計算機四級《資料庫技術》考點：資料庫應用系統生命週期

導語：計算機四級指的是全國計算機等級考試的最高級別，科目種類有：四級作業系統原理、四級計算機組成與介面、四級資料庫原理、四級軟體工程、四級計算機網路。下面我們來看看計算機四級《資料庫技術》考點：資料庫應用系統生命週期，供參考借鑑。

2.1資料庫應用系統生命週期

2.1.1 軟體工程與軟體開發方法

1、 軟體工程：指導計算機軟體開發和維護的工程科學，它採用工程化的概念、原理、技術和方法，以及正確的專案管理技術，來開發和維護軟體;它將系統化、規範化、定量化方法應用於軟體的開發、操作和維護，也就是將工程化應用於軟體生產;

2、 軟體工程的目標：在給定成本、進度的前提下，開發出滿足使用者需求並具有下述特徵的軟體產品：可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可適應性、可移植性、可追蹤性和可互操作性。

3、 軟體生命週期：指軟體產品從考慮其概念開始，到該產品交付使用的整個時期，包括概念階段、需求階段、設計階段、實現階段、測試階段、安裝部署及交付階段;

4、 軟體專案管理：為了能使軟體開發按預定的質量、進度和成本進行，而對成本、質量、進度、人員、風險等進行分析和有效管理的一系列活動。

5、 軟體工程以關注軟體質量為特徵，由方法、工具和過程三部分組成;

6、 軟體過程模型(軟體開發模型)：是對軟體過程的一種抽象表示，表示了軟體過程的整體框架和軟體開發活動各階段間的關係，常見的有：瀑布模型、快速原形模型、增量模型和螺旋模型。

2.1.2 DBAS軟體組成

1、 資料庫應用軟體在內部可看作由一系列軟體模組/子系統組成，這些模組/子系統可分成兩類：

(1) 與資料訪問有關的資料庫事務模組：利用DBMS提供的資料庫管理功能，以資料庫事務方式直接對資料庫中的各類應用資料進行操作，模組粒度較小;

(2) 與資料訪問無直接關聯的應用模組：在許多與資料處理有關的應用系統中，對資料庫的訪問只是整體中的一部分，其他功能則與資料庫訪問無直接關係，這部分模組粒度可以比較大。

2、 DBAS設計開發的硬體方面：主要涉及根據系統的功能、效能、儲存等需求選擇和配置合適的計算機硬體平臺，並與開發好的DBAS軟體系統進行整合，組成完整的資料庫應用系統;

2.1.3 DBAS生命週期模型

1、 資料庫應用系統的生命週期模型：

(1) 參照軟體開發瀑布模型的原理，DBAS的生命週期由專案規劃、需求分析、系統設計、實現和部署、執行管理與維護等5個基本活動組成;

(2) 將快速原形模型和增量模型的開發思路引入DBAS生命週期模型，允許漸進、迭代地開發DBAS;

(3) 根據DBAS的軟體組成和各自功能，細化DBAS需求分析和設計階段，引入了資料組織與儲存設計、資料訪問與處理設計、應用設計三條設計主線，分別用於設計DBAS中的資料庫、資料庫事務和應用程式;

(4) 將DBAS設計階段細分為概念設計、邏輯設計、物理設計三個步驟，每一步的設計內容又涵蓋了三條設計主線。

2.2 規劃與分析

2.2.1 系統規劃與定義

1、 定義：系統規劃與分析是面向將要開發的DBAS，通過了解使用者實際需求，明確該系統需要實現的目標和任務，並從資料管理和資料處理的角度，確定系統中資料庫軟體的功能、效能範圍;

2、 系統規劃與定義包括：

(1) 任務陳述：描述所要開發的DBAS的總體目標;

(2) 確定任務目標;

(3) 確定系統範圍和邊界;

(4) 確定使用者檢視;

2.2.2 可行性分析

1、 可行性分析包括以下四方面：

(1) 經濟可行性：對專案進行成本效益分析;DBAS的成本主要包括：A、軟硬體購置費用;B、系統開發費用;C、系統安裝、執行、維護費用。

(2) 技術可行性：是根據使用者提出的系統功能、效能及實現系統的各項約束條件，對系統軟體、硬體、技術方案作出評估和選擇建議;

A、 硬體可行性研究是分析DBAS的硬體平臺環境和設定;

B、 軟體可行性研究包括：對可用的DBMS和作業系統的選型評估，對中介軟體和開發環境的選型建議，對DBAS開發模式和程式語言的建議;

C、 技術方案的選擇是根據系統技術需求，提出DBAS可能採用的合理技術方案和關鍵技術;

(3) 操作可行性：是論證是否具備DBAS開發所需的各類人員資源、軟體資源、硬體資源和工作環境等，以及為支援DBAS開發如何去改進加強這幾方面資源。

(4) 開發方案選擇：目的是提出並評價實現系統的各種開發方案，從中選出一種適用於DBAS軟體的開發方案;

2.2.3 專案規劃

1、 專案規劃是專案管理者對資源、成本和進度做出合理估算，並在此基礎上制定切實可行的DBAS專案開發計劃。

2、 專案規劃包括以下內容：

(1) 確定專案的目標和範圍;

(2) 根據DBAS軟體開發模型，分解和定義整個專案包括的工作活動和任務;

(3) 估算完成該專案的規模和所需各種資源;

(4) 制定合理的DBAS專案計劃

3、專案規劃的結果應形成資料庫應用系統專案計劃文件，即專案計劃書。

2.3 需求分析

1、 資料庫應用系統需求是指使用者對DBAS在功能、效能、行為、設計約束等方面的期望和要求;

