《实体资料库设计与效能.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实体资料库设计与效能.ppt（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第6章：實體資料庫設計與效能 資料庫管理與應用資料庫管理與應用第六版第六版Jeffrey A.Hoffer,Mary B.Prescott,Fred R.McFadden1Chapter 6SDLC的實體設計階段(圖2-4與2-5)專案辨識與選擇專案啟始與規劃分析實體設計實作維護邏輯設計目的目的 開發技術規格開發技術規格產出產出 程式與資料結構、技術採購、程式與資料結構、技術採購、組織再造組織再造資料庫活動資料庫活動 實體資料庫設計實體資料庫設計2Chapter 6實體資料庫設計l目的-將資料的邏輯描述轉換成儲存與擷取資料的設計規格l目標-產生儲存資料的設計提供適當的效能確保資料庫完整性、安全
2、性、與可復原性3Chapter 6實體設計流程l正規化的關聯表l容量的估計l屬性定義l預期的回應時間l資料安全性的需求l備份/復原的需求l預期的完整性l所用的DBMS 技術輸入l屬性的資料型態l實體記錄描述(不一定總是與邏輯設計相符)l檔案結構l索引與資料庫結構l查詢最佳化導致決策4Chapter 6圖 6-1綜合使用圖綜合使用圖（松谷傢具公司）（松谷傢具公司）5Chapter 6圖 6-1綜合使用圖綜合使用圖（松谷傢具公司）（松谷傢具公司）資料量6Chapter 6圖 6-1綜合使用圖綜合使用圖（松谷傢具公司）（松谷傢具公司）存取頻率(每小時)7Chapter 6圖 6-1綜合使用圖綜合使用
3、圖（松谷傢具公司）（松谷傢具公司）使用分析：每小時存取200 次採購零件 這200次採購零件的存取中會存取80次報價這80次報價存取中會存取70次供應商8Chapter 6圖 6-1綜合使用圖綜合使用圖（松谷傢具公司）（松谷傢具公司）使用分析：每小時存取75次供應商 75次供應商的存取中會存取40次報價40次報價的存取中會存取40次採購零件9Chapter 6設計欄位l欄位：資料庫中的最小資料單元l欄位設計選擇資料型態編碼、壓縮、加密控制資料完整性10Chapter 6選擇資料型態lCHAR 固定長度的字元lVARCHAR2 變動長度的字元(memo)lLONG 大型數字lNUMBER 正/負
4、數字lDATE 實際日期lBLOB 二進位的大型物件(適用於圖形、聲音等）11Chapter 6圖 6-2編碼對照表範例（松谷傢具）編碼會節省空間但取得實際資料值需要花費額外的一次查詢12Chapter 6欄位資料完整性l預設值 沒有指定資料時所採用的值l範圍控制 容許值的限制(限制或驗證規則)lNull 值控制 允許或禁止空欄位l參考完整性 外來鍵與主鍵配對的範圍控制（以及是否允許null值）13Chapter 6處理缺值資料l以估計值來取代(e.g.利用公式)l建立缺值清單的報表l在程式中除非特別重要否則忽略出缺的值l可用觸發程序來執行這些動作可用觸發程序來執行這些動作14Chapter
5、6實體記錄l實體記錄：儲存在緊鄰記憶體位置的一群欄位當成擷取的單位l頁：單筆I/O運算中所讀寫的資料量l區塊係數：每頁能容納的實體記錄數目15Chapter 6去正規化l將正規化的關聯表轉換成非正規化的實體記錄規格l優點：能降低表格查詢的次數（也就是降低必要的合併查詢次數）以增進效能（速度）l成本(由於資料複製)浪費儲存空間資料完整性/一致性的威脅l常見的去正規化機會一對一關係(圖6-3)帶有屬性的多對多關係(圖6-4)參考資料(1:N關係其中單基數邊有其他關係沒有使用到的資料)(圖6-5)16Chapter 6圖 6.5 可能的去正規化情況：參考資料 需要額外的表格存取資料複製 17Chap
6、ter 6分割l水平分割：將表格的列分散到幾個分開的檔案 當不同的使用者需要存取不同的資料列時特別有用3種方式：鍵範圍分割、雜湊式分割、複合式分割l垂直分割：將一個表格的欄位分散到幾個分開的檔案 當不同的使用者需要存取不同的欄位時特別有用 每個檔案中必須重複納入主鍵l組合水平與垂直分割分割通常會符合使用者綱要分割通常會符合使用者綱要(使用者視界使用者視界)18Chapter 6分割l分割的優點：一起使用的記錄儲存在一起每份分割可最佳化其效能安全性、復原儲存在不同磁碟的分割：競爭充分利用平行處理的好處l分割的缺點：跨分割的擷取速度緩慢複雜度19Chapter 6資料複製 l故意將相同的資料儲存在
