数据库物理结构设计资料
navicat数据库物理结构设计
一、概述Navicat数据库物理结构设计是指在数据库建立过程中，对数据库中的实体、表、字段等物理结构进行设计和规划的过程。
在数据库设计中，物理结构设计是非常重要的一环，它关乎到数据库的性能、存储空间的利用率以及数据操作的效率等方面。
本文将以Navicat数据库为例，介绍数据库物理结构设计的原则、方法和步骤，帮助读者更好地进行数据库的物理结构设计。
二、原则1. 数据存储的规范性在进行数据库物理结构设计时，必须遵循数据存储的规范性原则，即数据的存储方式必须符合数据库设计的规范要求，能够保证数据库的完整性和一致性。
2. 数据的存储效率在设计数据库的物理结构时，需要考虑到数据的存储效率，合理设计表的结构和字段的数据类型，减少数据存储空间的浪费。
3. 数据操作的效率数据库的物理结构设计还需考虑数据操作的效率，尽量避免数据存储过于碎片化或数据表过于庞大，影响数据库的操作性能。
4. 数据的安全性在数据库物理结构设计中，还需要考虑到数据的安全性，保护数据库数据的机密性和完整性，避免数据泄露和丢失。
三、方法1. 数据库表的设计在Navicat数据库中，设计数据库物理结构的第一步是设计数据库表的结构。
需要根据实际业务需求，合理拆分实体，设计符合规范的表结构。
2. 字段的设计设计数据库的物理结构还需考虑字段的设计，包括字段的名称、数据类型、长度、默认值、索引等信息。
需要充分考虑字段的实际用途和数据量，选择合适的字段类型和长度，添加必要的索引。
3. 索引的设计在数据库物理结构设计中，索引是非常重要的一部分。
合理的索引设计能够提高数据的检索速度和操作效率。
需要根据数据库的使用情况，选择合适的索引类型和字段进行索引设计。
4. 存储引擎的选择在Navicat数据库中，存储引擎是决定数据存储方式和操作效率的重要因素。
需要根据实际需求，选择合适的存储引擎，如InnoDB、MyISAM等。
5. 视图、存储过程和触发器的设计除了表和字段的设计，数据库物理结构设计还需要考虑到视图、存储过程和触发器的设计。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是指在数据库中将逻辑模型转化为具体的实现细节，包括数据文件、索引文件、数据块管理、数据缓存等方面的设计。
首先，数据库的物理结构设计需要确定数据文件的组织方式。
常见的组织方式有堆文件组织、顺序文件组织和散列文件组织。
堆文件组织是将记录存储在一个文件中，记录的顺序与插入的顺序无关；顺序文件组织是按照某个字段的值对记录进行排序，存储在一个连续的文件中；散列文件组织是根据记录的某个字段的散列值将记录分散存储在不同的文件中。
根据具体的需求，选择适合的文件组织方式。
其次，数据库的物理结构设计需要确定数据文件和索引文件的存储方式。
数据文件可以按照表的类型和大小进行划分，每个表可以对应一个或多个数据文件。
索引文件用于提高查询效率，可以按照B+树或哈希表等方式存储。
B+树索引适用于范围查询和排序等场景，而哈希索引适用于等值查询和连接操作等场景。
根据具体的查询需求，选择适合的索引存储方式。
然后，数据库的物理结构设计需要确定数据块的管理方式。
数据块是数据库中存储数据的最小单位，通常包含多个记录。
数据块的管理方式包括数据的存储和访问方式。
存储方式可以选择连续存储或非连续存储。
连续存储方式将相邻的记录存放在一起，读取效率高；非连续存储方式将记录分散存放，可以提高插入和删除操作的效率。
访问方式可以选择顺序访问或随机访问。
顺序访问按照记录的物理顺序进行访问，适用于全表扫描等场景；随机访问可以根据索引进行快速定位，适用于根据条件查询等场景。
根据具体的业务需求，选择适合的数据块管理方式。
最后，数据库的物理结构设计需要确定数据缓存的策略。
数据缓存用于提高对数据库的访问效率，减少磁盘IO操作。
常见的数据缓存策略有基于请求的缓存和基于替换的缓存。
