淺談數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

常 濤

(正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211106)

1 背景分析

目前，產(chǎn)品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為主流，技術(shù)相對成熟。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)盡管技術(shù)上處于先進(jìn)，數(shù)據(jù)庫易于研發(fā)、維護(hù)，但至今為止，還沒有成熟的產(chǎn)品。占主導(dǎo)位置的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括ORACLE、SYBASE、SQL Server、INFORMIX 與INGRES，這些產(chǎn)品都支持UNIX、VMS、WINDOWS 等不同平臺，但支持的程度不一樣。

通常系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)階段，設(shè)計(jì)人員、研發(fā)人員與測試人員僅會把工作重點(diǎn)放在系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)上，而此時(shí)因?yàn)闇y試數(shù)據(jù)較小，難以衡量系統(tǒng)的運(yùn)行性能的優(yōu)劣，然而如果系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)際運(yùn)行階段，大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通常會使系統(tǒng)的性能逐步降低，此時(shí)再來考慮怎樣提升性能則會花費(fèi)更多的人力及財(cái)力。所以，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)就變得特別關(guān)鍵。

2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選擇

對于占主導(dǎo)位置的SQL Server、Oracle、SYBASE、DB2 和INFORMIX數(shù)據(jù)庫，分別從性能、運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)、開放性、易維護(hù)性與價(jià)格等方面來分析比較。

2.1 性能

SQL Server 老版本服務(wù)器多用戶時(shí)性能較差，新版本的性能有了顯著的提升，各項(xiàng)處理能力都有了顯著的提升，占有數(shù)項(xiàng)TPC-C（事務(wù)處理性能委員會）紀(jì)錄，并支持集群。Oracle 數(shù)據(jù)庫性能最佳，占有Windows NT 平臺下的TPC-D（基準(zhǔn)測試，衡量聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)的一個(gè)測試指標(biāo)）及TPC-C 的世界紀(jì)錄。SYBASE 數(shù)據(jù)庫性能較好，滿足Sun、IBM、HP、Compaq 及Veritas 集群設(shè)施的性能，達(dá)到高可用性；性能比SQL Server 稍差，然而在UNIX 平臺下的并發(fā)性要高于SQL Server，適用于安全性要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)。DB2 適合于數(shù)據(jù)倉庫與在線事務(wù)處理，性能較好，支持胖客戶端和應(yīng)用模式。INFORMIX 性能較好，支持集群，達(dá)到高可用性，適用于安全性要求極高的應(yīng)用系統(tǒng)，特別是在金融業(yè)、證券行業(yè)的應(yīng)用。

2.2 運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)

SQL Server 屬于完全重寫的代碼，性能及版本兼容性有了較大的改善，同Oracle、DB2 的性能差距顯著減小。該產(chǎn)品的產(chǎn)生經(jīng)歷了大量用戶長期的測試，對產(chǎn)品的安全及穩(wěn)定進(jìn)行了全面的檢測，安全穩(wěn)定性有了顯著的改善。Oracle 長時(shí)期的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，完全向下版本兼容，基本沒有風(fēng)險(xiǎn)。能夠安全的進(jìn)行系列產(chǎn)品的升級，在企業(yè)、政府中獲得普遍應(yīng)用。而且假如在WINNT 平臺上不能滿足數(shù)據(jù)的要求，能夠安全的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到UNIX 平臺上來。SYBASE 向下版本兼容，然而ct-library程序不易移植。研發(fā)周期較長，升級較為復(fù)雜，穩(wěn)定性較佳，數(shù)據(jù)安全有保障，風(fēng)險(xiǎn)較小。在安全要求極高的金融、證券領(lǐng)域獲得了普遍應(yīng)用。DB2 在巨型企業(yè)獲得普遍的應(yīng)用，向下版本兼容性較好，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較小。INFORMIX 研發(fā)周期較長，升級較為復(fù)雜，穩(wěn)定性較佳，數(shù)據(jù)安全有較高保障，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較小。在安全要求極高的金融、證券領(lǐng)域中獲得了普遍應(yīng)用。

