SQL数据库设计与优化作业指导书
3.0
2024-10-20
0
0
125.5KB
18 页
8库币
海报
投诉举报
SQL 数据库设计与优化作业指导书
第 1 章 SQL 数据库基础概念........................................................................................................ 3
1.1 数据库与 SQL 简介......................................................................................................... 3
1.1.1 数据库的起源与发展................................................................................................. 3
1.1.2 SQL 的作用与地位...................................................................................................... 4
1.2 关系型数据库的基本结构............................................................................................. 4
1.2.1 表................................................................................................................................ 4
1.2.2 索引............................................................................................................................ 4
1.2.3 视图............................................................................................................................ 4
1.2.4 存储过程与函数......................................................................................................... 4
1.3 SQL 语言的组成与功能.................................................................................................. 4
1.3.1 数据查询（SELECT）................................................................................................. 4
1.3.2 数据更新（INSERT、UPDATE、DELETE）.................................................................. 4
1.3.3 数据定义（CREATE、ALTER、DROP）........................................................................ 4
1.3.4 数据控制（GRANT、REVOKE）................................................................................... 4
第 2 章 数据库设计原则与方法................................................................................................... 5
2.1 数据库设计的基本原则................................................................................................. 5
2.1.1 数据独立性................................................................................................................ 5
2.1.2 完整性........................................................................................................................ 5
2.1.3 功能优化.................................................................................................................... 5
2.1.4 可扩展性.................................................................................................................... 5
2.2 实体关系模型................................................................................................................ 5
2.2.1 实体............................................................................................................................ 5
2.2.2 属性............................................................................................................................ 6
2.2.3 关系............................................................................................................................ 6
2.3 ER 图转换为 SQL 表结构................................................................................................. 6
2.3.1 实体转换为表............................................................................................................. 6
2.3.2 关系转换为表............................................................................................................. 6
2.3.3 属性转换为表............................................................................................................. 6
第 3 章 数据表设计....................................................................................................................... 6
3.1 数据表的基本概念......................................................................................................... 6
3.2 数据类型的选择............................................................................................................. 7
3.3 约束的设置与使用......................................................................................................... 7
第 4 章 索引与分区策略............................................................................................................... 8
