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数据库系统概论高级 7-7 数据库设计 数据库物理结构设计1

242人浏览 / 0人评论 / | 作者:因情语写  | 分类: 数据库系统概论  | 标签: 数据库系统概论  | 

作者:因情语写

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    7.5 数据库的物理设计

    什么是数据库的物理设计

  • 为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构的过程,就是数据库的物理设计。
  • 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,它依赖于选定的DBMS。

    数据库物理设计的步骤

 

    确定数据库的物理结构
    RDBMS中主要指存取方法和存储结构;
    对物理结构进行评价
    重点是时间和空间效率
    IF 满足原设计要求
    THEN 进入到物理实施阶段
    ELSE
    ( 重新设计
    OR 修改物理结构
    OR 返回逻辑设计阶段
    修改数据模型)

    复习 : 7.2 需求分析中 数据字典

    4. 数据存储
    数据量
    存取频度:每小时、每天或每周存取次数,每次存取的数据量等信息
    存取方法:批处理 / 联机处理;检索 / 更新;顺序检索 / 随机检索
    5. 处理过程
    处理要求
    处理频度要求,如单位时间里处理多少事务,多少数据量、响应时间要求等

    物理设计的输入 及 性能评价的标准

    7.5.1 数据库物理设计的内容和方法

    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)
  • 为关系、 索引、 日志、 备份等数据库文件选择物理存储结构

    不同的DBMS产品

  • 物理环境、存取方法和存储结构有很大差别
  • 能供设计人员使用的设计变量、参数范围很不相同
  • 没有通用的物理设计方法,只能给出一般的设计内容和原则。 

    设计物理数据库结构的准备工作
    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。

  • 有哪些索引(例如B+树索引, HASH索引,BITMAP索引等),如何建立索引;
  • 有哪些存储结构(行存储,列存储,聚簇存储),如何选择。

    物理数据库设计参数(部分列选)
    数据库查询事务

  • 查询所涉及的关系
  • 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

    数据库上运行的事务会不断变化、增加或减少,要根据应用的变化,及时收集设计信息,调整数据库的物理结构。

    7.5.2 关系模式存取方法选择索引方法、聚簇方法

    索引存取方法的选择

    为什么要建立索引
    提高存取的效率——查询、插入、删除、更新的效率
    如何选择索引存取方法
    根据应用要求确定:

  • 对哪些属性列建立索引
  • 对哪些索引要设计为唯一索引、组合索引、
  • 选择合适的索引方法

    如何创建索引
    CREATE [ UNIQUE ] INDEX 索引名字 ON 表名 [ USING
    索引方法 ] ( 列名1,列名2, [, ...] );
    CREATE UNIQUE INDEX studentname ON student
    USING Hash ( sname);
    RDBMS提供的索引方法:

  • B-tree(B+树), hash(散列) R-tree 、 Bitmap等。
  • 如果不指定,缺省一般是B-tree。

     选择索引存取方法的一般规则

  • 如果一个(或一组)属性经常在查询条件中出现,则考虑在这个(这组)属性上建立索引(或组合索引);
  • 如果一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数, 则考虑在这个属性上建立索引;
  • 如果一个(或一组)属性经常在连接操作的连接条件中出现,则考虑在这个(或这组)属性上建立索引

    1 B+树索引简介

    B+树索引的特点:

  • 多分平衡树,存取效率高
  • 既能随机查找、又能顺序查找
  • 增删改操作,保持平衡 

    B+ 树结构

 

    B+树中的随机查找

    B+树中的范围查找

    2. HASH存取方法的选择

    为什么要使用Hash存取方法

    选择Hash存取方法的规则
    如果一个关系的属性主要出现在等值连接条件中或主要出现在等值比较选择条件中,而且满足下列两个条件之一:

  • 该关系的大小可预知,而且不变;
  • 该关系的大小动态改变,但所选用的数据库管理系统提供了动态Hash存取方法。

    索引存取方法的选择

    索引带来的额外开销

  • 维护索引的开销
  • 查找索引的开销
  • 存储索引的开销

    确定是否需要建立索引,选择哪种索引

 


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