第06章：数据库的物理设计

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1、第6章　数据库的物理设计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■物理库的物理组织■数据的存取路径■物理设计的内容■物理设计的相关因素■物理设计的目标■本章总结6/19/20211第6章　数据库的物理设计什么是数据库设计？对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，

2、满足用户的各种需求(信息要求和处理要求)；是建立数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和建设的核心技术；既是一项涉及多学科的综合性技术，又是一项庞大的工程项目：“三分技术，七分管理，十二分基础数据”是数据库建设的基本规律！6/19/20212第6章　数据库的物理设计问题一应用系统的设计与数据库设计之间的关系是什么？6/19/20213第6章　数据库的物理设计传统上数据库设计只是应用系统设计的一部分，《软件工程》课会讲述；二者可以同时进行；二者要相互参照、相互补充。发展趋势数据库设计是核心；应用系统设计以数据库设计为中心，围绕着数据库的设计而进行。6/19/

3、20214第6章　数据库的物理设计问题二数据库系统(DBS)或者说应用系统的性能调整可以在几个层次上进行？6/19/20215第6章　数据库的物理设计硬件不同的硬件：PC、小型机、大型机、机群同一硬件：内存、CPU、硬盘大小、阵列系统软件与硬件密切相关：WINDOWS、UNIX、LINUXDBMS的选择与参数调整：缓冲区大小、检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…6/19/20216第6章　数据库的物理设计数据划分Course_schema=(course_name,course_location,

4、course_capacity)水平划分根据课程容量为小于30人、30-80人、80人以上将相关的表划分成三个子表，以便排课。垂直划分Course_schema=(course_name,course_location)Course_schema=(course_name,course_capacity)6/19/20217§6.1数据库设计的六阶段数据库设计的六个阶段需求分析：数据、功能和性能概念结构设计：E-R模型与E-R图逻辑结构设计：将E-R图转换成关系表数据库物理设计：存储结构与存取路径，数据的划分与分布数据库的实施：编程、测试和试运行数据库运行与

5、维护：监控与分析、备份与恢复、重组织与重构造、安全性控制与完整性控制等等6/19/20218§6.1数据库设计的六阶段图示需求收集和分析设计概念结构设计逻辑结构数据模型优化设计物理结构评价设计，性能预测物理实现试验性运行使用、维护数据库6/19/20219§6.1数据库设计的六阶段数据库设计的三个主要阶段概念设计、逻辑设计、物理设计数据库的三级模式结构外模式(子模式、用户模式)是数据库用户看到自己的数据视图模式(逻辑模式)是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据结构内模式(物理模式、存储模式)是数据库全体数据的内部表示或者底层描述，用来

6、定义数据的存储方式和物理结构6/19/202110§6.2数据库的物理组织数据库与操作系统文件数据库系统是文件系统的发展，数据库实现的基础是操作系统的文件；对数据库的任何操作最终都要转化为对操作系统文件的操作。物理组织的基本问题如何设计数据库的文件组织如何设计文件中记录的组织方式6/19/202111§6.2数据库的物理组织举例在MSSQLServer2000中，一个数据库是由三个操作系统文件构成的，它们分别是：主数据文件：*.MDF次数据文件：*.NDF日志文件：*.LDF这些信息存储在sysfiles系统表中。在MSSQLServer2000中，一个表中

7、的记录按以下两种方式进行组织：堆(Heap)：无序具有簇集索引的表(B+树文件结构)：有序6/19/202112§6.2数据库的物理组织物理组织的对象元数据数据统计数据索引日志物理组织的目标存储效率要高，能节省存储空间；存取效率要高，速度快、代价小，可节省存取时间。6/19/202113§6.3物理设计的内容物理设计的内容确定数据的存储结构，选择DBMS……确定数据的物理分布(包括数据划分)；为数据选择存取路径，即索引的设计；调整和优化数据库的性能，如调整DBMS的某些选项和参数的设置。物理设计的特点不直接面向最终用户；一般的用户不需要了解物理设计的细节；物

8、理设计可以不考虑用户理解的方便性。6/19/2021