数据库设计分为哪几个步骤

(1)存储记录结构设计综合分析数据存储要求和应用需求，设计存储记录格式

(2)存储空间分配存储空间分配有两个原则：①存取频度高的数据尽量安排在快速、随机设备上，存取频度低的数据则安排在速度较慢的设备上

②相互依赖性强的数据尽量存储在同一台设备上，且尽量安排在邻近的存储空间上

从提高系统性能方面考虑，应将设计好的存储记录作为一个整体合理地分配物理存储区域

尽可能充分利用物理顺序特点，把不同类型的存储记录指派到不同的物理群中

(3)访问方法的设计一个访问方法包括存储结构和检索机构两部分

存储结构限定了访问存储记录时可以使用的访问路径；检索机构定义了每个应用实际使用的访问路径

(4)物理设计的性能评价①查询响应时间从查询开始到有结果显示之间所经历的时间称为查询响应时间

查询响应时间可进一步细分为服务时间、等待时间和延迟时间

在物理设计过程中，要对系统的性能进行评价

性能评价包括时间、空间、效率、开销等各个方面

⊙CPU服务时间和I/O服务时间的长短取决于应用程序设计

⊙CPU队列等待时间和I/O队列等待时间的长短受计算机系统作业的影响

⊙设计者可以有限度地控制分布式数据库系统的通信延迟时间

②存储空间存储空间存放程序和数据

程序包括运行的应用程序、DBMS子程序、OS子程序等

数据包括用户工作区、DBMS工作区、OS工作区、索引缓冲区、数据缓冲区等

存储空间分为主存空间和辅存空间

设计者只能有限度地控制主存空间，例如可指定缓冲区的分配等

但设计者能够有效地控制辅存空间

③开销与效率设计中还要考虑以下各种开销，开销增大，系统效率将下降

⊙事务开销指从事务开始到事务结束所耗用的时间

更新事务要修改索引、重写物理块、进行写校验等 *** 作，增加了额外的开销

更新频度应列为设计的考虑因素

⊙报告生成开销指从数据输入到有结果输出这段时间

报告生成占用CPU及I/O的服务时间较长

设计中要进行筛选，除去不必要的报告生成

⊙对数据库的重组也是一项大的开销

设计中应考虑数据量和处理频度这两个因数，做到避免或尽量减少重组数据库

在物理设计阶段，设计、评价、修改这个过程可能要反复多次，最终得到较为完善的物理数据库结构说明书

建立数据库时，DBA依据物理数据库结构说明书，使用DBMS提供的工具可以进行数据库配置

在数据库运行时，DBA监察数据库的各项性能，根据依据物理数据库结构说明书的准则，及时进行修正和优化 *** 作，保证数据库系统能够保持高效率地运行

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程序编制及调试在逻辑数据库结构确定以后，应用程序设计的编制就可以和物理设计并行地展开程序模块代码通常先在模拟的环境下通过初步调试，然后再进行联合调试

联合调试的工作主要有以下几点：(1)建立数据库结构根据逻辑设计和物理设计的结果，用DBMS提供的数据语言(DDL)编写出数据库的源模式，经编译得到目标模式，执行目标模式即可建立实际的数据库结构

