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2017計(jì)算機(jī)四級(jí)考試數(shù)據(jù)庫(kù)工程師復(fù)習(xí)筆試筆記
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第一章 引 論
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ);
2、 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科劃分為四個(gè)專業(yè)方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)(CS);計(jì)算機(jī)工程(CE);軟件工程(SE);信息技術(shù)(IT)。
1.1 基本概念
1.1.1 信息與數(shù)據(jù)
1、 信息、物質(zhì)、能量是組成客觀世界并促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的三大基本要素;
2、 信息(Information)--是客觀世界事物的存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映，是對(duì)事物之間相互聯(lián)系、相互作用的描述。信息具有可感知、可存儲(chǔ)、可加工、可傳遞和可再生的自然屬性。
3、 數(shù)據(jù)(Data)--是描述現(xiàn)實(shí)世界事物的符號(hào)記錄，是用物理符號(hào)記錄下來的可以識(shí)別的信息。不同的物理符號(hào)體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的不同表現(xiàn)形式。
4、 信息與數(shù)據(jù)間存在固有聯(lián)系，數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示，或稱為載體。信息則是數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋，是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，信息以數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來，并為人們理解和接受。
5、 數(shù)據(jù)處理(Data Processing)--是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、收集、組織、存儲(chǔ)，進(jìn)而從已數(shù)據(jù)出發(fā)，抽取或推導(dǎo)出新的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表示了新的信息。
6、 數(shù)據(jù)管理(Data Management)--是指對(duì)數(shù)據(jù)的分類、收集、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。
7、 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)處理除了具有數(shù)據(jù)管理功能外，還可通過數(shù)據(jù)管理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步深加工，從中獲取新的數(shù)據(jù)和信息。
1.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)(DB，DataBase)--是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、大量的、共享的數(shù)據(jù)集合;
2、 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS，Database Management System)--是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心。
3、 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS，DataBase System)--是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成，DBS一般分成三個(gè)層次：(1)計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái);(2)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件;(3)用戶;在不引起混淆和歧義的情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)。
4、 (狹義的)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)—是由數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組成的軟件系統(tǒng)，主要為用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢、插入、修改、刪除、更新等數(shù)據(jù)管理功能。
5、 (狹義的)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS，DataBase Application System)—是由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序組成的軟件系統(tǒng)，它面向具體應(yīng)用領(lǐng)域，提供了更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。
6、 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)—是研究數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理和使用的一門計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科。
7、 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其它計(jì)算機(jī)科學(xué)有密切關(guān)系：
(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來，DBMS需要操作系統(tǒng)的支持，數(shù)據(jù)庫(kù)以文件形式存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)上的;
(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系很密切，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不僅用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表、樹、圖等知識(shí)，各種數(shù)據(jù)模型本身就屬于復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);
(3) 主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其理論基礎(chǔ)是關(guān)系數(shù)據(jù)模型，而該模型是在離散數(shù)學(xué)集合論中“關(guān)系”這一基本概念上發(fā)展起來的;
