个聚簇索引；非聚簇索引则可有多个。 4）建立和维护非聚簇索引的开销相对较小，而聚簇索引的开销则相当大。 5）聚簇索引适合于不需要更新或者更新比较少的应用，非聚簇索引则适合于更
按照查询数据所对应的关键属性，为数据表建立相应的用于 快速检索的索引文件，在执行查询操作时，先在索引文件中 找到查询的元组在数据表中位置（地址），然后再根据这个 地址，去数据表中直接取出元组数据。这种先查询索引文件， 再从数据表中取值的检索机制称为索引机制。
索引表是指把关键属性（例如：主键）的值按照升序（或者 降序）排序后，与它对应的元组在数据表中的位置所组成的 对照表。即：索引表是索引属性值与元组地址的对照表。