(2)调试运行数据库结构建立后，装入试验数据，使数据库进入调试运行阶段

运行应用程序，测试(3)装入实际的初始数据在数据库正式投入运行之前，还要做好以下几项工作：(1)制定数据库重新组织的可行方案

(2)制定故障恢复规范(3)制定系统的安全规范7

运行和维护数据库正式投入运行后，运行维护阶段的主要工作是：(1)维护数据库的安全性与完整性

按照制定的安全规范和故障恢复规范，在系统的安全出现问题时，及时调整授权和更改密码

及时发现系统运行时出现的错误，迅速修改，确保系统正常运行

把数据库的备份和转储作为日常的工作，一旦发生故障，立即使用数据库的最新备份予以恢复

(2)监察系统的性能

运用DBMS提供的性能监察与分析工具，不断地监控着系统的运行情况

当数据库的存储空间或响应时间等性能下降时，立即进行分析研究找出原因，并及时采取措施改进

例如，可通修改某些参数、整理碎片、调整存储结构或重新组织数据库等方法，使数据库系统保持高效率地正常运作

(3)扩充系统的功能在维持原有系统功能和性能的基础上，适应环境和需求的变化，采纳用户的合理意见，对原有系统进行扩充，增加新的功能

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。

1需求分析阶段准确理解和分析用户需求(包括数据和处理)它是整个设计过程的基础，也是最困难最耗时的一步。2概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键。通过对用户需求的综合、归纳和抽象，形成独立于具体DBMS的概念模型。3逻辑结构设计阶段将概念结构转换成DBMS支持的数据模型。优化一下。4数据库物理设计阶段为逻辑数据模型选择最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和访问方法)。5数据库实施阶段根据逻辑设计和物理设计的结果，使用DBMS提供的数据语言、工具和宿主语言建立数据库，编译调试应用程序，组织数据存储，进行试运行。6数据库 *** 作和维护阶段数据库应用系统经过试运行后可以投入正式运行。数据库系统在运行期间必须不断评估、调整和修改。

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数据独立性是数据库系统的一个最重要的目标之一，它使数据能独立于应用程序。

数据独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。

即，数据在磁盘上怎样存储由DBMS管理，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。

逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，即，当数据的逻辑结构改变时，用户程序也可以不变。

数据与程序的独立，把数据的定义从程序中分离出去，加上数据的存取又由DBMS负责，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用程序的维护和修改。

可以说数据处理的发展史就是数据独立性不断进化的历史。

在手工管理阶段，数据和程序完全交织在一起，没有独立性可言，数据结构作任何改动，应用程序也需要做相应的修改；文件系统出现后，虽然将两者分离，但实际上应用程序中依然要反映文件在存储设备上的组织方法、存取方法等物理细节，因而只要数据作了任何修改，程序仍然需要作改动。

而数据库系统的一个重要目标就是要使程序和数据真正分离，使它们能独立发展。

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。

数据管理技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段三个阶段。

一、人工管理阶段

50年代中期之前，计算机的软硬件均不完善。硬件存储设备只有磁带、卡片和纸带，软件方面还没有 *** 作系统，当时的计算机主要用于科学计算。这个阶段由于还没有软件系统对数据进行管理，程序员在程序中不仅要规定数据的逻辑结构，还要设计其物理结构，包括存储结构、存取方法、输入输出方式等。当数据的物理组织或存储设备改变时，用户程序就必须重新编制。由于数据的组织面向应用，不同的计算程序之间不能共享数据，使得不同的应用之间存在大量的重复数据，很难维护应用程序之间数据的一致性。

这一阶段的主要特征可归纳为如下几点：

计算机中没有支持数据管理的软件。

数据组织面向应用，数据不能共享，数据重复。

在程序中要规定数据的逻辑结构和物理结构，数据与程序不独立。

数据处理方式——批处理。

二、文件系统阶段

这一阶段的主要标志是计算机中有了专门管理数据库的软件—— *** 作系统（文件管理）。

上世纪50年代中期到60年代中期，由于计算机大容量存储设备（如硬盘）的出现，推动了软件技术的发展，而 *** 作系统的出现标志着数据管理步入一个新的阶段。在文件系统阶段，数据以文件为单位存储在外存，且由 *** 作系统统一管理。 *** 作系统为用户使用文件提供了友好界面。文件的逻辑结构与物理结构脱钩，程序和数据分离，使数据与程序有了一定的独立性。用户的程序与数据可分别存放在外存储器上，各个应用程序可以共享一组数据，实现了以文件为单位的数据共享。

但由于数据的组织仍然是面向程序，所以存在大量的数据冗余。而且数据的逻辑结构不能方便地修改和扩充，数据逻辑结构的每一点微小改变都会影响到应用程序。由于文件之间互相独立，因而它们不能反映现实世界中事物之间的联系， *** 作系统不负责维护文件之间的联系信息。如果文件之间有内容上的联系，那也只能由应用程序去处理。

三、数据库系统阶段

数据库技术也是现在主流技术，那么如此，我来说说数据库系统的特点，当然这也是对比着人工管理和文件系统而说。

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