(4) 當(dāng)用戶訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，DBMS對(duì)用戶提交的查詢操作類似于，計(jì)算機(jī)編譯系統(tǒng)對(duì)程序的編譯過程;
(5) 開發(fā)一些大型的DBS或DBMS的過程，要遵循軟件工程的開發(fā)模式。
1.2 數(shù)據(jù)模型
1.2.1 數(shù)據(jù)模型概念
1、數(shù)據(jù)模型(Data Model)--是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的形式框架，是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義，包括描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)語(yǔ)義以及數(shù)據(jù)一致性的概念工具;
2、數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足：(1)能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界;(2)容易為人們所理解;(3)便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
3、 數(shù)據(jù)模型的組成：
(1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征，從語(yǔ)法角度表述了客觀世界中數(shù)據(jù)對(duì)象本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是刻畫一個(gè)數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來區(qū)分、命名各種數(shù)模，如層次、網(wǎng)狀、關(guān)系數(shù)模。
(2) 數(shù)據(jù)操作：用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，是一組對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種數(shù)據(jù)對(duì)象允許執(zhí)行的操作和操作規(guī)則組成的集合。數(shù)據(jù)操作可以是檢索、插入等，數(shù)模必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。
(3) 數(shù)據(jù)完整性約束：是一組完整性規(guī)則的集合，它定義了數(shù)模必須遵守的語(yǔ)義約束，也規(guī)定了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)內(nèi)部及數(shù)據(jù)之間聯(lián)系所必須滿足的語(yǔ)義約束。它限定了數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以便維護(hù)數(shù)據(jù)的正確性、有效性。
1.2.2 數(shù)據(jù)模型分類
1、 用數(shù)據(jù)模型這一概念來描述數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義，通過現(xiàn)實(shí)世界—信息世界—機(jī)器世界的抽象轉(zhuǎn)換過程構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)模型所定義的規(guī)范去管理和使用數(shù)據(jù)。
2、 建模過程：(1)將現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)對(duì)象抽象為信息世界中的某一信息結(jié)構(gòu);(2)再將信息結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界中某一具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。
3、 數(shù)據(jù)模型分類：
(1) 概念數(shù)據(jù)模型(概念模型)：按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，強(qiáng)調(diào)其語(yǔ)義表達(dá)功能，易于用戶理解，是用戶與設(shè)計(jì)人員交流的語(yǔ)言，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。最常用的是實(shí)體—聯(lián)系模型。
(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型(表示型/實(shí)現(xiàn)型)：是機(jī)器世界中與具體DBMS相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，包括關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和層次模型
(3) 物理數(shù)據(jù)模型：屬底層數(shù)據(jù)模型，描述數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)方式。
1.3 數(shù)據(jù)視圖與模式結(jié)構(gòu)
1.3.1 數(shù)據(jù)視圖與數(shù)據(jù)抽象
1、 數(shù)據(jù)視圖：指從某個(gè)角度看到的客觀世界數(shù)據(jù)對(duì)象的特征，是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象某一方面特征的描述。
2、 數(shù)據(jù)抽象：是一種數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則，是指專注于數(shù)據(jù)對(duì)象的某方面特征，而忽略其他特征。
3、 集和值：集是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是集的一個(gè)具體賦值;
4、 數(shù)據(jù)模式：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)某方面結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅涉及集的描述，不涉及具體的值。
1.3.2 三級(jí)模式結(jié)構(gòu)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)—外部級(jí)、概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)，分別定義了外模式、模式和內(nèi)模式，用于從不同角度描述數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。
2、 模式：
(1) 也稱邏輯模式、概念模式;
(2) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖;
(3) 模式不僅定義了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還定義了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、與數(shù)據(jù)的關(guān)的安全性和完整性要求;
(4) 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式，建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上。
3、 外模式：
(1) 也稱子模式、用戶模式、用戶視圖;
(2) 是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。
