数据库问答题答案

零、课程设计

壹、数据库系统概述

贰、关系数据模型

叁、数据库构造实例

肆、SQL语言

伍、数据库设计理论

陆、数据库设计步骤

柒、数据库安全保护

一、概述

1. 为什么要保护？

1) 共享！

2) 非法用户、非法操作

3) 非法数据

4) 并发操作

5) 数据故障

2. 保护什么？

1) 数据不被窃取、破坏

2) 保证数据正确有效

3. 如何保护？

1) 认证

2) 完整性约束

3) 封锁

4) 数据恢复

4. 谁来保护？

1) DBMS

5. 通过哪几方面来保护？

二、数据库的安全性控制

1. 概述

1) 什么是安全？

(1) 防火、防盗、防震

(2) 防掉电、防破坏

(3) 人员审查

2) DBMS提供的数据库安全保护措施

(1) 数据泄漏

(2) 数据的篡改破坏

3) OS应该保证DBS经DBMS安全访问☆

4) 数据库的安全模型☆

2. 访问控制

1) 用户的标识和鉴别

(1) 利用只有用户知道的信息鉴别用户

1. Password

(1) 由用户选择

(2) 自己容易记忆，别人不易猜出

(3) 由5～16个字符组成

(4) 限定字母和数字的混合

(5) 头尾加空格字符

(6) 经常更换密码

(7) 密码输入时不回显

(8) 多次尝试失败封锁

(9) 密码以不可逆法加密保存

2. 对暗语

(1) 用户编号N

(2) 系统日期D

(3) N+D=?

(2) 利用只有用户具有的物品鉴别用户

1. 物品

(1) 钥匙

(2) 磁卡

2. 缺点

(1) 需硬件装置配合

(2) 易丢失和被盗

(3) 利用用户的个人特征鉴别用户

1. 特征

(1) 签名

(2) 虹膜

(3) 声波纹

(4) 指纹☆

2. 优点

(1) 非常可靠

3. 缺点

(1) 装置复杂

2) 授权

(1) 定义

1. 给予用户对数据库一定的访问特权

(2) 数据库用户

1. DBA

2. 一般数据库用户

(1) 由DBA创建

(2) 由DBA授权

(3) 系统特权

1. 授予某类数据库用户的特权

2. 由DBA授予

(4) 对象特权

1. 授予对某些数据对象进行操作的特权

2. 可以由DBA授予，也可由数据对象的创建者授予

(5) 授权命令

1. GRANT

2. REVOKE

(6) 实现

1. DBMS为每个数据库设立一张授权表☆

3. 存取控制

1) 作用

(1) 限制用户的访问范围

2) 措施

(1) 视图定义

(2) 查询修改

3) 视图定义

(1) EMP(no,name,sex,age,dept,salary,address,telno)

(2) EMP1(no,name,sex,age,dept)

4) 查询修改

(1) EMP(no,name,sex,age,dept,salary,address,telno)

(2) SELECT no,name,sex,age FROM EMP WHERE

dept=’CS’

5) 区别

(1) 修改查询处理比视图简单，易于实现，效率也高

(2) 查询修改只能处理简单的访问限制，而视图可在多

表上定义

(3) 视图还可提高数据的逻辑独立性

4. 数据加密

1) 原由

(1) 窃取存储设备

(2) 通过通讯线路窃听

2) 方法

(1) 数据加密存储

(2) 使用时解密

3) 缺点

(1) 增加了系统开销

(2) 降低了数据库的性能

4) 场合

(1) 只在保密性要求很高时采用

5. 跟踪审查

1) 定义

(1) 是一种监视措施

(2) 跟踪记录某些保密数据的访问活动

(3) 报告有窃密企图的操作

(4) 由DBA和数据所有者控制

2) 跟踪审查内容

(1) 操作类型

(2) 操作终端标识

(3) 操作者标识

(4) 操作日期

(5) 操作数据

(6) 数据前象和后象

3) 作用

(1) 找出非法操作者

(2) 恢复数据

4) 实现

(1) AUDIT SELECT,INSERT,DELETE,UPDA TE ON

student WHENEVER SUCCESSFUL

(2) NOAUDIT ALL ON student

三、数据库完整性控制

1. 概述

1) 什么是完整性控制？

(1) 保护数据库中数据完整

(2) 正确性(合法性)

