免费智能真题库 > 历年试卷 > 数据库系统工程师 > 2011年上半年 数据库系统工程师 上午试卷 综合知识
  第59题      
  知识点:   数据库设计   数据库物理设计工作步骤   数据库   索引
  关键词:   数据库   数据        章/节:   数据库设计       

 
确定各基本表的索引,属于数据库设计的(59)阶段。
 
 
  A.  需求分析
 
  B.  概念设计
 
  C.  逻辑设计
 
  D.  物理设计
 
 
 

 
  第59题    2010年上半年  
   50%
某高校的管理系统中有学生关系为:学生(学号,姓名,性别,出生日期,班级),该关系的数据是在高考招生时从各省的考生信息库中..
  第64题    2018年上半年  
   43%
下列描述的因素中,不属于数据库物理设计应该考虑的是()
  第54题    2012年上半年  
   56%
索引设计属于数据库设计的(54)阶段。
   知识点讲解    
   · 数据库设计    · 数据库物理设计工作步骤    · 数据库    · 索引
 
       数据库设计
        数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下,按照应用的要求,为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。其中主要的研究方向是数据库设计方法学和设计工具,包括数据库设计方法、设计工具和设计理论的研究,数据模型和数据建模的研究,计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究,数据库设计规范和标准的研究等。
 
       数据库物理设计工作步骤
        一般来说,物理设计的主要工作步骤包括确定数据分布、存储结构和访问方式。
               确定数据分布
               从企业计算机应用环境出发,需要确定数据是集中管理还是分布式管理,但目前企业内部网及因特网的应用越来越广泛,大都采用分布式管理。对于数据如何分布需要从以下几个方面考虑:
               (1)根据不同应用分布数据。企业的不同部门一般会使用不同数据,将与部门应用相关的数据存储在相应的场地,使得不同的场地上处理不同的业务,对于应用多个场地的业务,可以通过网络进行数据处理。
               (2)根据处理要求确定数据的分布。对于不同的处理要求,也会有不同的使用频度和响应时间,对于使用频度高、响应时间短的数据,应存储在高速设备上。
               (3)对数据的分布存储必然会导致数据的逻辑结构的变化,要对关系模式做新的调整,回到数据库逻辑设计阶段做必要的修改。
               确定数据的存储结构
               存储结构具体指数据文件中记录之间的物理结构。在文件中,数据是以记录为单位存储的,可以采用顺序存储、哈希存储、堆存储和B+树存储等方式。在实际应用中,要根据数据的处理要求和变更频度选定合理的物理结构。
               为提高数据的访问速度,通常会采用索引技术。在物理设计阶段,要根据数据处理和修改要求,确定数据库文件的索引字段和索引类型。
               确定数据的访问方式
               数据的访问方式是由其存储结构所决定的,采用什么样的存储结构,就使用什么样的访问方式。数据库物理结构主要由存储记录格式、记录在物理设备上的安排及访问路径(存取方法)等构成。
                      存储记录结构设计
                      存储记录结构包括记录的组成、数据项的类型、长度和数据项间的联系,以及逻辑记录到存储记录的映射。在设计记录的存储结构时,并不改变数据库的逻辑结构,但可以在物理上对记录进行分割。数据库中数据项的被访问频率是很不均匀的,基本上符合公认的“80/20规则”,即“从数据库中检索的80%的数据由其中的20%的数据项组成”。
                      当多用户同时访问常用数据项时,往往会因为访盘冲突而等待。若将这些数据分布在不同的磁盘组上,当多用户同时访问常用数据项时,系统可并行地执行I/O,从而减少访盘冲突,提高数据库的性能。可见对于常用关系,最好将其水平分割成多个片,分布到多个磁盘组上,以均衡各个磁盘组的负荷,发挥多磁盘组并行操作的优势,提高系统性能。
                      存储记录布局
                      存储记录的布局,就是确定数据的存放位置。存储记录作为一个整体,如何分布在物理区域上,是数据库物理结构设计的重要环节。采用聚簇功能可以大大提高按聚簇码进行查询的效率。聚簇不但可用于单个关系,也适用于多个关系。设有职工表和部门表,其中部门号是这两个表的公共属性。如果查询涉及这两个表的连接操作,可以把部门号相同的职工元组和部门元组在物理上聚簇在一起,既可显著提高连接操作的速度,又可节省存储空间。
                      建立聚簇索引的原则如下:
                      (1)聚簇码的值相对稳定,没有或很少需要进行修改。
                      (2)表主要用于查询,并且通过聚簇码进行访问或连接是该表的主要应用。
                      (3)对应每个聚簇码值的平均元组数既不太多,也不太少。
                      任何事物都有两面性,聚簇对于某些特定的应用可以明显地提高性能,但对于与聚簇码无关的查询却毫无益处。相反地,当表中数据有插入、删除、修改时,关系中有些元组就要被搬动后重新存储,所以建立聚簇的维护代价是很大的。
                      存取方法的设计
                      存取方法是为存储在物理设备(通常是外存储器)上的数据提供存储和检索的能力,是快速存取数据库中数据的技术。存取方法包括存储结构和检索机制两部分。其中:存储结构限定了可能访问的路径和存储记录;检索机制定义每个应用的访问路径。数据库系统是多用户共享系统,对同一个关系建立多条存取路径才能满足多用户的多种应用要求。为关系建立多种存取路径是数据库物理设计的任务之一。
                      在数据库中建立存取路径最普遍的方法是建立索引。确定索引的一般顺序如下:
                      (1)首先可确定关系的存储结构,即记录的存放是无序的,还是按某属性(或属性组)聚簇存放。这在前面已讨论过,这里不再重复。
                      (2)确定不宜建立索引的属性或表。对于太小的表、经常更新的属性或表、属性值很少的表、过长的属性、一些特殊数据类型的属性(大文本、多媒体数据)和不出现或很少出现在查询条件中的属性不宜建立索引。
                      (3)确定宜建立索引的属性。例如,关系的主码或外部码、以查询为主或只读的表、范围查询、聚集函数(Min、Max、Avg、Sum、Count)或需要排序输出的属性可以考虑建立索引。
                      索引一般还需在数据库运行测试后,再加以调整。在RDBMS中,索引是改善存取路径的重要手段。使用索引的最大优点是可以减少检索的CPU服务时间和I/O服务时间,改善检索效率。但是,不能对进行频繁存储操作的关系建立过多的索引,因为过多的索引也会影响存储操作的性能。
 