(3) 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式，每個(gè)外模式描述了某個(gè)特定用戶所使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。
(4) 外模式還是保證數(shù)據(jù)安全的有力措施，每個(gè)用戶只能看見和訪問所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)對(duì)他是不可見的。
4、 內(nèi)模式：
(1) 也稱物理模式、存儲(chǔ)模式;
(2) 是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，代表了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式和物理組織結(jié)構(gòu);
1.3.3 二級(jí)映象與數(shù)據(jù)獨(dú)立性
1、 外模式/模式映象：
(1) 定義了數(shù)據(jù)庫(kù)中不同用戶的外模式與數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(2) 可有多個(gè)外模式/模式映象，對(duì)于每個(gè)外模式，需要一個(gè)外模式/模式映象來定義該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(3) 當(dāng)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整外模式/模式間的映象關(guān)系，而外模式無(wú)需修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨(dú)立性，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。
2、 模式/內(nèi)模式映象：
(1) 定義了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)，與這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的物理存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(2) 模式/內(nèi)模式映象是唯一的;
(3) 當(dāng)內(nèi)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整模式/內(nèi)模式映象關(guān)系，而模式無(wú)需修改，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間的物理獨(dú)立性，稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。
1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成構(gòu)件、各構(gòu)件的功能及各構(gòu)件間的協(xié)同工作方式;
2、 分類：
(1) 集中式：全部數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理功能均集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);包括單用戶和主從式兩種，單用戶DBS是指系統(tǒng)由一個(gè)用戶獨(dú)占，不同機(jī)器間不能共享數(shù)據(jù);主從式DBS是指一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)分時(shí)多用戶的DBS;
(2) 分布式：數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但在物理上卻可以分布在網(wǎng)絡(luò)中不同數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)上;
(3) 客戶/服務(wù)器：將DBMS和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用分開，網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門執(zhí)行了DBMS功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理服務(wù)，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器;其他節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上安裝DBMS的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，支持用戶的應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)表示服務(wù)，稱為客戶端;
(4) 并行式：硬件平臺(tái)是并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用多個(gè)CPU和多個(gè)磁盤進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理和磁盤訪問操作，以提高執(zhí)行速度;
(5) WEB式： 由通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來的客戶端、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成。
1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
1.5.1 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能
(1) 數(shù)據(jù)定義功能：DBMS提供了數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)，用戶利用DDL定義數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特征。
(2) 數(shù)據(jù)操縱功能：DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)，用戶利用DML對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、插入、刪除或更新;
(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理和控制功能
(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能
1.5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)
1、 DBS可分為用戶、人機(jī)交互界面、DBMS和磁盤四個(gè)層次;
2、 用戶可分為四類：數(shù)據(jù)庫(kù)管理員DBA;專業(yè)用戶;應(yīng)用程序員;終端用戶;
3、 DBMS可分為兩部份：
(1) 查詢處理器：面向用戶查詢請(qǐng)求;包括以下幾個(gè)功能模塊：DML編譯器、嵌入式DML的預(yù)編譯器、DDL編譯器、查詢執(zhí)行引擎;
(2) 存儲(chǔ)管理器：面向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問，包括以下幾個(gè)功能模塊：權(quán)限和完整性管理器、事務(wù)管理器、文件管理器、緩沖區(qū)管理器;
4、 磁盤存儲(chǔ)的類型：
(1) 以數(shù)據(jù)庫(kù)文件方式存儲(chǔ)的應(yīng)用數(shù)據(jù);