基于请求的缓存将数据库访问请求合并为较大的块进行处理，减少磁盘IO次数；基于替换的缓存根据一定的策略替换缓存中的数据，以保证缓存空间的有效利用。
根据具体的访问模式和数据访问特点，选择适合的数据缓存策略。
数据库物理设计(共93张PPT)
班主任
管理
班级
上课
教室
指导
组成
宿舍
住宿 性别 拥有 学生
归档
档案材料
课程管理的E-R图
教室
开设
课程
选修
学生
讲授
成绩
教学
教科书
教师
6.3.3E-R图的集成（1）
• 不同设计人员进行局部视图设计，这导 致各分E-R图之间存在许多不一致的地方 ，因此着力消除冲突是主要工作与关键 所在
属性域冲突：属性值的类型、取值范围 、取值集合不同
2.班主任改为教师后，教室和学生之间的联系为两类，因为“指导”包含 在“教学”中，所以综合为教学联系
3.性别在学籍管理为实体，在课程管理中为属性，合并后只能作 为实体，否则无法与宿舍实体发生联系
4.二者中学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综 合并重新调整次序。
6.3.3E-R图的修改与重构（1）
• 在多层数据流图中选择一个适当层次的 数据流图，让每一部分对应一个局部应 用，因为中层的数据流图能较好地反映 系统中各局部应用的子系统组成，所以 一般作为分E-R图的依据
• 参照数据流图，标定局部应用中的实体 、实体的属性、标识实体的码，确定实 体之间的联系及其类型。
6.3.2设计分E-R图（2）
数据库设计过程图
数据库运行和维护
数据库实施 数据库物理设计
逻辑结构设计
概念结构设计
需求分析
• 重点是调查、收集与分析用户在数据管 理中的信息要求、处理要求、安全性和 完整性要求
信息要求-用户需从库中获得信息的内容 和性质，存储哪些信息于库中
处理要求-要求完成的功能、响应时间、 方式是批处理还是联机处理
数据库物理结构设计
调整方法：通过数据库管理系统提供的工具或命令修改数据块大小
注意事项：调整数据块大小需要谨慎过大或过小都可能影响数据库的性 能和稳定性
调整数据库文件大小
确定数据库文件大小：根据实际需求确定数据库文件的大小。 调整数据库文件大小：在数据库管理系统中调整数据库文件的大小。 监控数据库文件大小：定期监控数据库文件的大小确保有足够的空间存储数据。 优化数据库文件大小：根据数据库的使用情况优化数据库文件的大小提高数据库的性能。
定义：网络附加存储是一种将存储设备通过以太网连接到计算机网络的 技术
特点：易于管理和维护支持多种操作系统可扩展性强
应用：适用于需要共享大量数据的企业环境如文件服务器、备份系统等
优点：易于部署和管理支持多种协议可扩展性强安全性高
缺点：性能受限于网络带宽可能存在数据安全问题
发展趋势：随着云计算和虚拟化技术的发展NS技术也在不断演进以满 足企业对数据存储和管理的需求。
案例三：某政府机构数据库物理结构设计
案例背景：某政 府机构需要建立 一个高效、可靠 的数据库系统以 支持其业务运营 和决策分析
案例目标：通过 对数据库物理结 构进行合理设计 提高数据库系统 的性能、可靠性 和安全性
案例实施：根据 业务需求和数据 特点对数据库的 存储结构、文件 组织、索引结构 等方面进行详细 设计并采用先进 的技术和工具进 行实现
数据库文件大小
数据库文件大小是指数据库在物理存储设备上所占用的空间大小 数据库文件大小受多种因素影响如数据量、索引、日志文件等 数据库文件大小可以通过数据库管理系统提供的工具进行查询和监控 数据库文件大小过大可能导致性能下降需要定期进行优化和维护
数据库的物理结构设计
数据库的物理结构设计数据库的物理结构设计，这个听起来好像有点高深，但其实说白了就是怎么把数据整理得更好、更快，让我们的系统运转得更流畅。
想象一下，你家的书架，书都乱七八糟地摆着，每次找书都得翻个底朝天，真是让人抓狂。
可要是你把书分门别类地放好，不光找书快了，还能保持书架的整洁。
数据库也是这么个理儿。
咱们得把那些数据合理地放在一起，这样用的时候才能快，存的时候也不费劲。