1. 数值型数据只能由数字组成

(3) 有效性

1. 数据是否在定义的有效范围

2. 月份为1~12的整数

(4) 一致性(相容性)

1. 表示同一个事实的两个数据应相同

(5) 防止错误的数据进入数据库造成无效的操作

2) 安全性和完整性的区别

(1) 安全性：防止非法用户和非法操作

(2) 完整性：防止合法用户向数据库中加入不合语义的

数据

3) 如何保证数据的完整性？

(1) DBA向DBMS提出一组完整性规则

2. 完整性规则的组成

1) 完整性约束：规定系统要检查什么样的错误

2) 触发程序条件：规定系统什么时候使用规则进

行检查

3) 违约响应：如果出错应该怎么办

3. 定义完整性约束条件

1) 值的约束和结构的约束

(1) 数据值的约束：规定数据取值的类型、范围、精度

等

1. 规定某个属性或组合属性的某个值集

(1) 职工年龄在18~60之间

(2) 月份在1~12之间

2. 规定某属性值的类型和格式

(1) 姓名必须是字符型，长度为8

(2) 学号的前两位为入学年份，中间两位为院系编号，后四位

为顺序编号

3. 对空值的约束

(1) 是否允许空值

4. 规定某属性的值的集合必须满足某种统计条件

(1) 规定如何职工的奖金不得超过该部门平均工资的30%

(2) 结构的约束：对数据之间联系的约束

1. 同一关系的不同属性之间应满足一定的约束条件

(1) 函数依赖关系

(2) 实体完整性约束

1. 关系键的属性列必须唯一

2. 其值不能为空或部分为空

2. 不同关系有联系的属性之间也应满足一定的约束

条件

(1) 参照完整性约束☆

1. 外部键的值应该能在参照关系的主键值中找到

2) 静态约束与动态约束

(1) 静态约束：数据库每一个确定状态所应满足的约束

条件

(2) 动态约束：数据库从一种状态向另一种状态转变时，

新旧值之间所应满足的约束条件

4. 检查完整性控制

1) 立即执行约束：某一更新语句操作执行完成

后，系统立即对此数据进行完整性约束条件检

查

2) 延迟执行约束：在整个事务执行结束后，再对

约束条件进行完整性检查，结果正确后才能提

交

5. 执行完整性控制

1) 拒绝操作

四、数据库并发控制

1. 概述

1) 事务

(1) 定义

1. 数据库的逻辑工作单位

2. 用户定义的一组操作序列

(2) 例子

1. 一条SQL语句

2. 一组SQL语句

3. 整个程序

(3) 事务定义语句

1. BEGIN TRANSACTION

(1) 事务开始

2. COMMIT

(1) 提交事务的所有操作

3. ROLLBACK

(1) 回滚

(2) 撤消事务中的操作，回滚到事务开始时的状态

(4) 事务具有的四个特性

1. 原子性

(1) 一个事务是一个不可分割的工作单位

(2) 事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做

2. 一致性

(1) 事务必须是使数据库从一个一致性状态转换到另一个一

致性状态

(2) 只要成功提交事务，数据库就能处于一致性状态

(3) 公司划帐例子

3. 隔离性

(1) 一个事务的执行不能被其他事务干扰

(2) 并发执行的各个事务之间不能互相干扰

4. 持续性(永久性)

(1) 成功提交事务对数据的改变应该是永久性的

(2) 接下来的操作或故障不应该对其有任何影响

2) 并发操作不一致性的例子

(1) 并发售票操作

1. 两地售票点同时发售最后一张车票

(2) 并发存取款操作☆

3) 并发操作不一致性的表现

(1) 丢失更新(修改)

1. 一事务的更新破坏了另一事务的更新结果

(2) 污读(读“脏”数据)☆

1. 事务甲更新了数据x

2. 事务乙读取了更新后的数据x

3. 事务甲撤消更新，数据x恢复原值(ROLLBACK)