(2) 數(shù)據(jù)字典;
(3) 為提高查詢速度而設(shè)置的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎;
(4) DMS運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù);
(5) 日志信息。
1.6數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
1、 第一代DBS：60年代末70年代初，層次型和網(wǎng)狀型DBS;
2、 第二代DBS：70年代后期，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);
新型DBS：80年代，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);90年代，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)第二章 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)生命周期
2.1數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)生命周期
2.1.1 軟件工程與軟件開發(fā)方法
1、 軟件工程：指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程科學(xué)，它采用工程化的概念、原理、技術(shù)和方法，以及正確的項(xiàng)目管理技術(shù)，來開發(fā)和維護(hù)軟件;它將系統(tǒng)化、規(guī)范化、定量化方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、操作和維護(hù)，也就是將工程化應(yīng)用于軟件生產(chǎn);
2、 軟件工程的目標(biāo)：在給定成本、進(jìn)度的前提下，開發(fā)出滿足用戶需求并具有下述特征的軟件產(chǎn)品：可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可維護(hù)性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性和可互操作性。
3、 軟件生命周期：指軟件產(chǎn)品從考慮其概念開始，到該產(chǎn)品交付使用的整個(gè)時(shí)期，包括概念階段、需求階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)現(xiàn)階段、測(cè)試階段、安裝部署及交付階段;
4、 軟件項(xiàng)目管理：為了能使軟件開發(fā)按預(yù)定的質(zhì)量、進(jìn)度和成本進(jìn)行，而對(duì)成本、質(zhì)量、進(jìn)度、人員、風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行分析和有效管理的一系列活動(dòng)。
5、 軟件工程以關(guān)注軟件質(zhì)量為特征，由方法、工具和過程三部分組成;
6、 軟件過程模型(軟件開發(fā)模型)：是對(duì)軟件過程的一種抽象表示，表示了軟件過程的整體框架和軟件開發(fā)活動(dòng)各階段間的關(guān)系，常見的有：瀑布模型、快速原形模型、增量模型和螺旋模型。
2.1.2 DBAS軟件組成
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件在內(nèi)部可看作由一系列軟件模塊/子系統(tǒng)組成，這些模塊/子系統(tǒng)可分成兩類：
(1) 與數(shù)據(jù)訪問有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)模塊：利用DBMS提供的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，以數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)方式直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，模塊粒度較小;
(2) 與數(shù)據(jù)訪問無(wú)直接關(guān)聯(lián)的應(yīng)用模塊：在許多與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問只是整體中的一部分，其他功能則與數(shù)據(jù)庫(kù)訪問無(wú)直接關(guān)系，這部分模塊粒度可以比較大。
2、 DBAS設(shè)計(jì)開發(fā)的硬件方面：主要涉及根據(jù)系統(tǒng)的功能、性能、存儲(chǔ)等需求選擇和配置合適的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，并與開發(fā)好的DBAS軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成，組成完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng);
2.1.3 DBAS生命周期模型
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期模型：
(1) 參照軟件開發(fā)瀑布模型的原理，DBAS的生命周期由項(xiàng)目規(guī)劃、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和部署、運(yùn)行管理與維護(hù)等5個(gè)基本活動(dòng)組成;
(2) 將快速原形模型和增量模型的開發(fā)思路引入DBAS生命周期模型，允許漸進(jìn)、迭代地開發(fā)DBAS;
(3) 根據(jù)DBAS的軟件組成和各自功能，細(xì)化DBAS需求分析和設(shè)計(jì)階段，引入了數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)訪問與處理設(shè)計(jì)、應(yīng)用設(shè)計(jì)三條設(shè)計(jì)主線，分別用于設(shè)計(jì)DBAS中的數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)和應(yīng)用程序;
(4) 將DBAS設(shè)計(jì)階段細(xì)分為概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)三個(gè)步驟，每一步的設(shè)計(jì)內(nèi)容又涵蓋了三條設(shè)計(jì)主線。
2.2 規(guī)劃與分析
2.2.1 系統(tǒng)規(guī)劃與定義
1、 定義：系統(tǒng)規(guī)劃與分析是面向?qū)⒁_發(fā)的DBAS，通過了解用戶實(shí)際需求，明確該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和任務(wù)，并從數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理的角度，確定系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的功能、性能范圍;
2、 系統(tǒng)規(guī)劃與定義包括：
(1) 任務(wù)陳述：描述所要開發(fā)的DBAS的總體目標(biāo);
(2) 確定任務(wù)目標(biāo);
(3) 確定系統(tǒng)范圍和邊界;
(4) 確定用戶視圖; 2.2.2 可行性分析
1、 可行性分析包括以下四方面：
