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第三单元《应用数据库》ppt课件 高中信息技术


第3章 数据库及其管理

第3章 数据库及其管理
? 数据库系统概述 数据库的基本概念、结构与组成 ? 创建用户数据库 使用对象资源管理器创建用户数据库 使用T-SQL语句创建用户数据库 查看与修改数据库属性 ? 管理用户数据库 用户数据库的增缩、分离与附加 数据库快照 用户数据库更名与删除

第3章 数据库及其管理

>? 数据库(Database,DB):将数据按一定的数 据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余 度,较高的数据独立性和易扩展性,并可被 多用户、多应用程序共享的数据集合。 ( 1 )在 计算机的存储设备 上存放的,属于计 算机领域的一个术语。 (2)一个数据集合。 ( 3 )这个数据集合是 有结构 的,这是和文件 系统相比最大的特点之一。 (4)这个数据集合是指相关联的数据集合。

3.1 数据库系统概述
? DBMS(Database Management System), 位于用户与操作系统之间的一层数据管理 软件。主要功能是建立和维护数据库,接 受和完成用户访问数据库的各种请求。功 能如下: 1)数据定义功能 ? 提供DDL,通过它可方便地对数据库中的 数据对象进行定义,三级结构、两级映像, 完整性。 2)数据操纵功能

3.1 数据库系统概述
3)数据库的运行管理 ? 数据库在建立、运行、维护是由DBMS统一 管理、统一控制、以保证数据的安全性, 完整性和多用户对数据的并发使用及发生 故障后的恢复。 4)数据库的建立和维护功能 ? 包括初始数据的输入,转换功能,数据库 的转储、恢复功能、数据库的重组织功能 和性能监视、分析功能等。一般由一些实 用程序完成。

? 数据库系统:一个由计算机网络的硬件与软 件、应用程序、数据库、数据库管理系统、 数据库管理员和用户构成的相互配合、相互 作用的系统。

3.1 数据库系统概述

Grammar
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?至少解决8个方面的问题 ?数据库的结构 数据库的逻辑结构 数据库的物理结构 文件组 ? 数据文件 ? 事务日志文件 事务日志的作用 事务日志的特点 事务日志的结构 ? 数据库的类型和特点 master、model、msdb、tempdb

3.1.2 数据库结构与组成

1)至少解决8个方面的问题
① 数据库文件的存储
② 数据库的大小、 ③ 数据库运行时的行为特征

④ 数据库的更改
⑤ 数据库的扩大

⑥ 数据库的收缩
⑦ 如何兼顾事务处理效率和决策支持效率 ⑧ 数据库的性能优化

数据库的结构
? 数据库的逻辑结构 从逻辑角度,SQL Server 2008将数据库组织成为各种 数据库对象,如数据表、视 图、索引、数据类型、存储 过程、触发器等。这些数据 库对象是用户使用数据库的 基本单位。右图所示为对象 资源管理器中所呈现的各种 数据库对象。

数据库的结构
? 数据库的物理结构 以文件形式存储在硬盘上。数据库至少具有两个 操作系统文件:数据文件和日志文件。 数据文件用于存放数据库的数据和各种对象,而 事务日志文件用于存放事务日志信息。 主要数据文件(.mdf),存储数据库的启动信息, 及部分或全部数据。 次要数据文件(.ndf),可选,由用户定义并存储用 户数据。 日志文件(.ldf),每个数据库必须至少有一个日志 文件。

数据库的结构
? 文件组: 数据文件的逻辑组合。每个数据库 有一个primary文件组。其包含主要数据文件 和未放入其他文件组的所有次要文件。可以 创建用户定义文件组,用于将数据文件集合 起来,以便于管理。 ? 如果在数据库中创建对象时没有指定对象所 属的文件组,对象将被分配给默认文件组。 只能将一个文件组指定为默认文件组。 ? PRIMARY 文件组是默认文件组,除非用 ALTER DATABASE语句进行更改。但系统对 象和表仍然分配给 PRIMARY文件组,而不是

数据库的结构
? 文件组用途:例如,可以分别在三个磁盘 驱动器上创建三个文件 Data1.ndf、 Data2.ndf 和 Data3.ndf,然后将它们分配 给文件组 fgroup1。然后,可以明确地在 文件组 fgroup1 上创建一个表。对表中数 据的查询将分散到三个磁盘上,从而提高 了性能。 ? 文件和文件组使用限制 – 一个文件或文件组不能由多个数据库使 用 – 一个文件只能是一个文件组的成员