4.1 索引的概念与作用......................................................................................................... 8
4.2 索引的类型与创建方法................................................................................................. 8
4.2.1 索引类型.................................................................................................................... 8
4.2.2 创建索引的方法......................................................................................................... 8
4.3 分区策略及其优化......................................................................................................... 9
第 5 章 数据库查询优化............................................................................................................... 9
5.1 查询优化概述................................................................................................................ 9
5.2 索引优化...................................................................................................................... 10
5.2.1 选择合适的索引列................................................................................................... 10
5.2.2 创建复合索引........................................................................................................... 10
5.2.3 优化索引维护........................................................................................................... 10
5.3 查询语句优化.............................................................................................................. 10
5.3.1 选择合适的查询类型............................................................................................... 10
5.3.2 利用查询提示........................................................................................................... 10
5.3.3 优化查询条件........................................................................................................... 10
5.3.4 优化结果集返回....................................................................................................... 10
第 6 章 存储过程与触发器......................................................................................................... 11
6.1 存储过程的设计与使用............................................................................................... 11
6.1.1 存储过程的概念....................................................................................................... 11
6.1.2 存储过程的设计....................................................................................................... 11
6.1.3 存储过程的创建与使用........................................................................................... 11
6.2 存储过程的优化........................................................................................................... 11
6.2.1 优化原则.................................................................................................................. 11
6.2.2 优化方法.................................................................................................................. 11
6.3 触发器的应用与优化................................................................................................... 12
6.3.1 触发器的概念........................................................................................................... 12
6.3.2 触发器的应用场景................................................................................................... 12
6.3.3 触发器的优化........................................................................................................... 12
第 7 章 事务与并发控制............................................................................................................. 12
7.1 事务的概念与特性....................................................................................................... 12
7.1.1 事务的定义.............................................................................................................. 12
7.1.2 事务的特性.............................................................................................................. 12
7.2 并发控制的基本策略................................................................................................... 13
7.2.1 封锁协议.................................................................................................................. 13
7.2.2 时间戳方法.............................................................................................................. 13