(1) 經(jīng)濟(jì)可行性：對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行成本效益分析;DBAS的成本主要包括：A、軟硬件購(gòu)置費(fèi)用;B、系統(tǒng)開發(fā)費(fèi)用;C、系統(tǒng)安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。
(2) 技術(shù)可行性：是根據(jù)用戶提出的系統(tǒng)功能、性能及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)約束條件，對(duì)系統(tǒng)軟件、硬件、技術(shù)方案作出評(píng)估和選擇建議;
A、 硬件可行性研究是分析DBAS的硬件平臺(tái)環(huán)境和設(shè)置;
B、 軟件可行性研究包括：對(duì)可用的DBMS和操作系統(tǒng)的選型評(píng)估，對(duì)中間件和開發(fā)環(huán)境的選型建議，對(duì)DBAS開發(fā)模式和編程語(yǔ)言的建議;
C、 技術(shù)方案的選擇是根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)需求，提出DBAS可能采用的合理技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù);
(3) 操作可行性：是論證是否具備DBAS開發(fā)所需的各類人員資源、軟件資源、硬件資源和工作環(huán)境等，以及為支持DBAS開發(fā)如何去改進(jìn)加強(qiáng)這幾方面資源。
(4) 開發(fā)方案選擇：目的是提出并評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種開發(fā)方案，從中選出一種適用于DBAS軟件的開發(fā)方案;
2.2.3 項(xiàng)目規(guī)劃
1、 項(xiàng)目規(guī)劃是項(xiàng)目管理者對(duì)資源、成本和進(jìn)度做出合理估算，并在此基礎(chǔ)上制定切實(shí)可行的DBAS項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃。
2、 項(xiàng)目規(guī)劃包括以下內(nèi)容：
(1) 確定項(xiàng)目的目標(biāo)和范圍;
(2) 根據(jù)DBAS軟件開發(fā)模型，分解和定義整個(gè)項(xiàng)目包括的工作活動(dòng)和任務(wù);
(3) 估算完成該項(xiàng)目的規(guī)模和所需各種資源;
(4) 制定合理的DBAS項(xiàng)目計(jì)劃
3、項(xiàng)目規(guī)劃的結(jié)果應(yīng)形成數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目計(jì)劃文檔，即項(xiàng)目計(jì)劃書。
2.3 需求分析
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)需求是指用戶對(duì)DBAS在功能、性能、行為、設(shè)計(jì)約束等方面的期望和要求;
2、 DBAS需求分析是在已經(jīng)明確的DBAS系統(tǒng)范圍基礎(chǔ)上，通過對(duì)應(yīng)用問題的理解和分析，采用合適的工具和符號(hào)，系統(tǒng)地描述DBAS的功能特征、性能特征和約束，并形成需求規(guī)范說明文檔;
3、 需求分析過程由需求獲取、需求分析、需求描述和規(guī)范說明、需求驗(yàn)證等組成;
4、 DBAS的需求分析包括：
(1) 數(shù)據(jù)需求分析;
(2) 數(shù)據(jù)處理需求分析;
(3) 業(yè)務(wù)需求分析;
(4) 分析數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在性能、存儲(chǔ)、安全、備份與恢復(fù)等方面的要求;
2.3.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理需求分析
1、 數(shù)據(jù)需求分析：是從對(duì)數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)角度，辨識(shí)應(yīng)用領(lǐng)域所管理的各類數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)據(jù)處理需求分析結(jié)果一起，組成數(shù)據(jù)字典;
2、 數(shù)據(jù)處理需求分析：是從數(shù)據(jù)訪問和處理的角度，明確對(duì)各類數(shù)據(jù)項(xiàng)所需進(jìn)行的數(shù)據(jù)訪問操作，分析結(jié)果可表示為數(shù)據(jù)流圖或事務(wù)規(guī)范;
3、 事務(wù)規(guī)范包括：
(1)事務(wù)名稱;(2)事務(wù)描述;(3)事務(wù)所訪問的數(shù)據(jù)項(xiàng);(4)事務(wù)用戶;
2.3.2 業(yè)務(wù)規(guī)則需求分析
1、業(yè)務(wù)規(guī)則需求分析：是從DBAS高層目標(biāo)和整體功能出發(fā)，分析系統(tǒng)或系統(tǒng)中一些大粒度子系統(tǒng)應(yīng)具有的業(yè)務(wù)類型和功能，明確用戶或外部系統(tǒng)與DBAS的交互模式;
2.3.3 性能需求分析
1、 DBAS的性能指標(biāo)：
(1) 數(shù)據(jù)操作響應(yīng)時(shí)間(或數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)時(shí)間)：從提交請(qǐng)求到返回結(jié)果的時(shí)間;
(2) 系統(tǒng)吞吐量：指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的事務(wù)或查詢的數(shù)量，單位為TPS;
(3) 允許并發(fā)訪問的最大用戶數(shù)：在保證響應(yīng)時(shí)間的前提下，系統(tǒng)最多允許多少用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫(kù);
(4) 每TPS代價(jià)值，用于衡量系統(tǒng)性價(jià)比的指標(biāo)
2、 影響DBAS性能的因素：
(1) 系統(tǒng)硬件資源;
(2) 網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備性能;
(3) 操作系統(tǒng)環(huán)境;
(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)質(zhì)量，數(shù)據(jù)庫(kù)配置參數(shù);
(5) DBAS的配置和性能;
(6) 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序自身。
2.3.4 其它需求分析
1、 存儲(chǔ)需求分析：是指估計(jì)DBAS系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，包括：(1)初始數(shù)據(jù)庫(kù)大小;(2)數(shù)據(jù)庫(kù)增長(zhǎng)速度;存儲(chǔ)總量估算可采用：根據(jù)數(shù)據(jù)字典中每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的結(jié)構(gòu)描述信息，估計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的容量，將所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的容量累加;
2、 安全性需求分析：
(1) DBAS系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的安全控制級(jí)別;