       数据库
        数据库(DataBase,DB)是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。
        系统使用的所有数据存储在一个或几个数据库中。
 
       索引
        在数据库系统中,索引是一种可选结构,其目的是提高数据访问速度。利用索引可提高用户访问数据的速度,或直接从索引中独立检索数据。如果对索引的配置和使用进行了优化,那么索引能大大降低数据文件的I/O操作并提高系统性能。
        但是在为一个表创建索引之后,Oracle将自动维护这个索引。当用户在表中插入、更新或删除记录时,系统将自动更新与该表相关的索引。一个表可以有任意数量的索引,但一个表的索引越多,用户在该表中插入、更新或删除记录时所造成的系统开销也越大。其原因是无论何时更新表,系统都必须更新与之相关的索引。
        索引是建立在表的一个或多个字段之上的。索引的作用大小取决于该字段或字段集的选择性。所谓选择性,是指索引能降低数据集中的程度。如果表中与某个索引相关的字段值各不相同,那么该索引就有很好的选择性。一个选择性很差的索引的例子,是基于字段值仅为true/false的字段创建的索引,因为表中很多记录该字段的字段值都相同。一个索引可能只能帮助管理员降低检索的记录数,而不能惟一地确定一条记录。例如:如果为一个表的LastName字段创建了一个索引,现在用户需要搜索John Smith,那么这个索引将返回LastName字段值为Smith的所有记录,因而用户还不得不在返回的记录中搜索含John的记录。索引的选择性越好,就越有助于降低返回记录的数量,从而提高数据访问速度。下面介绍有效创建和使用索引的技巧和方法。
        . 索引和降低系统处理的数据量。
        索引的主要作用之一就是降低系统处理的数据量。对CPU使用和等待完成I/O操作的时间上,I/O操作引起的系统开销都是非常昂贵的。降低I/O操作可提高系统性能和处理能力。如果不使用索引,那么为了找到特定的数据,系统将不得不扫描表中的所有数据。
        例如如下查询语句:
        