7.2.3 多版本并发控制（MVCC）....................................................................................... 13
7.3 事务隔离级别与功能优化........................................................................................... 13
7.3.1 事务隔离级别........................................................................................................... 13
7.3.2 功能优化.................................................................................................................. 14
第 8 章 数据库安全与权限控制................................................................................................. 14
8.1 数据库安全策略........................................................................................................... 14
8.1.1 访问控制策略........................................................................................................... 14
8.1.2 加密策略.................................................................................................................. 14
8.1.3 审计策略.................................................................................................................. 14
8.1.4 备份与恢复策略....................................................................................................... 14
8.2 用户权限管理.............................................................................................................. 15
8.2.1 用户账号管理........................................................................................................... 15
8.2.2 权限分配.................................................................................................................. 15
8.2.3 角色管理.................................................................................................................. 15
8.2.4 权限回收与审计....................................................................................................... 15
8.3 SQL 注入攻击与防范.................................................................................................... 15
8.3.1 SQL 注入攻击原理.................................................................................................... 15
8.3.2 防范措施.................................................................................................................. 15
8.3.3 安全编码实践........................................................................................................... 15
第 9 章 数据备份与恢复............................................................................................................. 16
9.1 数据备份的重要性与分类........................................................................................... 16
9.1.1 数据备份的重要性................................................................................................... 16
9.1.2 数据备份的分类....................................................................................................... 16
9.2 常见备份方法与策略................................................................................................... 16
9.2.1 常见备份方法........................................................................................................... 16
9.2.2 备份策略.................................................................................................................. 16
9.3 数据恢复与故障排除................................................................................................... 17
9.3.1 数据恢复.................................................................................................................. 17
9.3.2 故障排除.................................................................................................................. 17
第 10 章 数据库功能监控与调优............................................................................................... 17
10.1 数据库功能监控指标................................................................................................. 17
10.1.1 响应时间................................................................................................................ 17
10.1.2 吞吐量.................................................................................................................... 17
10.1.3 资源利用率............................................................................................................. 17