2.3 開放性

SQL Server 僅能在Windows 平臺上部署、運(yùn)行，C/S 結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)的穩(wěn)定對數(shù)據(jù)庫是非常關(guān)鍵的。僅支持Windows 平臺，能夠用ADO、DAO、OLEDB、ODBC、JDBC 等 網(wǎng) 絡(luò) 數(shù) 據(jù) 庫 連 接 技 術(shù) 溝 通。Windows 平臺的可靠性和安全性通過了最高級別的C2 認(rèn)證，在處理大數(shù)據(jù)量的重要業(yè)務(wù)時(shí)具備較好的性能。Oracle 能在所有主流平臺上部署、運(yùn)行（包含Windows），完全支持目前所有的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。利用完全開放策略，可以進(jìn)行多層次網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，對多種工業(yè)規(guī)范提供支持，能夠用ODBC、JDBC、OCI 等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)溝通。能夠使客戶選用最適合的解決方案，對開發(fā)商完全支持。SYBASE 能在所有主流平臺上部署、運(yùn)行，C/S 結(jié)構(gòu)，能夠用ODBC、JDBC、Jconnect、Ct-library 等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)溝通，在金融業(yè)中獲得了普遍的應(yīng)用。但因?yàn)樵缙赟ybase 同OS 集成度不高，所以VERSION11.9.2 以下版本需要較多OS及DB 級補(bǔ)丁，在多平臺的混合環(huán)境下會產(chǎn)生一定問題。DB2 能在所有主流平臺上部署、運(yùn)行（包含windows）。有較佳的開放性，最適于海量數(shù)據(jù)。支持跨平臺能力和多層結(jié)構(gòu)，支持ODBC、JDBC 等類型應(yīng)用系統(tǒng)，在大型的國際企業(yè)中獲得最為普遍的應(yīng)用。IINFORMIX 僅運(yùn)行于UNIX 平臺，包括SUNOS（Sun 的操作系統(tǒng)最初稱呼）和HPUX（Hewlett C Packard UNIX 的縮寫，屬于惠普公司的UNIX 操作系統(tǒng)），在金融業(yè)獲得普遍的應(yīng)用。

2.4 易維護(hù)性與價(jià)格

SQL Server 從易維護(hù)性與價(jià)格上SQL Server 占有較大優(yōu)勢。基于Microsoft 產(chǎn)品的一貫風(fēng)格，SQL Server 的圖形管理界面導(dǎo)致了顯著的易用性，微軟的數(shù)據(jù)庫管理員培訓(xùn)工作相對充分，能夠輕松的找到技術(shù)較好的數(shù)據(jù)庫管理員，數(shù)據(jù)庫管理費(fèi)用相對低，SQL Server 的價(jià)格也是較低的。Oracle 從易維護(hù)性與價(jià)格體來說，Oracle 的價(jià)格是相對高的，管理相對復(fù)雜，因?yàn)镺racle 的應(yīng)用相當(dāng)普遍，經(jīng)驗(yàn)豐富的Oracle數(shù)據(jù)庫管理員能夠相對容易的找到，因而實(shí)現(xiàn)Oracle 的良好管理。所以，Oracle 的性價(jià)比在商用數(shù)據(jù)庫中是最佳的。SYBASE 的價(jià)格是相對低的，然而SYBASE 的在企業(yè)及政府中的應(yīng)用較少，較難找到經(jīng)驗(yàn)豐富的管理員，運(yùn)行管理費(fèi)用偏高。DB2 價(jià)格較高，管理員較少，在中國的應(yīng)用相對少，只在金融業(yè)獲得一定應(yīng)用，運(yùn)行管理費(fèi)用都非常高，比較適用于大型企業(yè)的數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用。INFORMIX 價(jià)格在這些數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中居于中間，同SYBASE 類似，在企業(yè)及政府中應(yīng)用相對較少，只在金融業(yè)獲得了普遍的應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員偏少，運(yùn)行管理費(fèi)用偏高。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研發(fā)過程中占據(jù)非常關(guān)鍵的地位，下面從數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法與步驟、邏輯數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)等三方面簡述該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則

該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫參照以下設(shè)計(jì)原則：

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)關(guān)系的規(guī)范化有助于消除冗余數(shù)據(jù)。

（2）表中數(shù)據(jù)類型的合理化。合理的數(shù)據(jù)類型有助于提升該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行性能。