使用文件和文件组的一般建议
? 使用文件组将对象放置在特定的物理磁盘上。 ? 为性能最大化,应在尽可能多的不同可用物 理磁盘上创建文件和文件组,将争夺空间最 激烈的对象置于不同的文件组中。 ? 将同一连接查询中使用的不同表置于不同文 件组中。 ? 将最经常访问的表和属于这些表的非聚集索 引置于不同的文件组中。 ? 不要将事务日志文件和其他文件或文件组置 于同一磁盘上。

数据文件的物理结构
? 页 ? 数据存储的基本单位,页的大小为 8 KB, 数据文件(.mdf 或 .ndf)分配的磁盘空间 可从逻辑上划分成页(从 0 到 n 连续编 号)。 ? 每页的开头是 96 字节的标头,用于存储有 关页的系统信息。此信息包括页码、页类 型、页的可用空间以及拥有该页的对象的 分配单元 ID 。 ? 日志文件不包含页,而是包含一系列日志


? 在数据页上,数据行 紧接着标头按顺序放 置。页的末尾是行偏 移表,对于页中的每 一行,每个行偏移表 都包含一个条目。每 个条目记录对应行的 第一个字节与页首的 距离。行偏移表中的 条目的顺序与页中行 的顺序相反。

数据文件的物理结构
? 区:管理空间的基本单位。一个区是8个物 理上连续的页(即 64 KB)。这意味着 SQL Server 数据库中每 MB 有 16 个区。 ? 区的分类 – 统一区,由单个对象所有。区中的所有 8 页只能由所属对象使用。 – 混合区,最多可由八个对象共享。区中 八页的每页可由不同的对象所有。

3.2 创建用户数据库
? 使用对象资源管理器创建用户数据库
? 使用T-SQL语句创建用户数据库

? 设置数据库选项
? 查看与修改数据库属性

估算大小
? 通过理解数据库的空间管理,估算数据库大 小。其等于数据库中的表大小、索引大小以 及其他占据物理空间的数据库对象大小之和 (P53)。 ? 假设某个数据库中只有一个表,该表的数据 行字节是800B。这时,一个数据页上最多 只能存放10行数据。如果该表大约有100万 行的数据,那么该表将占用10万个数据页的 空间。因此,该数据库的大小估计为: 100000×8KB=800000KB=781.25MB。根 据数据库大小的估计值,再考虑其他因素,

使用对象资源管理器创建数据库
? 创建用户数据库前,须先确定数据库名、所 有者、文件名、数据文件大小、数据库字符 集、是否自动增长以及如何自动增长等信息。 在一个SQL Server实例中,最多可以创建 32767个数据库。数据库的名称必须满足标识 符规则。在命名数据库时,一定要保证数据 库名称简短并有一定的含义。 ? 具有CREATE DATABASE、CREATE ANY DATABASE或ALTER ANY DATABASE权限 的用户才可以执行创建数据库的操作。

使用对象资源管理器创建数据库

用T-SQL语句创建用户数据库
?语法格式
CREATE DATABASE database_name ON { [PRIMARY] (NAME=logical_file_name, FILENAME=’os_file_name’, [,SIZE=size] [,MAXSIZE={max_size|UNLIMTED}] [,FILEGROWTH=grow_increment]) }[,…n] LOG ON { (NAME=logical_file_name, FILENAME=’os_file_name’ [,SIZE=size] [,MAXSIZE={max_size|UNLIMTED}] [,FILEGROWTH=grow_increment]) }[,…n]

修改数据库
? 数据库创建之后,可根据需要使用ALTER DATABASE语句对数据库进行修改。 ? 除了前面讲过的设置数据库选项之外,修 改操作还包括更改数据库名称、扩大数据 库、收缩数据库、修改数据库文件、管理 数据库文件组以及修改字符排列规则等。

使用ALTER DATABASE语句修改数据库
?语法形式
ALTER DATABASE databasename {ADD file<filespec>[,…n] [TO filegroup filegroupname] | ADD log file <filespec>[,…n] | REMOVE file logical_file_name [with delete] | MODIFY file <filespec> | MODIFY name=new_databasename | ADD filegroup filegroup_name | REMOVE filegroup filegroup_name | MODIFY filegroup filegroup_name {filegroup_property|name=new_filegroup_name}}

更改数据库名称
? 数据库创建之后,一般情况下不要更改数 据库名称,因为许多应用程序可能使用了 该数据库名称。 ? 例3.7,alter database student modify name=stu ? 数据库名称更改之后,需要修改相应的应 用程序。

查看数据库状态
? ?

? ? ?