得聊聊数据库的存储介质。
你想啊，就像你的冰箱，放了好多好吃的，冰箱的大小和制冷能力就决定了你能存多少东西。
数据库也是一样，咱们可以选择不同的存储介质，有硬盘、有固态硬盘（SSD），各有千秋。
硬盘容量大，但读写速度慢；SSD速度飞快，但价格也不便宜。
这个时候，得根据需求来选择，像家里吃瓜的频率，如果你是个吃货，那肯定得投资个好冰箱，不然冰箱装不下，吃东西就成了问题。
数据库的设计也是如此，得根据数据的量和访问频率来做选择，才不会让后期的使用成了鸡飞蛋打。
再来说说索引，这可是数据库设计中的“秘密武器”。
试想一下，翻书的时候，有没有觉得每次找内容都像是在找针掉进大海。
可是如果有了目录，那简直是事半功倍。
索引就是这样的存在，能让你在浩如烟海的数据中，迅速定位到你要的那一部分。
就像在热闹的市场里，看到一张巨大的广告牌，立马知道去哪个摊位找好吃的。
不过啊，索引虽然好，但也不是越多越好，放得多了，就像家里堆满了东西，反而找起来更麻烦。
所以，咱得好好考虑，哪些数据是最常用的，哪些索引才是值得放的。
不得不提的是数据的分区和分片。
这就像你家里存放食物，冻肉、蔬菜、水果分开放，省得混在一起，找的时候麻烦。
分区可以让数据库把数据分成不同的部分，每个部分可以独立管理，既方便又高效。
分片的概念也类似，就是把数据切分开，放到不同的地方，这样即使某一部分出了问题，其他部分也能继续运转，不至于全军覆没。
想想如果你下雨天出门，结果手机没电了，没法叫车，那可是要哭晕在厕所的。
数据库 物理结构设计
数据库物理结构设计数据库的物理结构设计是指在逻辑设计的基础上，根据应用需求和系统环境，选择和确定存储数据的物理结构。
物理结构设计的目标是优化数据的存储和访问效率，提高系统的性能和可靠性。
下面将从数据存储和索引设计、文件组织和表格布局两个方面进行详细叙述。
数据存储和索引设计是物理结构设计的核心内容。
其中，数据存储指的是确定数据在磁盘上的存放方式，包括数据的划分和存储位置的选择。
数据的划分可以以表为单位，按照功能或者访问频率将数据划分成不同的文件或文件组。
划分的目的是提高数据库的并发性和可扩展性，减少锁竞争和冲突。
文件或文件组的选择依据是磁盘容量、I/O性能和数据访问特性。
通常会将频繁访问的数据存放在容量大且性能好的磁盘上，而将不太访问的数据存放在容量小或者性能没有那么好的磁盘上，从而平衡整个数据库的访问性能。
索引设计是确定数据的检索路径，提高数据检索的速度。
索引通常是基于某个列或者一组列的，可以是聚集索引或者非聚集索引。
聚集索引是根据索引列的值，对数据进行物理上的排序和组织。
非聚集索引是在数据之外，建立一个独立的索引文件，指向实际数据所在的位置。
索引的选择和设计需要根据具体的查询和更新操作进行，以提高相关操作的性能。
文件组织是物理结构设计的第二个方面，它包括确定数据在磁盘上的存储方式和文件的组织结构。
数据存储方式可以选择顺序存储、链式存储或者哈希存储。
顺序存储是将数据按照特定列的值进行排序，提高范围查询的效率。
链式存储是将数据以链表的方式连接起来，方便对数据的插入和删除操作。
哈希存储是根据数据的关键字进行散列，将数据散布在不同的存储位置，提高对数据的随机访问性能。
文件的组织结构可以选择堆文件、排序文件或者散列文件。
堆文件是简单的将数据按照插入顺序存放在文件中，适用于频繁插入和删除的场景。
排序文件是将数据按照某个列的值进行排序，方便进行有序的范围查询。
散列文件是基于数据的散列特性，将数据分布在不同的存储位置上，适用于随机访问的场景。
高校图书管理系统数据库物理结构设计
高校图书管理系统数据库物理结构设计一、设计前要了解的信息（该部分不出现在设计说明书中）1、数据库的查询事务(1）按卡号查询读者信息及借书信息(查询读者借书信息时涉及读者、图书和借还关系的连接操作，连接属性：卡号、书号）。
（2)按姓名查询读者信息及借书信息（查询读者借书信息时涉及读者、图书和借还关系的连接操作，连接属性:卡号、书号）.（3）按书名查询图书信息。
