数据库原理与开发技术 课件 5.5 物理结构设计

5.5物理结构设计本章主要内容：（1）数据库设计概述：概念、目标、方法和原则，及设计的一般步骤（2）需求分析：组织机构图、业务流程图、系统功能图、数据流程图（3）概念设计：局部E-R模型、全局E-R模型、评审（4）逻辑设计：将E-R模型转为关系模型的规则、关系模型的优化（5）物理设计：确定数据库的物理结构、评价数据库的物理结构（6）数据库实现、运行和维护5.5物理结构设计数据库的物理结构设计相对来说比较简单，发挥的空间不大。它主要是利用DBMS提供的方法、技术，以较好的数据存储结构和存储方式，将数据库的逻辑结构转换为数据库的物理结构。其目标是：节省存储空间、提高数据查询速度、降低数据库的维护代价。数据库的物理结构设计，通常分为下列两步：（1）确定数据库的物理结构。在关系数据库中，主要指存储结构和存取方法。

（2）对数据库的物理结构进行评价。主要是评价“时间和空间效率”。5.2需求分析开发人员必须高度重视系统的需求分析工作。因为需求分析的内容是否准确反映了用户的实际需求，将直接影响到后面各个阶段的设计工作。一点点偏差，都会导致整个数据库设计返工。5.2.1需求分析的工作步骤开发人员必须高度重视系统的需求分析工作。因为需求分析的内容是否准确反映了用户的实际需求，将直接影响到后面各个阶段的设计工作。一点点偏差，都会导致整个数据库设计返工。

5.5.1确定数据库的物理结构主要是确定数据的存放位置和存储结构，具体内容包括：

1.通过创建数据库，确定数据的存放路劲和存储结构例如，在MySQL中，下列语句创建了一个名为MyTest的数据库：

CreateDataBaseMyTest;

创建成功后，MySQL会在数据库默认安装的数据路径下，自动新建一个文件夹“\MyTest”，然后所有该数据库下的资源，都会置于该路径下。

5.5.1确定数据库的物理结构再例如，在MSSQLServer中，创建一个名为student的数据库：12345678910111213141516

CreateDatabasestudenton/*----------------------创建数据库

--------------------*/( name=student_data,/*数据文件逻辑名*/ FileName='d:\data\student_data.mdf',/*数据文件物理名*/ Size=10MB,

/*数据库物理文件初始大小*/ Maxsize=200MB,

/*数据库物理文件大小的上限*/ FileGrowth=5

/*剩余空间不足后，物理文件按5%增长*/)Logon( name=student_log,

/*日志文件逻辑名*/ FileName='d:\data\student_log.ldf',/*日志文件物理名*/ Size=5MB,

/*数据库日志文件初始大小*/ Maxsize=25MB, FileGrowth=5MB);

5.5.1确定数据库的物理结构创建成功后，会在指定的路径下，生成2个物理文件，一个是数据文件，后缀名为*.mdf，一个是日志文件，后缀为*.ldf，所有数据库资源都置于这2个文件中。同时还指定了2个文件的初始大小、上限，以及文件的增长幅度。

5.5.1确定数据库的物理结构

2.创建基本表，包括表的属性、主键、或外键，表的各种约束这是最重要的部分，具体参见例题3.2。

3.创建索引对于查询比较频繁的属性列，可以创建簇索引，或非簇索引。对于取值唯一性的非主属性列，可以创建唯一性（Unique）索引。

4.创建视图为了隐蔽数据的复杂性，简化用户对数据的操作，或对某些机密数据进行保护，可以创建视图，具体参见3.5节。

5.5.1确定数据库的物理结构

5.创建触发器为了满足用户对某些数据处理的特殊要求，可以创建触发器，具体参见8.3节。

6.完整性和安全性考虑设计人员应在完整性、安全性、有效性和效率方面进行分析，并作出权衡。

5.5.2评价数据库的物理结构在数据库物理设计过程中，根据表的数据流量和属性列的访问频率，需要对时间效率、空间效率、维护代价和用户的各种要求进行权衡，其结果可能产生多种方案，数据库设计人员必须对这些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优劣结构。评价数据库的物理结构的方法完全依赖于所选用的DBMS，主要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。一切以用户的需求为出发点，只要用户的要求合理，而该结构又没有满足，则需要修改设计。数据库的物理结构完成后，其成果体现在文档“数据库设计说明书”中。此时，从软件工程角度看，数据库应用系统的前台，就可以用选定的宿主语言进行编程了。5.6数据库实施、运行和维护这一阶段的主要任务时根据数据库逻辑结构设计和数据库物理结构设计的文档，在实际的计算机系统中建立数据库，装载数据，测试程序，然后对数据库应用系统进行试运行。

5.6.1数据库的实施数据库实施包括两项重要的工作：数据库实施包括两项重要的工作：5.6数据库实施、运行和维护

（1）数据的载入。任何数据库应用系统都有许多基础数据，包括行业标准数据、用户所在单位的字典数据，例如，部门字典、员工字典、库存商品字典、商品单位字典、商品类别字典等。这些基础数据与应用系统的统计查询、决策分析有很大关系。而且很多字典数据都分散在各部门、或各种原始表格中、或在原有的数据库应用系统中。收集、整理这些字典数据，并导入到新系统中，非常费时、费力。初始化时，数据库实施人员对此应当引起重视。5.6数据库实施、运行和维护（2）前台应用程序的编码和调试。这部分主要属于软件工程的范畴，是程序员的工作。至此，后台数据库的设计工作基本完成，数据库设计人员应协助前台程序员，共同完成数据库应用系统的后续工作。5.6.2数据库的试运行在所有的功能模块都经过调试后，就需要将它们联合起来进行调试，这个过程也称数据库的试运行。在试运行阶段，数据库设计人员应与用户一起，不仅要测试各模块的功能是否符合用户的要求，还要测试数据库系统的各项性能指标，是否达到设计目标。如有偏差，不管是前台的程序问题，还是后台数据库结构问题，都应及时进行修改。直至用户基本满意为止。5.6.2数据库的试运行试运行是整个数据库应用系统开发周期的第二个磨合期。用户的抵触心情往往会比较大。这主要是由于新系统开发出来后，用户第一次接触会感觉比较陌生，新系统的使用也会与用户原来的业务流程不一样。系统实施人员要做好各种心理准备，遇到用户有抵触情绪时，要耐心地对用户进行讲解和培训。

5.6.3数据库运行和维护数据库试运行获得了用户的满意后，数据库应用系统的开发工作基本完成，可以投入正式运行了，系统进入维护阶段。由于应用环境的不断变化，用户的需要也可能发生新的变化，对数据库应用系统的运行和维护是一项长期的工作，并将伴随用户始终。这个阶段的工作主要有：（1）数据库性能的监测、分析和改进随着系统运行的时期变长，数据流量的加大，要密切注视数据库性能的变化，如有异常，要及时分析原因，并加以修改。

5.6.3数据库运行和维护（2）数据库的转储和恢复这是系统维护的一项重要工作，以保证一旦发生故障时尽快将数