(6.5.1)--6.5物理结构设计.pdf

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1、物理结构设计物理结构设计 数据库的物理结构 数据库在物理设备上的存储结构与存取方法，它依赖于给定的计算机系统。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环境的物理结构的过程。物理结构设计确定数据库的物理结构评价数据库的物理结构逻辑结构设 计数据库实 施物理模型逻辑模型物理结构设计 数据库物理设计的步骤 确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。物理结构设计 数据库物理设计的准备工作 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

2、方法和存储结构没有通用的物理设计方法可遵循关系模式存取方法选择 确定关系存取方法的依据 数据库查询事务 查询的关系 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存取方法是快速存取数据库中数据的技术关系模式存取方法选择 RDBMS常用存取方法 索引方法 B+树索引 HASH索引 聚簇（Clustering）方法 B+树索引存取方法的选择 B+树索引是数据库使用最为频繁的一类索引 从最早的平衡二叉树演化而来 根据应用要求确定 对哪些属性列建立索引 对哪些属

3、性列建立组合索引 对哪些属性列要建立唯一索引 选择规则 一个(或一组)属性经常在查询条件中出现 一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数 一个(或一组)属性经常在连接操作的连接条件中出现关系模式存取方法选择 HASH索引存取方法的选择 选择规则 关系的属性主要出现在等值连接条件中或主要出现在相等比较选择条件中，而且满足下列两个条件：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DBMS提供了动态HASH存取方法。关系模式存取方法选择 聚簇存取方法的选择 什么是聚簇 为了提高某个属性（或属性组）的查询速度，把这个或这些属性（称为聚簇码）上具有相同值的元组集中存放在连续的物理

4、块上，称为聚簇。该属性（属性组）称为聚簇码（cluster key）。聚簇的优点 大大提高按聚簇属性进行查询的效率 节省存储空间 聚簇的局限性 聚簇只能提高某些特定应用的性能 建立与维护聚簇的开销相当大关系模式存取方法选择关系模式存取方法选择 聚簇存取方法的选择 选择聚簇的过程 设计候选聚簇 一个关系的一组属性经常出现在相等比较条件中 一个关系的一个（或一组）属性上的值重复率很高 检查聚簇中的关系，取消其中不必要的关系 删除经常进行全表扫描的关系 删除更新操作远多于连接操作的关系 一个关系只能加入一个聚簇，要从多个聚簇方案中选择一个最优的（在这个聚簇上运行各种事务的总代价最小）关系模式存取方法

5、选择 聚簇存取方法的选择 聚簇的适用范围 既适用于单个关系独立聚簇，也适用于多个关系组合聚簇。当通过聚簇码进行访问或连接是该关系的主要应用、与聚簇码无关的其他访问很少或者是次要的时候，可以使用聚簇。尤其当SQL语句中包含有与聚簇码有关的ORDER BY，GROUP BY，UNION，DISTINCT等子句或短语时，使用聚簇特别有利，可以省去对结果集的排序操作。确定数据库的存储结构 确定数据库物理结构的内容 确定数据的存放位置和存储结构包括关系、索引、聚簇、日志、备份等 确定系统配置 影响数据存放位置和存储结构的因素 存取时间 存储空间利用率 维护代价 确定数据的存放位置 基本原则 根据应用情况

6、将易变部分与稳定部分、存取频率较高部分与存取频率较低部分分开存放，以提高系统性能。例：如果计算机有多个磁盘，可以考虑将表和索引分别放在不同的磁盘上，保证物理读写速度比较快。可以将比较大的表分别放在两个磁盘上，以加快存取速度，这在多用户环境下特别有效。可以将日志文件与数据库对象（表、索引等）放在不同的磁盘以改进系统的性能。确定数据库的存储结构 确定系统配置 DBMS产品一般都提供了一些存储分配参数。初始情况，系统都为这些变量赋予了合理的默认值。设计人员和DBA可根据应用环境重新对这些变量赋值，以改善系统性能。同时使用数据库的用户数 同时打开的数据库对象数 使用的缓冲区长度、个数，时间片大小 数据库的大小 装填因子 锁的数目 确定数据库的存储结构评价物理结构 评价内容 对数据库物理设计过程中产生的多种方案进行细致的评价，从中选择一个较优的方案作为数据库的物理结构。评价方法 定量估算各种方案（存储空间、存取时间、维护代价）对估算结果进行权衡、比较数据库的实施数据库实施定义数据库结构数据装载数据库试运行数据库物理设计数据库运行和维护物理模型编制与调试应用程序数据库系统