（4)按作者和出版社查询图书信息。
(5)按出版社统计图书信息。
(6)按书号查询图书被借信息(查询图书被借信息时涉及读者、图书和借还关系的连接操作，连接属性：卡号、书号）。
（7)按书名查询图书被借信息(查询图书被借信息时涉及读者、图书和借还关系的连接操作,连接属性：卡号、书号)。
2、数据库的更新事务(1)办理借书证（读者注册）。
（2）借书(增加借还记录、修改图书的库存数量）。
（3)还书(修改借还记录、修改图书的库存数量）。
3、查询事务的操作频率和性能要求(1）按卡号查询读者信息及借书信息操作频率:200次/天性能要求：3s内完成（2）按姓名查询读者信息及借书信息操作频率：80次/天性能要求：5s内完成（3）按书名查询图书信息操作频率:250次/天性能要求:3s内完成（4）按作者和出版社查询图书信息操作频率：250次/天性能要求：3s内完成（5)按出版社统计图书信息操作频率：1次/月性能要求：10s内完成(6）按书号查询图书被借信息操作频率:10次/月性能要求：6s内完成(7)按书名查询图书被借信息操作频率：10次/月性能要求:6s内完成二、设计结果1、数据库名称Book_Borrow2、关系表主键：lbdm主键:kh索引：xm（升序)check约束：性别的取值只能为男或女default约束：性别默认为男主键:sh索引：① sm(升序）② cbs(升序）+zz（升序)主键：kh+sh3、参照完整性约束（1） FK_Reader_Class主键表:Class 外键表：Reader 主键:lbdm 外键：lbdm (2） FK_Borrow_Reader主键表：Reader 外键表:Borrow 主键:kh 外键:kh（3) FK_Borrow_Book主键表：Book 外键表：Borrow 主键:sh 外键：sh。
数据库的概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计
数据库的概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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【例6.17】重新生成索引。Employee中重新生成单个索引。 SQL Server 2005语句： USE AdventureWorks ALTER INDEX PK_Employee_EmployeeID ON HumanResources.Employee REBUILD
【例6.18】重新生成表的所有索引。使用ALL关键字，重新生成 与表相关联的所有索引。 SQL Server 2005语句： USE AdventureWorks; ALTER INDEX ALL ON Production.Product REBUILD
6.2 选择存取方法
例如：一本字典是由字典正文和字典索引连部分组成。字典索引相当于索 引表，字典正文相当于数据表。字典索引和字典正文一起配合使用实现查 询字的用法。具体查询过程如下： （1）首先在字典索引中，查询字在字典中的页码。 （2）然后按照页码，字典正文中找到该字的用法。 思考题1：对于任意数据表，使用索引机制进行检索与不使用索引机制而 直接对数据表进行检索相比，是否前者一定比后者快？ 思考题2：在什么情况下，使用索引机制可以进行快速检索？ 常用的存取方法括： 平衡树（Balance Tree，B树）、聚簇（Cluster）和散列索引。 其中：B树索引是最常用的存取方法，具体操作见数据结构。
结论：通过对比各项指标，选择适合应用的合理的最佳物理
结构。
6.7 SQL Server 2005的索引机制
建立索引
修改索引 删除索引
1 建立索引
格式：CREATE [UNIQUE] [CLUSTER] INDEX <索引名>