4. 事务乙得到的数据与数据库内容不一致

(3) 不能重读

1. 事务甲读取数据x

2. 事务乙读取x并更新x/删除了部分记录/插入了一

些记录

3. 事务甲再次读取x以进行校核，得到不一致结果2. 并发操作的调度

1) 方法

(1) 几个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与

按某一次序串行地执行它们时的结论相同

(2) 可串行性是并发事务正确性的唯一准则

(3) 一个事务执行时禁止其他事务的执行

2) 结论

(1) 最简单的调度策略

(2) 不能充分共享数据库资源

(3) 实际上不可行

3. 封锁

1) 目的

(1) 保证能够正确地调度并发操作2) 概念

(1) 某事务对某个数据操作之前，先对其加锁，其他事

务不能更新加锁的数据，直到释放加锁为止

3) 封锁类型

(1) 排他式封锁

1. 禁止并发操作

2. 某事务对数据加上排他锁，该事务可读写数据，其

他事务不能再对数据加任何类型的锁，也就不能读

写该数据，只有等待开锁

(2) 共享性封锁(保护式封锁)☆

1. 允许其他事务对同一数据进行检索，但不得对同一

数据进行修改操作

2. 其他事务对加了共享锁的数据可读不可写

4) 封锁的粒度

(1) 定义

1. 封锁的数据目标的大小

(2) 数据目标

1. 数据库

2. 关系(表)

3. 元组(记录)

4. 字段(属性)

(3) 性能衡量

1. 封锁粒度小，并发度高，封锁机构复杂，系统开销

大

2. 封锁粒度大，并发度小，封锁机构简单，系统开销

小

(4) 实际选择

1. 事务处理多个关系的大量元组，以数据库为封锁单

位

2. 事务处理大量元组，以关系为封锁单元

3. 事务处理少量元组，以元组为封锁单位

5) 封锁协议

(1) 协议内容

1. 何时申请封锁

2. 封锁的类型:排他锁、共享锁

3. 封锁的持续时间(何时释放封锁)

(2) 三级封锁协议

1. 一级封锁协议☆

(1) 事务在修改数据之前先加排他锁(读数据时不加锁)，直到

事务结束才释放

(2) 可防止丢失修改(更新)

(3) 不能保证可重复读和污读

2. 二级封锁协议☆

(1) 在一级封锁协议之上

(2) 在读取数据前加共享锁，读完后即释放共享锁

(3) 可防止丢失更新

(4) 可进一步防止污读

(5) 不能保证可重复读

3. 三级封锁协议☆

(1) 在一级封锁协议之上

(2) 读取数据之前加共享锁，直到事务结束才释放

(3) 进一步防止了可重复读

4. 小结

(1) 区别

1. 什么操作需要申请封锁

2. 何时释放锁(封锁持续时间)

(2) 比较表☆

(3) 两段锁协议(保证并行调度可串行性的封锁协议)