在SQL Server 2008系统中,可用一些目录视图、函 数、存储过程查看有关数据库的基本信息。 sys.databases: 数据库和文件目录视图,查看有关数 据库的基本信息。 SQL Server 实例中的每个数据 库都对应一行。 sys.databases_files:查看有关数据库文件的信息。 每个存储在数据库中的数据库文件在表中占用一行。 sys.filegroups:查看有关数据库文件组的信息。 sys.master_files:查看数据库文件的基本和状态信息。

查看数据库空间使用状况信息

3.3 管理用户数据库
? 用户数据库的增缩、分离与附加

当用户数据库的数据增长到要超过其使用空间
时,须增加用户数据库的容量。如果指派给用户 数据库过多的存储空间,可以通过缩减数据库容 量来减少存储空间的浪费。 当用户数据库需要更改到同一计算机的不同

SQL Server 实例时,或者需要移动用户数据库时,
将数据库从实例中分离出来再附加上去。

增大数据库
? 在SQL Server系统中,如果数据库的数据 量不断膨胀,可以根据需要扩大数据库的尺 寸。 ? 三种扩大数据库的方式 ① 设置数据库为自动增长方式。 ② 直接修改数据库的数据文件或日志文件的 大小。 ③ 在数据库中增加新的次要数据文件或日志 文件。

使用T-SQL语句增缩数据库
? 增加用户数据库容量的T-SQL语句 ALTER DATABASE database_name { <add_or_modify_files> | <add_or_modify_filegroups> } [;]

例3.5 将两个数据文件和一个事务 日志文件添加到student数据库中。
ALTER DATABASE Student ADD FILE (NAME = Student1, FILENAME='c:\program files\microsoft sql server\mssql.1\mssql\data\student1.ndf', SIZE = 5MB, MAXSIZE = 100MB, FILEGROWTH = 5MB), (NAME = Student2, FILENAME='c:\program files\microsoft sql server\mssql.1\mssql\data\student2.ndf', SIZE = 3MB, MAXSIZE = 10MB, FILEGROWTH = 1MB) GO ALTER DATABASE Student ADD LOG FILE (NAME = studentlog1, FILENAME='c:\program files\microsoft sql server\mssql.1\mssql\data\studentlog1.ldf',

收缩数据库
? 3种收缩数据库的方式 1)设置数据库为自动收缩,可通过设置 AUTO_SHRINK数据库选项实现。 2)收缩整个数据库的大小,可以通过使用 DBCC SHRINKDATABASE命令完成。 3)收缩指定的数据文件,可以使用DBCC SHRIKNFILE命令实现。 ? 除了上述命令方式外,也可用SQL Server Management Studio工具来收缩数据库。

使用AUTO_SHRINK数据库选项 设置
? 在SQL Server中,数据库引擎会定期检查每个数 据库的空间使用情况。如果某数据库的 AUTO_SHRINK选项设置为ON,则数据库引擎将 自动收缩数据库中文件的大小。如果该选项的设 置为OFF,则不自动收缩数据库的大小。该选项 的默认值是OFF。 ? 在ALTER DATABASE语句中,设置 AUTO_SHRINK选项的语法形式如下: ? ALTER DATABASE database_name SET AUTO_SHRINK ON

分离与附加
? 分离数据库:将数据库从SQL Server实例 中删除。但是其数据文件和事务日志文件 依然保持不变。这样可将该数据库附加到 任何SQL Server实例中。 ? 可用sp_detach_db来执行数据库分离,当 然也可以使用Management Studio工具来执 行。 ? 语法格式:
sp_detach_db [ @dbname= ] 'database_name' [ , [ @skipchecks= ]

分离数据库

分离数据库

附加分离的数据库
? sp_attach_db :将数据库附加到服务器。 ? 重要提示:后续版本的 SQL Server 将删除 该功能。请避免在新的开发工作中使用该 功能,并着手修改当前还在使用该功能的 应用程序。,建议改用 CREATE DATABASE database_name FOR ATTACH。有关详细信息,请参阅 CREATE DATABASE (Transact-SQL)。

附加分离的数据库

附加分离的数据库

脱机与联机
脱机(OFFLINE):数据库被关闭并且干净地退 出,并标记为脱机。使数据库处于离线状态,数据 库脱机时不能进行修改 。 ? 联机(ONLINE):数据库处于可访问状态,主文 件组仍处于在线状态。
?

USER master ALTER DATABASE database_name SET OFFLINE USER master ALTER DATABASE database_name SET ONLINE

数据库快照
?

照片是被照对象在照像时刻的静态图像展示。数 据库快照与此类似。数据库快照提供了源数据库 在创建快照时刻的只读、静态视图。 数据库快照可以有效地支持报表数据汇总、数据 分析等只读操作。

?

?
?