ON <表名>(<列名>[<次序>][,<列名>[<次序>] ]…) 功能：对指定的数据表，按照指定的属性列以升序或者降序建立索引。 说明： 1）<索引名>：索引的名称。索引名必须符合标识符的规则。 2）<表名>：索引的基本表名称。 3）索引可以建立在该表的一列或多列上，各列名之间用逗号分隔 4）<次序>指索引值的排列次序，升序：ASC，降序：DESC。缺省值：ASC。 5）UNIQUE：索引的每一个索引值，只对应唯一的记录。即：唯一索引。 6）CLUSTER：建立聚簇索引。对数据表建立聚簇索引后，表中数据也需要按 指定的聚簇属性值的升序或降序存放。亦即：聚簇索引的索引项顺序与表 中记录的物理顺序一致。 7）索引的维护由DBMS自动完成。 8）索引的使用由DBMS自动选择是否使用索引以及使用哪些索引。
6.3 设计存储结构
存储结构设计的内容：存储的关系模式；关系模式的数据项；
数据项的类型，宽度，是否主键，是否外键，是否索引键等。 【例6.8】：如果关系R(R1,…,R6，R7,…,R20)，包含20个属性， 但是前6个属性的利用率非常高，而其它属性的利用率非常低， 则存储时可以按照R(R1，…，R6)，S(R7，…，R20)两个关系进 行存储（即：垂直分割），并通过逻辑模式/存储模式映像作 相应的调整。 思考题：如果关系R(R1,…,R6，R7,…,R20)，包含60万个元组， 但是前6万个元组的利用率非常高，而其它元组的利用率非常 低，则应该如何设计存储结构。 温馨提示：建立两个同结构关系（即：水平分割）。
6.4 确定存储位置
DBMS提供了数据库、索引文件、聚日志文件、备份文件等文件的默认文件
目录结构及其存储路径。为提高系统性能，需要进一步设计存放。 例如：SQL 2005的数据库，可以设置数据库和日志文件的存储路径等。 存储位置设计的基本原则： 1）同一类文件存放在同一个目录。 2）易变部分与稳定部分应该分开存放。 3）存取频率高的部分和低的部分应该分别存放到快速和慢速设备。 例如：对于多磁盘计算机系统，为了提高系统性能，可以采用如下方案： 方案1：把数据表和索引文件放在不同的磁盘上，使多磁盘并行工作。 方案2：把大数据表分别放在不同的磁盘上，提高数据的存取速度。 方案3：把日志文件和数据库分别放在不同磁盘上，使多磁盘并行工作。 方案4：把数据库放在高速磁盘；把备份（即后备副本）放在磁带。 例如：例6.8的R(R1，…，R6)存入高速磁盘，S(R7，…，R20)存入光盘。 4）根据应用系统的文件类型和应用需求，统一设计文件目录结构。统一考虑 存取时间、存储空间、维护费用等，对数据文件进行合里安排。
聚簇索引（了解）
聚簇：指根据索引关键属性的值直接找到数据的物理存储位置，从而达到快
速检索数据的目的，提高检索的效率。 聚簇索引：指在按照关键属性对数据表建立索引时，同时按照索引顺序对数 据表的相应元组的物理存储位置进行排序，使索引的顺序与数据表中相应元 组的物理顺序始终保持一致的索引过程。 聚簇索引与非聚簇索引的区别： 1）聚簇索引的顺序与数据的物理存储顺序始终保持一致；非聚簇索引的顺序与 数据物理排列顺序无关。 2）聚簇索引B+树的叶节点就是数据节点；非聚簇索引B+树的叶节点仍然是索引 节点，其指针指向对应的元组或者数据块。 3）一个数据表只能有一个聚簇索引；非聚簇索引则可有多个。 4）建立和维护非聚簇索引的开销相对较小，而聚簇索引的开销则相当大。 5）聚簇索引适合于不需要更新或者更新比较少的应用，非聚簇索引则适合于更 新比较多的应用。 6）聚簇索引灵活性较差不建议经常适应，非聚簇索引性则相对比较灵活。
【例6.19】禁用索引。禁用Employee的非聚集索引
IX_Employee_ManagerID。 SQL Server 2005语句： USE AdventureWorks ALTER INDEX IX_Employee_ManagerID ON HumanResources.Employee DISABLE 【例6.20】启用索引。启用Employee的非聚集索引 IX_Employee_ManagerID。 SQL Server 2005语句： USE AdventureWorks ALTER INDEX IX_Employee_ManagerID ON HumanResources.Employee REBUILD
