数据库逻辑结构设计包含哪些内容

逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的概念模型，转换成能被选定的数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型。这里主要将E-R模型转换为关系模型。需要具体说明把原始数据进行分解、合并后重新组织起来的数据库全局逻辑结构，包括所确定的关键字和属性、重新确定的记录结构和文件结构、所建立的各个文件之间的相互关系，形成本数据库的数据库管理员视图。

逻辑结构设计一般分为三步进行：

1 从E-R图向关系模式转化 数据库的逻辑设计主要是将概念模型转换成一般的关系模式，也就是将E-R图中的实体、实体的属性和实体之间的联系转化为关系模式。在转化过程中会遇到如下问题：

(1)命名问题。命名问题可以采用原名，也可以另行命名，避免重名。

(2)非原子属性问题。非原子属性问题可将其进行纵向和横行展开。

(3)联系转换问题。联系可用关系表示。

2 数据模型的优化 数据库逻辑设计的结果不是唯一的。为了进一步提高数据库应用系统的性能，还应该适当修改数据模型的结构，提高查询的速度。

3 关系视图设计 关系视图的设计又称为外模式的设计，也叫用户模式设计，是用户可直接访问的数据模式。同一系统中，不同用户可有不同的关系视图。关系视图来自逻辑模式，但在结构和形式上可能不同于逻辑模式，所以它不是逻辑模式的简单子集。

关系视图主要有三个作用：

(1)通过外模式对逻辑模式的屏蔽，为应用程序提供了一定的逻辑独立性。

(2)更好地适应不同用户对数据的不同需求。

(3)为不同用户划定了访问数据的不同范围，有利于数据的保密。

数据库设计的过程(六个阶段)

1需求分析阶段

准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）

是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步

2概念结构设计阶段

是整个数据库设计的关键

通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型

3逻辑结构设计阶段

将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型

对其进行优化

4数据库物理设计阶段

为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）

5数据库实施阶段

运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果

建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行

6数据库运行和维护阶段

数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。

在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改

设计特点:

在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计

数据结构=数据的逻辑结构+物理结构。而逻辑结构指的是存在一种或多种特定关系的数据元素集合。常见的有集合，线性，树状，图。通俗的说就是把数据元素形象地进行了有规则排列，但不用考虑在计算机上如何实现（如何实现是物理结构和相关算法的范围）

逻辑结构 物理结构  要区分开：

oracle 逻辑结构 由大到小分为表空间，段，区，BLOCK。

物理结构为数据文件，控制文件，日志文件。

一个表空间对应多个数据文件。

物理结构指物理文件的集合，如数据文件、联机日志、控制文件、参数文件等，而逻辑结构，则是对用户可视的逻辑对象，如表、索引，也都是逻辑对象的一种。图1-9说明了典型的逻辑结构与数据文件之间的关系。

从图1-9中可以看到，逻辑结构的关系是：

数据库可以包含多个表空间。

一个表空间（Tablespace）可以有多个数据文件（data file），可以存在多个段，但是一个段只能存在于一个单独的表空间内。

一个段（Segment）可以分布在多个数据文件中，一个数据文件也可以存在多个段。

区间（Extent）不能跨越在多个数据文件上，一个数据文件可以包含多个区间。

一个段可以划分为多个区间。

任何一个区间都是由一系列连续的块（Block）组成的，所以一个区间包含多个数据块。

Log File物理结构

从 ib_logfile0和 ib_logfile1这两个文件的物理结构可以看出，在Log Header部分还是有些许差异的， ib_logfile0会多一些额外的信息，主要是checkpoint信息。

并且每个Block的单位是512字节，对应到磁盘每个扇区也是512字节，因此redo log写磁盘是原子写，保证能够写成功，而不像index page一样需要double write来保证安全写入。

我们依次从上到下来看每个Block的结构

Log File Header Block

Log Goup ID，可能会配置多个redo组，每个组对应一个id，当前都是0，占用4字节

Start LSN，这个redo log文件开始日志的lsn，占用8字节

Log File Number，总是为0，占用4字节

Created By，备份程序所占用的字节数，占用32字节

另外在ib_logfile0中会有两个checkpoint block，分别是 LOG_CHECKPOINT_1/ LOG_CHECKPOINT_2，两个记录InnoDB Checkpoint信息的字段，分别从文件头的第二个和第四个block开始记录，并且只在每组log的第一个文件中存在，组内其他文件虽然没有checkpoint相关信息，但是也会预留相应的空间出来。这里为什么有两个checkpoint的呢？原因是设计为交替写入，避免因为介质失败而导致无法找到可用的checkpoint的情况。

Log blocks

log block结构分为日志头段、日志记录、日志尾部

Block Header，占用12字节

Data部分

Block tailer，占用4字节

Block Header

这个部分是每个Block的头部，主要记录的块的信息

Block Number，表示这是第几个block，占用4字节，是通过LSN计算得来的，占用4字节

Block data len，表示该block中有多少字节已经被使用了，占用2字节

First Rec offet，表示该block中作为第一个新的mtr开始的偏移量，占用2字节

Checkpoint number，表示该log block最后被写入时的检查点的值，占用4字节

逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。

步骤：

（1）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型；

（2）将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换；

（3）对数据模型进行优化。

逻辑结构设计。 根据已经建立的概念数据模型，以及所采用的某个数据库管理系统软件的数据模型特性，按照一定的转换规则，把概念模型转换为这个数据库管理系统所能够接受的逻辑数据模型。不同的数据库管理系统提供了不同的逻辑数据模型，如层次模型、网状模型、关系模型等。

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