如果源数据库中包含了未提交事务,那么这些事 务不包含在数据库快照中。
一个数据库的只读副本,它是数据库所有数据的 映射,由快照被执行的时间点来决定它的内容。

数据库快照的作用
? 数据库快照的作用 – 维护历史数据以生成报表。 – 将查询实施在数据库的快照上,可以释 放主体数据库上的资源。 – 加快恢复操作效率,使用快照将数据库 恢复到生成快照时的状态比从备份还原 快得多。 ? 数据库快照的使用限制(参见P67)

数据库快照的创建与删除
? 创建语法格式
CREATE DATABASE database_snapshot_name ON ( NAME = logical_file_name, FILENAME = 'os_file_name' ) [ ,...n ] AS SNAPSHOT OF source_database_name

优化数据库
? 创建数据库的两个基本目标 – 性能:提高操纵数据库的速度。 – 可靠性:数据库中某个文件破坏之后, 数据库依然可以正常使用的能力。 ? 一般地,可以通过选择如何放置数据文件 和日志文件、如何使用文件组以及如何使 用RAID等技术来优化数据库和数据库文件。

放置数据文件和日志文件
? 在创建数据库时,为了提高操纵数据的效 率,应遵循两个原则: ? (1)尽可能地把数据文件分散在不同的物理 磁盘驱动器中; ? (2)把数据文件和日志文件分散在不同的物 理磁盘驱动器上。这样可以最大程度地允 许系统执行并行操作,从而提高系统使用 数据的效率。

使用文件组
? 优势在于提高系统的操作性能。使用文件 组的两个明显的优点是:第一,可以平衡 多个磁盘上的数据访问负荷;第二,可以 使用并行线程提高数据访问的效率。 ? 另外,使用文件组还可以简化数据库的维 护工作,可以备份或恢复单个的文件或文 件组而不必备份或恢复整个数据库。对于 海量数据库来说,备份文件或文件组是一 个有效的备份策略,可以把表和索引分布 到不同的文件组中。对于那些常用的表来

使用RAID技术
? RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写,中文含义是独立磁盘冗余阵 列。RAID是一种磁盘系统,可以将多个磁 盘驱动器组合成一个磁盘阵列,以提供高 性能、高可靠性、大存储能力及低成本。 磁盘容错阵列可以分成6个等级,即RAID0 到RAID5。每一种等级都使用了不同的算法 来提高系统的性能。 ? 在Microsoft SQL Server 2008系统中,经 常涉及的RAID技术包括RAID0、RAID1和

数据库维护
? 创建数据库维护计划可以让SQL Server自动 而有效地维护数据库,为系统管理员节省大 量时间,也可防止延误数据库的维护工作。 ? 维护计划向导可以用于设置核心维护任务, 从而确保数据库执行良好,做到定期备份数 据库以防系统出现故障,对数据库实施不一 致性检查。维护计划向导可创建一个或多个 SQL Server 代理作业,代理作业将按照计 划的间隔自动执行。可以执行各种数据库管 理任务,包括备份、运行数据库完整性检查、 或以指定间隔更新数据库统计信息。

自动运行的维护任务:
? 用新填充因子重新生成索引来重新组织数据和索引 页上的数据。确保数据库页中包含的数据量和可用 空间的平均分布,还使得以后能够更快地增长。 ? 通过删除空数据库页压缩数据文件。 ? 更新索引统计信息,确保查询优化器含有关于表中 数据值分布的最新信息。使得查询优化器能够更好 地确定访问数据的最佳方法。虽然 SQL Server 会定 期自动更新索引统 计信息,但是此选项可以对统计 信息立即进行强制更新。 ? 对数据库内的数据和数据页执行内部一致性检查, 确保系统或软件故障没有损坏数据。 ? 备份数据库和事务日志文件。可为备份创建一份历 史记录 ,以便在需要将数据库还原到早于上一次数 据库备份的时间的时候使用。还可以执行差异备份。

数据库维护计划向导
创建数据库维护计划的步骤: ? (1)展开服务器。 ? (2)展开“管理”文件夹,右键单击“维 护计划”,然后选择“维护计划向导”。 ? (3)单击“下一步”按钮,则会出现选择 目标服务器对话框,选择服务器名称,身 份验证模式。 ? (4)单击“下一步”按钮,就会出现“选 择维护任务”对话框。

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

定义“数据库检查完整性”对话框

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

定义“重 新生成索 引”对话 框

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导
定义“清除 历史记录”任 务对话框

数据库维护计划向导

数据库维护计划向导

定义“备份数据 库(事务日志)” 任务对话框

数据库维护计划向导

维护计划操 作报告保存 或分发对话 框

数据库维护计划向导

指定数据库维护计划名称对话框

数据库维护计划向导


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