温馨提示：已经包含重复值的属性列，不能建立UNIQUE索引。对
于建立UNIQUE索引的属性列，插入新记录时DBMS会自动检查新记 录在该列上是否取了重复值。相当于给属性列增加UNIQUE约束。
【例6.11】
在Student表的SName（姓名）列上建立一个聚簇索引，而且
Student表中的记录将按照SName值的升序存放。SQL Server 2005语句如下： CREATE CLUSTERED INDEX StudentSName ON Student(SName)
3 删除索引
格式：DROP INDEX <表名>.<索引名>
功能：从当前数据库中删除索引。 说明：
（1）用<索引名>指定要删除索引的名称。 （2）用<表名>指定要删除索引的基本表名称。 温馨提示：删除索引时，系统会从数据字典中删去有关该索 引的描述。
【例6.21】删除Student的SName列上的聚簇索引StudentSName。 SQL Server 2005语句： DROP INDEX Student.StudentSName
数据库技术
● 讲授1学时
电子教案 版本6.6
●内容概述
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7
物理结构设计的内容 选取存取方法 设计存储结构 确定存储位置 选取存储介质 评价物理结构 SQL Server 2005的索引机制
教学进程
6.1 物理结构设计的内容
物理结构：指数据库在存储介质上的存取方法、存储结构和存放位置。 物理结构设计：指根据逻辑结构设计的结果，设计逻辑结构的最佳存取方
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【例6.10】
StudentTestDB中，给Student，Course，StudentCourse建立索
引。 （1）Student表按学号升序建唯一索引 （2）Course表按课程号升序建唯一索引 （3）StudentCourse表按学号升序和课程号降序建唯一索引。 SQL Server 2005 语句： CREATE UNIQUE INDEXStudentSNo ON Student(SNo) CREATE UNIQUE INDEXCourseCNo ON Course(CNo) CREATE UNIQUE INDEXSCSNoCNo ON StudentCourse(SNo ASC, CNo DESC)
法、存储结构和存放位置以及合理选择存储介质等，从而设计出适合逻辑 结构的最佳物理环境（即：存储模式）的过程。 物理结构设计的内容：选取存取方法、设计存储结构、确定存放位置以及 选择存储介质等，因素包括：访问类型、访问时间、插入时间、删除时间 和空间开销等。 （1）存取方法：指用户存取数据库数据的方法和技术。 （2）存储结构：指根据逻辑结构的指标以及DBMS支持的数据类型， 所确定的数据项的存储类型和长度以及元组的存储结构等 即：数据文件及其数据项在介质上的具体存储结构。 （3）存放位置：指根数据库文件和索引文件等在介质上的具体存储位置。 （4）存储介质：指用于存储文件的物理存储设备。 包括：磁盘、磁带、光盘、磁盘阵列、磁带库、光盘阵列等。 具体包括：介质的容量大小、存取速度与费用等。
6.6 评价物理结构
对设计的多种物理结构，通过评价，选择最佳的物理结构。
评价物理结构：包括评价内容、评价指标和评价方法。 评价内容：存取方法选取的正确性、存储结构设计的合理性、
文件存放位置的规范性、存储介质选取的标准性。 评价指标：存储空间的利用率、存取数据的速度和维护费用 等。 评价方法：根据物理结构的评价内容，统计存储空间的利用 率、数据的存取速度和维护费用指标
聚簇索引（了解）