7、資料庫的多個位置l讓多個使用者可在最小的競爭狀況下同時存取相同的資料以改善效能l由於資料複製的緣故犧牲了資料的完整性l最適合不常更新的資料20Chapter 6設計實體檔案l實體檔案：一塊有名稱的次級記憶體，配置的目的是為了要儲存實體記錄l連結資料的構件：循序儲存指標l檔案結構：如何在磁碟上安排檔案的技術l存取方法：在檔案結構的基礎上如何擷取資料21Chapter 6圖 6-7(a)循序式循序式檔案結構檔案結構如果沒有排序如果沒有排序找到記錄的平均時間=n/2.12nl根據主鍵欄位值依序地儲存檔案記錄如果有排序如果有排序 每次新增或刪除就需要重新排序22Chapter 6索引式檔案結構l索引
8、包含記錄結構的個別表格以加速擷取l主鍵會自動建索引lOracle 有CREATE INDEX 運算,而MS ACCESS可為大部分的欄位類型建立索引l索引的建構方式：B-tree索引圖 6-7b位元映射圖索引圖 6-8雜湊索引圖 6-7c合併索引圖 6-923Chapter 6圖 6-7b B-tree 索引利用樹狀結構來搜尋利用樹狀結構來搜尋找到記錄的平均時間=樹狀結構的深度樹狀結構的所有樹葉都在同一層一致的存取時間24Chapter 6圖 6-7c雜湊雜湊檔案或結構 雜湊演算法雜湊演算法經常使用除法運算的餘數來決定記錄的位置相同位置的記錄則以串列串起來25Chapter 6圖6-8位元映射
9、圖位元映射圖 索引的索引結構 位元映射圖節省空間的需求位元映射圖節省空間的需求列 屬性的可能值行 表格列位元表示該表格列的屬性是否有其值26Chapter 6圖6-9 合併合併 索引 加速合併運算27Chapter 6叢集檔案l在某些關聯式DBMS中來自不同表格的相關記錄可一起儲存在相同的磁碟區域中l對於改善合併運算的效能非常有幫助l主要表格的主鍵記錄與相依表格對應的外來鍵記錄儲存在緊鄰的位置l例如Oracle 有 CREATE CLUSTER 命令28Chapter 6使用索引的經驗法則1.索引對大表格比較有用 2.為每個表格的主鍵建索引3.為搜尋欄位建索引(經常出現在WHERE子句中的欄位
10、)4.為ORDER BY及GROUP BY子句中參考的欄位建索引5.屬性的值若大於100種要用索引；屬性的值若少於30種不要用索引29Chapter 6使用索引的經驗法則6.DBMS對於每個表格可用的索引數目與每個索引欄位的位元組數目可能有限制7.不能從索引參考到Null值8.針對不易變動的資料庫使用大量的索引；而對於變動大的資料庫則要限制索引的使用為什麼？因為修改（例如新增或刪除）時檔案索引也要跟著修改30Chapter 6RAIDl磁碟陣列l一組磁碟，但使用者看起來就好像只是一部磁碟l可平行存取資料（改善存取速度）l安排記憶頁在stripe（狹長區塊）狹長區塊）中31Chapter 6圖
11、6-10 含4部磁碟的RAID與striping機制 可同時讀寫pages 1-4 32Chapter 6磁碟陣列的類型(圖 6-11)lRaid 0最大程度的平行存取 沒有冗餘沒有錯誤修正 沒有容錯能力lRaid 1冗餘的資料 具有容錯能力 最常見的形式lRaid 2沒有冗餘一筆記錄橫跨數個資料磁碟在多部磁碟上進行錯誤修正-以重建受損的資料lRaid 3在一部磁碟上進行錯誤修正記錄橫跨多部資料磁碟(比Raid 2多)不適於多使用者的環境lRaid 4在一部磁碟上進行錯誤修正每條stripe上有多筆記錄可平行處理但由於錯誤修正的競爭減緩更新的速度lRaid 5循環的同位陣列 儲存資料與錯誤修正碼於同一部磁碟可平行處理效能比Raid 4好33Chapter 6圖6-12 資料庫結構 舊時系統當代技術資料倉儲34Chapter 6查詢最佳化l平行查詢處理l覆蓋自動的查詢最佳化l資料區塊大小 效能的取捨：區塊競爭隨機與循序式列存取的速度列的長度額外負擔l平衡磁碟控制模組之間的I/O35Chapter 6查詢最佳化l聰明地使用索引l相容的資料型態l建議的查詢l避免巢狀的查詢l查詢群組的暫時表格l只選取需要的欄位l如果沒有索引不要排序36