(2) 各類用戶的數(shù)據(jù)視圖和視圖訪問權(quán)限;
(3) DBAS應(yīng)有的口令保護(hù)機(jī)制或其它安全認(rèn)證機(jī)制，用以控制用戶登錄數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
3、 備份和恢復(fù)需求分析：
(1) DBAS運(yùn)行過程中備份數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間和備份周期;
(2) 所需備份的數(shù)據(jù)是全部數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，還是一部分;
(3) 備份方式是采用完全備份還是采用差異備份。
2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.4.1 概念設(shè)計(jì)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)：是根據(jù)數(shù)據(jù)需求分析階段得到的需求結(jié)果，分析辨識(shí)需要組織存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)對(duì)象的特征及其相互之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，并采用概念數(shù)據(jù)模型表示出來，得到獨(dú)立于具體DBMS的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型;
2、 ER方法：(1)選擇局部應(yīng)用;(2)分別設(shè)計(jì)各個(gè)局部ER圖;(3)局部ER圖合并;
3、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：
(1) 確定DBAS體系結(jié)構(gòu);
(2) 系統(tǒng)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件的選型和配置;
(3) 應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(4) 對(duì)需求分析階段識(shí)別出的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，細(xì)化業(yè)務(wù)規(guī)則流程，明確采用的關(guān)鍵技術(shù)和算法;
(5) 對(duì)系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行方案選型和初步設(shè)計(jì)。
2.4.2 邏輯設(shè)計(jì)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：指從數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型出發(fā)，設(shè)計(jì)表示為邏輯模式的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)。
(1) ER圖轉(zhuǎn)換為初始關(guān)系模式;
(2) 對(duì)初始關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化;
(3) 檢查關(guān)系表對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的支持性;
(4) 確定關(guān)系模式的完整性約束;
(5) 從數(shù)據(jù)安全性和獨(dú)立性出發(fā)，設(shè)計(jì)用戶視圖。
2、 應(yīng)用程序概要設(shè)計(jì)(II);
3、 數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)概要設(shè)計(jì);
2.4.3 物理設(shè)計(jì)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：主要指數(shù)據(jù)文件在外存上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法，它依賴于系統(tǒng)具體的硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和DBMS;
(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式調(diào)整;
(2) 選擇或配置基本關(guān)系表的文件組織形式;
(3) 數(shù)據(jù)分布設(shè)計(jì);
(4) 安全模式設(shè)計(jì);
(5) 確定系統(tǒng)配置;
(6) 物理模式評(píng)估;
2、 數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)詳細(xì)設(shè)計(jì)：根據(jù)事務(wù)流程，利用SQL語(yǔ)句、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口，采用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或DBMS提供的事務(wù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)。
2.5 實(shí)現(xiàn)與部署
1、 建立數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu);
2、 數(shù)據(jù)加載;
3、 事務(wù)和應(yīng)用程序的編碼及測(cè)試;
4、 系統(tǒng)集成、測(cè)試與試運(yùn)行;
5、 系統(tǒng)部署;
2.6 運(yùn)行管理與維護(hù)
2.6.1 日常維護(hù)
(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)
(2) 完整性維護(hù)
(3) 安全性維護(hù)
(4) 存儲(chǔ)空間管理
(5) 并發(fā)控制及死鎖處理
2.6.2 系統(tǒng)性能監(jiān)控和分析
1、 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以通過兩種途徑收集：
(1) 由DBMS本身自動(dòng)收集和存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
(2) 通過監(jiān)控系統(tǒng)得到
2.6.3 系統(tǒng)性能優(yōu)化調(diào)整
1、 糸統(tǒng)性能優(yōu)化的手段有：數(shù)據(jù)查詢調(diào)整與優(yōu)化、索引調(diào)整、數(shù)據(jù)庫(kù)摸式調(diào)整、DBMS和操作系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整等。
2、 模式調(diào)整主要涉及邏輯模式調(diào)整，可以從下考慮：
(1) 已達(dá)到第三范式的基本表，不要進(jìn)一步規(guī)范化為BCNF;
(2) 在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)一個(gè)基本表中某些頻繁被訪問的數(shù)據(jù)，可以按水平分區(qū)或垂直分區(qū)方式拆分基本表。
2.6.4 系統(tǒng)升級(jí)
1、 改進(jìn)應(yīng)用桯序;
2、 數(shù)據(jù)庫(kù)重組;
DBMS和OS版本升級(jí)
3、 應(yīng)用程序詳細(xì)設(shè)計(jì)：
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