10.1.4 缓冲区命中率......................................................................................................... 18
10.1.5 索引利用率............................................................................................................. 18
10.2 功能问题分析与定位................................................................................................. 18
10.2.1 功能分析工具......................................................................................................... 18
10.2.2 查询执行计划分析................................................................................................. 18
10.2.3 系统功能计数器..................................................................................................... 18
10.2.4 数据库等待事件..................................................................................................... 18
10.3 数据库功能调优策略与实践..................................................................................... 18
10.3.1 优化 SQL 语句......................................................................................................... 18
10.3.2 优化数据库结构..................................................................................................... 18
10.3.3 优化数据库参数配置............................................................................................. 19
10.3.4 数据库分区............................................................................................................. 19
10.3.5 使用缓存技术......................................................................................................... 19
10.3.6 数据库功能测试..................................................................................................... 19
第 1 章 SQL 数据库基础概念
1.1 数据库与 SQL 简介
1.1.1 数据库的起源与发展
数据库是信息时代的重要基石，用于存储、管理和服务大量的数据资源。自
20 世纪 60 年代以来，数据库管理系统（DBMS）的发展经历了层次模型、网络模
型，直至关系型数据库成为主流。SQL（Structured Query Language，结构化查
询语言）作为一种数据库语言，已成为关系型数据库的标准语言。
1.1.2 SQL 的作用与地位
SQL 是一种专门用来与数据库通信的语言，其功能包括数据查询、数据更新
数据定义和数据控制等。作为一种广泛使用的数据库语言，SQL 被多数关系型数
据库管理系统所支持，如Oracle、MySQL、SQL Server 等。
1.2 关系型数据库的基本结构
1.2.1 表
关系型数据库的核心是表（Table），它由行（记录）和列（字段）组成。
表中的每一行代表一个数据记录，每一列代表一种数据类型。通过表可以存储结
构化数据，便于查询和管理。
1.2.2 索引
索引（Index）是一种数据结构，用于快速查找表中的数据。通过在列上创
建索引，可以加快查询速度，但同时也增加了数据库的维护成本。
1.2.3 视图
视图（View）是一种虚拟表，其内容由查询结果定义。视图可以简化复杂的
SQL 操作，隐藏底层数据结构，提高数据安全性。
1.2.4 存储过程与函数
存储过程（Stored Procedure）和函数（Function）是数据库中预先编写
好的 SQL 代码块，用于执行特定的操作。它们可以减少网络通信量，提高数据处
理速度。
1.3 SQL 语言的组成与功能
1.3.1 数据查询（SELECT）
数据查询是 SQL 的核心功能之一，主要包括单表查询、连接查询、子查询等
通过 SELECT 语句，用户可以从数据库中检索所需的数据。
1.3.2 数据更新（INSERT、UPDATE、DELETE）
数据更新语句用于修改数据库中的数据。INSERT 语句用于插入新数据，
UPDATE 语句用于更新现有数据，DELETE 语句用于删除数据。
1.3.3 数据定义（CREATE、ALTER、DROP）
数据定义语句用于创建、修改和删除数据库中的对象，如表、索引、视图等。
1.3.4 数据控制（GRANT、REVOKE）
数据控制语句用于设置数据库的访问权限，包括授权（GRANT）和撤销授权
（REVOKE）。通过数据控制，可以保证数据库的安全性。
第 2 章 数据库设计原则与方法
2.1 数据库设计的基本原则
数据库设计是构建一个高效、稳定、可扩展数据库系统的关键步骤。以下是
一些数据库设计的基本原则：
2.1.1 数据独立性
数据独立性是数据库设计的重要目标，包括物理独立性和逻辑独立性。物理
独立性指的是数据在物理存储上的改变不影响数据库的逻辑结构；逻辑独立性
指的是数据库逻辑结构的改变不影响应用程序。通过采用层次化设计方法，实现
数据的独立性。
2.1.2 完整性
数据库设计应保证数据的正确性和一致性。在设计过程中，需要定义各种约
束，如实体完整性、参照完整性以及用户自定义完整性，以保证数据的准确性和
可靠性。
2.1.3 功能优化
数据库设计应考虑系统的功能，包括查询速度、数据存储和更新效率。合理
的索引策略、分区方法以及合适的存储引擎选择等都是提高数据库功能的关键因
素。
2.1.4 可扩展性
数据库设计应具备良好的可扩展性，能够适应业务需求的变化。这要求设计
者采用模块化、组件化的设计方法，便于在后续需求变更时对数据库进行修改和
扩展。
2.2 实体关系模型
实体关系（EntityRelationship，简称ER）模型是一种描述现实世界中实
体及其相互关系的概念模型。ER 模型主要包括实体、属性和关系三个基本概念。
2.2.1 实体
实体是现实世界中具有独立性、可区分性的对象。在ER 模型中，实体通常用
矩形表示，矩形内部写上实体名称。
2.2.2 属性
属性是实体或关系所具有的特性。在ER 模型中，属性用椭圆形表示，并通
过直线与实体或关系相连。
2.2.3 关系
关系是实体之间的相互联系。在ER 模型中，关系用菱形表示，并通过直线
与参与关系的实体相连。关系有三种类型：一对一（1:1）、一对多（1:N）和多
对多（M:N）。
2.3 ER 图转换为 SQL 表结构
ER 模型是概念模型，需要转换为具体的数据库表结构。以下是 ER 图转换为
SQL 表结构的基本方法：
2.3.1 实体转换为表
将ER 图中的每个实体转换为一个表。实体的属性成为表的列，实体的主键
作为表的主键。
2.3.2 关系转换为表
对于一对一关系，可以选择任意一个实体表，将另一个实体的主键作为外
键添加到该表中。
对于一对多关系，将多方的实体表的主键作为外键添加到一方的实体表中。
对于多对多关系，需要创建一个独立的表来表示这个关系，该表包含两个
实体的外键。这两个外键共同作为表的主键。
2.3.3 属性转换为表
将实体的属性转换为表的列。对于多值属性，可以创建一个独立的表来表示
该属性，并通过外键与实体表关联。
通过以上方法，可以将ER 图转换为相应的 SQL 表结构，为数据库的实现奠
定基础。
第 3 章 数据表设计
3.1 数据表的基本概念
数据表是数据库中存储数据的逻辑结构，是关系数据库的核心组成部分。它
由行（记录）和列（字段）组成，用以存储结构化数据。在设计数据表时，应遵
循以下基本概念：
（1） 表的结构：每个表应具有明确的主题，表中列的个数和类型应保持
最小化，以减少数据冗余和存储空间的消耗。
（2） 表的关系：表与表之间通过外键建立关系，实现数据的关联和完整
性。
（3） 主键：每个表应有一个唯一标识每条记录的主键，主键的选取应遵
循唯一性、稳定性和非空性原则。
3.2 数据类型的选择
合理选择数据类型对于数据库的功能和存储空间具有重要意义。以下为常见
数据类型的选择原则：