（3）數(shù)據(jù)表命名的規(guī)范化。每個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)表的命名都有一定要求，在對數(shù)據(jù)表命名時(shí)利用大小寫敏感的形式，而且數(shù)據(jù)表命名長度不應(yīng)過長，這樣能夠使該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以應(yīng)用在多個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫平臺。

（4）數(shù)據(jù)庫性能的完善。在運(yùn)行環(huán)境已經(jīng)固定的因素下，數(shù)據(jù)庫的性能成為影響該人事數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運(yùn)行性能的主要條件。可以利用兩個(gè)步驟開展數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：先是進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，而后進(jìn)行物理設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)要求消除所有的冗余字段，可以完整地說明數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)系。然而對于多表之間關(guān)聯(lián)的查詢，去除所有冗余會損耗系統(tǒng)性能，也會增大系統(tǒng)研發(fā)難度。因此，找到一個(gè)平衡點(diǎn)成為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在物理設(shè)計(jì)中開發(fā)人員要分析關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)量大小與訪問頻率，并對數(shù)據(jù)表中用來關(guān)聯(lián)查詢的關(guān)鍵字段留存適當(dāng)?shù)娜哂啵蕴嵘龜?shù)據(jù)庫的性能。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法與步驟

數(shù)據(jù)庫的建設(shè)分成概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、邏輯數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等三個(gè)階段，其目的是達(dá)到合理的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的存取操作更為有序，數(shù)據(jù)的編輯、查詢更為方便，從而實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

（1）概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)。概念數(shù)據(jù)模型反映的是系統(tǒng)最終用戶對于數(shù)據(jù)存儲的觀點(diǎn)，代表了系統(tǒng)用戶綜合性的信息需求，它用數(shù)據(jù)類的方式表達(dá)企業(yè)級的數(shù)據(jù)需求，數(shù)據(jù)類描述了在業(yè)務(wù)環(huán)境中聚集起來的幾個(gè)重要的類別數(shù)據(jù)。概念數(shù)據(jù)模型包括主要的實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系。描述概念數(shù)據(jù)模型最常用的是“實(shí)體-關(guān)系”圖（即E-R 圖），ER 圖主要是由實(shí)體、屬性及關(guān)系等三個(gè)要素組成的。

（2）邏輯數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)。邏輯數(shù)據(jù)模型是指系統(tǒng)分析師、設(shè)計(jì)師對數(shù)據(jù)存儲的見解、看法，是對前一階段概念數(shù)據(jù)模型的分解與細(xì)化。邏輯數(shù)據(jù)模型是按照業(yè)務(wù)規(guī)則決定的，是業(yè)務(wù)對象、業(yè)務(wù)對象的數(shù)據(jù)項(xiàng)以及業(yè)務(wù)對象之間關(guān)系的描述。邏輯數(shù)據(jù)模型包括所有的實(shí)體與關(guān)系，決定每個(gè)實(shí)體的屬性，指明每個(gè)實(shí)體的主鍵和外鍵。

（3）物理數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)。物理數(shù)據(jù)模型是對真實(shí)數(shù)據(jù)庫的表達(dá)。數(shù)據(jù)庫對象包括表，視圖、字段、數(shù)據(jù)類型、長度、主鍵、外鍵、索引以及是否可為空，還有默認(rèn)值。概念數(shù)據(jù)模型到物理數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換是將概念模型中的對象轉(zhuǎn)換為物理模型的對象。

4 總結(jié)

開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的選擇和好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到舉足輕重的地位。SQL Server 屬于微軟公司研發(fā)的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，功能相對全面，效率較高，管理與操作比較簡單、方便，整個(gè)系統(tǒng)的安全及穩(wěn)定也較高，并且性能價(jià)格比最好，節(jié)約企業(yè)資金，降低研發(fā)成本，是開發(fā)人員理想的選擇，能夠作為中型企業(yè)或單位的數(shù)據(jù)庫平臺。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研發(fā)過程中同樣占據(jù)非常關(guān)鍵的地位，一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響到該系統(tǒng)的效率以及所要達(dá)到的效果。

［1］孫璐.Struts2＋Spring＋Hibernate 在企業(yè)人事管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2010.

［2］程明.基于Struts2 的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2009.