1. 规定

(1) 在对任何数据进行读写操作之前，事务首先要获得对该数

据的封锁

(2) 在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁

2. 两个阶段

(1) 扩展阶段：获得封锁

(2) 收缩阶段：释放封锁

3. 例子

(1) 遵守两段锁协议

1. LOCK A … LOCK B … LOCK C … UNLOCK B …

UNLOCK A … UNLOCK C

(2) 没遵守两段锁协议

1. LOCK A … UNLOCK A… LOCK B … LOCK C …

UNLOCK C … UNLOCK B

4. 结论

(1) 若并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务

的所有并行调度策略都是可以串行化的

(2) 所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果一定是正

确的

(3) 但可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合两段锁

协议

4. 活锁和死锁

1) 活锁☆

(1) 定义

1. 事务1封锁了数据对象R

2. 事务2也请求封锁R，于是对待

3. 事务3也请求封锁R，于是也对待

4. 事务1解锁后，系统首先批准了事务3，事务2只

好等待

5. 事务4也请求封锁R，于是也对待

6. 事务3解锁后，系统又批准了事务4，事务2只好

又对待

7. 事务2有可能就这样永远地对待下去……

(2) 避免活锁

1. 采用先来先服务的策略

2) 死锁☆

(1) 定义

1. 当两个或多个用户都在同时等待对方释放自己希

望加锁的数据对象时，其中的每一个都等待对方释

放封锁时，就会出现死锁

(2) 例子

1. 甲事务打开了A表，同时乙事务打开了B表

2. 接着甲事务希望打开B表，而乙事务希望打开A

表

3. 形成两事务都在同时等待对方释放自己希望加锁

的表

(3) 形成死锁的条件

1. 采用了排他式的封锁

2. 在已经加锁了一个数据的情况下，想继续加锁另一

个数据，但却不释放原有的数据

3. 对加锁的数据不使用，却又不释放给其他程序使用

4. 允许程序等待其他程序释放数据，加锁请求形成互

相等待的状态

(4) 解决死锁的办法

1. 事务等待图

2. 撤消不重要的事务

(5) 死锁的防止

1. 一次加锁法

(1) 一个事务一启动就对它所要使用的数据目标全部依次加

锁，并要求一次加锁成功

2. 顺序加锁法

(1) 预先对所有可以加锁的数据目标规定一个加锁顺序

(2) 每个用户的任何事务都必须严格地按照这个顺序对数据

执行加锁

(3) 在释放时按照反向顺序进行

5. 小结

1) 数据库→共享→并发控制

2) 数据的共享程度愈高，数据的一致性就愈差。

3) 施加的并发控制愈多，数据的共享性就愈差。

4) 施加的并发控制愈多，数据的一致性就愈好。

5) 数据库的并发控制以事务为单位，通常采用封

锁机制。

6) 封锁会带来活锁和死锁问题。

五、数据库的恢复

1. 概述

1) 故障起因

(1) 事务未正常提交

2) 故障分类

(1) 事务故障

1. 输入错误的数据

2. 运算溢出

3. 违反了某些完整性限制

4. 某些应用程序的错误

5. 并行事务发生死锁

(2) 系统故障

1. OS代码错误

2. DBMS代码错误

3. 硬件错误

4. 突然停电

(3) 介质故障

1. 磁盘损坏

2. 磁头碰撞

3. 瞬时强磁场干扰

3) 恢复原理

(1) 利用冗余

4) 恢复步骤

(1) 准备工作：生成冗余。对可能发生的故障作某些准

备

(2) 重建数据：利用冗余，在故障发生后恢复数据库2. 准备工作

1) 数据转储

(1) 定义

1. 复制并保存数据库

2. 数据遭破坏，重新装入备份

(2) 转储操作

1. 静态数据转储

2. 动态数据转储

(3) 转储方式

1. 海量转储

2. 增量转储

(4) 实现

1. 每晚：动态增量转储

2. 每周：动态海量转储

3. 每月：静态海量转储

2) 恢复日志

(1) 定义

1. 一个系统记录文件

2. 记录每一次对数据库的更新

3. 记录被操作数的前象和后象

4. 为数据库的恢复保留详细的数据

(2) 包含的内容

1. 更新操作的程序标识(事务标识)

2. 事务和程序进入的时间

3. 操作对象

4. 操作类型

5. 被更新数据的旧值、新值

(3) 操作

1. 由DBMS的日志处理程序负责

2. 保留双副本

3. 独立保存在两个不同类型的设备上

4. 保存在海量存储器中

5. 先写内存缓冲区，然后写日志，最后写数据库

3) 事务提交规则

(1) 定义

1. 把更新的结果记入日志文件中

(2) 两段式提交原则

1. 一个事务尚未提交，不能写入数据库

2. 未记入日志，不算提交（先写入日志文件，再写入

数据库）

(3) 恢复事务

1. 根据日志重做事务提交

3. 重建数据

1) 后向恢复过程

(1) 消除非正常提交的事务对数据库的影响

(2) 利用日志中记载的信息

(3) 将数据库恢复到非正常事务开始时的初始状态

(4) 取消这些没有完成事务的一切改变

2) 前向恢复过程

(1) 由最新的副本重建数据库

(2) 利用日志重做所有的改变

(3) 使数据库恢复到最近某个可用状态

3) 补偿过程

(1) 不撤消有错误的更新

(2) 不重做有错误的更新

(3) 补偿有错误的更新

4. 小结

1) 保证数据的一致性

2) 事务是数据库的逻辑工作单位

3) 保证一切事务的原子性、一致性、隔离性和持

续性

4) 保证隔离性←控制并发操作

5) 保证原子性、一致性和持续性←进行故障恢复

6) 恢复技术：数据库转储＋登记日志文件

7) 恢复原理：利用冗余重建数据库

六、数据库复制与镜像☆

1. 数据库复制

2. 数据库镜像