        如果不使用索引,系统必须扫描整个emp表并检查表中每条记录的employee_id字段的值。如果emp表很大,那么这个操作可能意味着数量巨大的I/O读写和很长的处理时间。
        如果为emp表的employee_id字段创建了索引,那么系统将遍历该索引并找到用户所查询记录的ID。找到记录ID之后,只需一条额外的I/O操作就能检索到用户所需的数据。
        用于说明这个问题的最好例子,是只需查找一条记录的情况。在表的每条记录中,类似employee_id这样的字段的值可能在整个表中都是惟一的。这意味着查询结果值返回一条记录,这种查询的效率是非常高的。
        在某些情况下,索引必须返回大量数据。如下面的例子:
        
        这个查询语句很可能返回大量数据,因为索引操作返回了大量记录的ID,并且系统必须独立访问这些记录的ID,所以这种情况下,不使用索引可能比使用索引的效率更高,直接进行表扫描可能效率更高。不同情况下,采用哪种查寻方法更好,很大程度上取决于表的数据量和组织形式。
        对于不同的数据,在某些情况下位图索引可能非常有用,而在另外一些情况下,使用位图索引可能没有任何好处。
        . 索引和更新。
        如果对表创建了索引,那么更新、插入和删除表中的记录都将导致额外的系统开销。在系统提交这些操作之前,系统将会更新所有与该表相关的索引。这可能需要花费很长时间,并额外增加一定的系统开销。
        . 在字段选择性很低的情况下适用索引。
        在某些情况下,表中的某些字段的选择性可能很低。开发人员没必要为所有表创建索引,实事上,在某些情况下索引引起的问题比解决的问题更多。在很多情况下,需要反复试验,才能确定一个索引是否有助于提高系统性能。
        但是,位图索引能在字段选择性不高的情况下工作得很好。一个位图索引可以和其他位图索引联合使用,以降低系统检索的数据集。对于某些值为true/false、yes/no或其他小范围数据的字段,建立位图索引是非常合适的。请记住:位图索引所占用的空间,是随着与该索引相关的字段的不同值的数量的增加而增加的。
        如果决定创建一个索引,那么确定为哪些字段创建索引是非常重要的。对于不同的表,可能会选择一个或多个字段创建索引。可使用如下方法来确定在哪些字段上创建索引:
        ①选择那些最常出现在where子句中的字段。经常被访问的字段最可能受益于索引。
        ②经常用于连接表的字段是创建索引的必然候选字段。
        ③必须注意索引导致的查询语句性能的提高与更新数据时性能的降低之间的平衡。
        ④经常被修改的字段不适合创建索引,其原因是,更新索引将增加系统开销。
        在某些情况下,使用复合索引的效率可能比使用简单索引的效率更高。下面的一些例子说明了应当在何种情况下使用复合索引。
        ①某两个字段单独来看都不具有惟一性,但结合在一起却有惟一性,那么这种情况下,复合索引将工作得很好。例如:A字段和B字段都几乎没有惟一性值,但绝大多数情况下,字段A和B的某个特定组合却具有惟一性特点。那么在检索数据时,可在where子句重视and操作符来将这两个字段连接在一起。
        ②如果select语句中的所有值都位于复合索引中,那么Oracle将不会检索表,而直接从索引中返回数据。
        ③如果多个查询语句的where子句中作为查询条件的字段都不相同,但返回的记录相同,那么应当考虑利用这些字段创建一个复合索引。
        在创建索引之后,开发人员应当定期利用SQL TRACE工具或EXPLAIN PLAN来察看用户查询是否充分利用了索引。很有必要花费一定精力来试验使用索引和未使用索引在效率上的差别,以判断索引所耗费资源是否物有所值。
        应该删除那些不经常使用的索引。可使用alter index monitoring usage语句来跟踪索引的使用情况。还可以从系统表all_indexes、user_indexes和dba_indexes中查询用户访问索引的频率。
        如果为一个不适合创建索引的字段或表创建了索引,那么这可能会导致系统能力的下降。而如果创建的索引合理,那么这将降低系统的I/O操作并加快访问速度,从而大大提高系统性能。
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第59题    在手机中做本题