（1） 整数类型：对于整数类型的字段，应根据数据的取值范围选择合适
的整数类型，如TINYINT、SMALLINT、INT 等。
（2） 浮点类型：对于小数类型的字段，应根据数据的精度和范围选择合
适的浮点类型，如 FLOAT、DOUBLE、DECIMAL 等。
（3） 字符串类型：对于文本类型的字段，应根据实际需求选择合适的字
符串类型，如CHAR、VARCHAR、TEXT 等。
（ 4 ） 日 期 和 时 间 类 型 ： 对 于日 期 和 时 间 类 型 的 字 段 ， 应 使 用
DATE、TIME 、DATETIME 或TIMESTAMP 等类型。
（5） 二进制类型：对于存储二进制数据（如图片、文件等）的字段，应使
用 BLOB 或VARBINARY类型。
3.3 约束的设置与使用
数据表中的约束用于保证数据的完整性和一致性。以下为常见的约束及其使
用方法：
（1） 主键约束：保证表中每条记录的唯一性，通过 PRIMARY KEY关键字
设置。
示例：`CREATE TABLE table_name (id INT PRIMARY KEY);`
（2） 外键约束：维护表与表之间的关系，通过FOREIGN KEY关键字设置。
示例 ： `CREATE TABLE table_name (foreign_id INT, FOREIGN KEY
(foreign_id) REFERENCES another_table(id));`
（3） 非空约束：保证字段值不为空，通过 NOT NULL 关键字设置。
示例：`CREATE TABLE table_name (column_name INT NOT NULL);`
（4） 唯一约束：保证字段值在表中的唯一性，通过 UNIQUE 关键字设置。
示例：`CREATE TABLE table_name (column_name INT UNIQUE);`
（5） 检查约束：用于限制字段的取值范围，通过 CHECK 关键字设置。
示例：`CREATE TABLE table_name (age INT CHECK (age >= 18));`
通过合理设置和使用这些约束，可以有效地保证数据库中数据的完整性和
一致性。
第 4 章 索引与分区策略
4.1 索引的概念与作用
索引是数据库中一种特殊的数据结构，用于快速检索表中的数据。通过创建
索引，可以提高数据库的查询功能，减少数据检索时间。索引的作用主要体现在
以下几个方面：
1）提高查询效率：索引可以减少数据库在查询过程中需要扫描的数据量，
从而提高查询速度。
2）减少排序操作：对于有排序需求的查询，索引可以减少数据库的排序操
作，提高查询效率。
3）支持唯一性约束：索引可以保证表中数据的唯一性，防止重复数据的插
入。
4）优化数据库功能：合理的索引策略可以降低数据库的 I/O操作，提高整
体功能。
4.2 索引的类型与创建方法
4.2.1 索引类型
1）BTree 索引：BTree 索引是一种平衡树结构，适用于全键值、键值范围和
键值排序的查询。
2）Hash 索引：Hash 索引是基于哈希表实现的，适用于精确匹配查询。
3）全文索引：全文索引适用于文本搜索，可以实现对文本内容的关键词搜
索。
4）空间索引：空间索引适用于地理空间数据的查询，可以提高空间数据的
检索效率。
4.2.2 创建索引的方法
1）自动创建索引：在创建表时，可以通过定义主键、唯一约束和外键约束
来自动创建索引。
2）手动创建索引：使用 CREATE INDEX语句手动创建索引。
示例：
sql
CREATE INDEX index_name ON table_name (column1, column2, );
4.3 分区策略及其优化
分区策略是将一个大表分成多个小表，以减少单表数据量，提高查询功能。
合理的分区策略可以实现以下优化：
1）提高查询功能：分区可以将数据分布在不同的存储设备上，降低单表的
数据量，从而提高查询功能。
2）便于数据管理：分区可以简化数据管理，如备份、恢复和删除等操作。
3）负载均衡：分区可以将数据分散到不同的磁盘上，实现负载均衡，提高
数据库功能。
4）提高数据可用性：在分区表上执行维护操作时，可以只锁定部分分区，
从而提高数据可用性。
常用的分区策略包括：
1）范围分区：根据数据值的范围将数据分为不同的分区。
2）列表分区：根据预定义的列表将数据分为不同的分区。
3）散列分区：通过对分区键进行散列运算，将数据均匀地分布到不同的分
区。
4）组合分区：将范围分区和列表分区进行组合，实现更灵活的分区策略。
通过合理选择分区策略，可以有效地优化数据库功能。在实际应用中，需要
根据业务需求、数据特性和硬件环境等因素，综合考虑选择适合的分区策略。
第 5 章 数据库查询优化
5.1 查询优化概述
数据库查询优化是提高数据库功能的关键环节，其目的在于提高查询效率、
减少资源消耗。查询优化的方法包括：索引优化、查询语句优化、数据库物理设
计优化等。本章主要针对 SQL 数据库查询优化进行探讨，分析各种优化技术的原
理及其应用。
5.2 索引优化
索引是数据库查询优化的基础，能够显著提高查询速度。索引优化主要包括
以下几个方面：
5.2.1 选择合适的索引列
在选择索引列时，应优先考虑查询条件中出现频率较高的列、数据分布不均
匀的列以及查询结果集较小的列。
5.2.2 创建复合索引
复合索引是指同时对多个列创建索引，适用于同时涉及多个列的查询条件。
创建复合索引时，应根据查询条件的实际使用情况确定索引列的顺序。
5.2.3 优化索引维护
索引维护是数据库功能管理的重要任务。主要包括定期更新统计信息、重建
或重新组织索引以提高查询效率等。
5.3 查询语句优化
查询语句优化是提高数据库查询功能的有效手段。以下是几种常见的查询语
句优化方法：
5.3.1 选择合适的查询类型
根据查询需求选择合适的查询类型（如SELECT、JOIN 等），避免使用不必
要的数据操作，降低查询开销。
5.3.2 利用查询提示
查询提示（Hint）是 SQL 语句的一部分，用于向数据库优化器提供关于如
何执行查询的提示。合理使用查询提示可以提高查询功能。
5.3.3 优化查询条件
（1） 避免使用函数在查询条件中，如：WHERE UPPER(column_name) =
'VALUE'；
（2） 尽量使用具体的值作为查询条件，避免使用模糊查询；
（3） 优化查询中的逻辑运算符，如：AND、OR 等。
5.3.4 优化结果集返回
（1） 仅返回必要的列，避免使用 SELECT ；
（2） 使用 LIMIT 限制返回结果集的大小；
（3） 避免使用 ORDER BY RAND()。
通过本章的学习，读者应掌握 SQL 数据库查询优化的基本方法，能够针对
实际问题进行查询优化，提高数据库功能。
第 6 章 存储过程与触发器
6.1 存储过程的设计与使用
6.1.1 存储过程的概念
存储过程是一组为了完成特定功能的 SQL 语句集合，存储在数据库中，可
被数据库用户反复调用。它允许组织一组数据库操作，作为一个单元来执行。
6.1.2 存储过程的设计
在设计存储过程时，应遵循以下原则：
摘要：
展开>>
收起<<
SQL数据库设计与优化作业指导书第1章SQL数据库基础概念........................................................................................................31.1数据库与SQL简介.........................................................................................................31.1.1数据库的起源与发展.....................................
温馨提示：66文库网--作为在线文档分享平台，一直注重给大家带来优质的阅读体验；让知识分享变得简单、有价值；海量文档供您查阅下载，让您的工作简单、轻松而高效！
1. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
2. 66文库网仅提供信息存储空间，仅对广大用户、作者上传内容的表现方式做保护处理，对上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不对下载的任何内容负责。
3. 广大用户、作者上传的文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
4. 本站不保证、不承担下载资源内容的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
相关推荐
-
168种常用化学品MSDSVIP免费
2024-07-28 35 -
2024年安全生产月消防知识竞赛活动策划二（61页）VIP免费
2024-09-13 5 -
21特种作业安全生产基本知识VIP免费
2024-09-15 5 -
【制度】防洪防汛安全管理制度(13页)VIP免费
2024-10-04 2 -
制浆车间一般安全操作规程VIP免费
2024-10-05 3 -
值班电工安全技术操作规程VIP免费
2024-10-05 3 -
21特种作业安全生产基本知识VIP免费
2024-10-07 7 -
小微企业安全生产标准化文件资料汇编(全套最新、最全、最专业、最易操作、最符合实际)VIP免费
2024-10-07 11 -
企业级活动客户投诉处理预案
2024-10-08 16 -
三农公共服务建设方案
2024-10-16 11
分类：行业资料
价格：8库币
属性：18 页
大小：125.5KB
格式：DOC
时间：2024-10-20
猜您喜欢