2、 DBAS需求分析是在已經明確的DBAS系統範圍基礎上，通過對應用問題的理解和分析，採用合適的工具和符號，系統地描述DBAS的功能特徵、效能特徵和約束，並形成需求規範說明文件;

3、 需求分析過程由需求獲取、需求分析、需求描述和規範說明、需求驗證等組成;

4、 DBAS的需求分析包括：

(1) 資料需求分析;

(2) 資料處理需求分析;

(3) 業務需求分析;

(4) 分析資料庫系統在效能、儲存、安全、備份與恢復等方面的要求;

2.3.1 資料與資料處理需求分析

1、 資料需求分析：是從對資料組織與儲存的設計角度，辨識應用領域所管理的各類資料項和資料結構，與資料處理需求分析結果一起，組成資料字典;

2、 資料處理需求分析：是從資料訪問和處理的角度，明確對各類資料項所需進行的資料訪問操作，分析結果可表示為資料流圖或事務規範;

3、 事務規範包括：

(1)事務名稱;(2)事務描述;(3)事務所訪問的資料項;(4)事務使用者;

2.3.2 業務規則需求分析

1、業務規則需求分析：是從DBAS高層目標和整體功能出發，分析系統或系統中一些大粒度子系統應具有的業務型別和功能，明確使用者或外部系統與DBAS的互動模式;

2.3.3 效能需求分析

1、 DBAS的效能指標：

(1) 資料操作響應時間(或資料訪問響應時間)：從提交請求到返回結果的時間;

(2) 系統吞吐量：指系統在單位時間內所完成的事務或查詢的.數量，單位為TPS;

(3) 允許併發訪問的最大使用者數：在保證響應時間的前提下，系統最多允許多少使用者同時訪問資料庫;

(4) 每TPS代價值，用於衡量系統性價比的指標

2、 影響DBAS效能的因素：

(1) 系統硬體資源;

(2) 網路通訊裝置效能;

(3) 作業系統環境;

(4) 資料庫的邏輯設計和物理設計質量，資料庫配置引數;

(5) DBAS的配置和效能;

(6) 資料庫應用程式自身。

2.3.4 其它需求分析

1、 儲存需求分析：是指估計DBAS系統需要的資料儲存量，包括：(1)初始資料庫大小;(2)資料庫增長速度;儲存總量估算可採用：根據資料字典中每個資料項的結構描述資訊，估計每個資料項的容量，將所有資料項的容量累加;

2、 安全性需求分析：

(1) DBAS系統應達到的安全控制級別;

(2) 各類使用者的資料檢視和檢視訪問許可權;

(3) DBAS應有的口令保護機制或其它安全認證機制，用以控制使用者登入資料庫系統。

3、 備份和恢復需求分析：

(1) DBAS執行過程中備份資料庫的時間和備份週期;

(2) 所需備份的資料是全部資料庫資料，還是一部分;

(3) 備份方式是採用完全備份還是採用差異備份。

2.4 系統設計

2.4.1 概念設計

1、 資料庫概念模型設計：是根據資料需求分析階段得到的需求結果，分析辨識需要組織儲存在資料庫中的各類應用領域資料物件的特徵及其相互之間關聯關係，並採用概念資料模型表示出來，得到獨立於具體DBMS的資料庫概念模型;

2、 ER方法：(1)選擇區域性應用;(2)分別設計各個區域性ER圖;(3)區域性ER圖合併;

3、 系統總體設計：

(1) 確定DBAS體系結構;

(2) 系統硬體平臺和作業系統、資料庫管理系統等系統軟體的選型和配置;

(3) 應用軟體結構設計

(4) 對需求分析階段識別出的業務規則進行初步設計，細化業務規則流程，明確採用的關鍵技術和演算法;

(5) 對系統採用的關鍵技術進行方案選型和初步設計。

2.4.2 邏輯設計

1、 資料庫邏輯結構設計：指從資料庫的概念模型出發，設計表示為邏輯模式的資料庫邏輯結構。

(1) ER圖轉換為初始關係模式;

(2) 對初始關係模式進行優化;

(3) 檢查關係表對資料庫事務的支援性;

(4) 確定關係模式的完整性約束;

(5) 從資料安全性和獨立性出發，設計使用者檢視。

2、 應用程式概要設計(II);

3、 資料庫事務概要設計;

2.4.3 物理設計

1、 資料庫物理結構設計：主要指資料檔案在外存上的儲存結構和存取方法，它依賴於系統具體的硬體環境、作業系統和DBMS;

(1) 資料庫邏輯模式調整;

(2) 選擇或配置基本關係表的檔案組織形式;

(3) 資料分佈設計;

(4) 安全模式設計;

(5) 確定系統配置;

(6) 物理模式評估;

2、 資料庫事務詳細設計：根據事務流程，利用SQL語句、資料庫訪問介面，採用高階程式設計語言或DBMS提供的事務實現機制，設計資料庫事務。

3、 應用程式詳細設計：

2.5 實現與部署

1、 建立資料庫結構;

2、 資料載入;

3、 事務和應用程式的編碼及測試;

4、 系統整合、測試與試執行;

5、 系統部署;

2.6 執行管理與維護

2.6.1 日常維護

(1) 資料庫的備份與恢復

(2) 完整性維護

(3) 安全性維護

(4) 儲存空間管理

(5) 併發控制及死鎖處理

2.6.2 系統性能監控和分析

1、 統計資料可以通過兩種途徑收集：

(1) 由DBMS本身自動收集和儲存統計資料

(2) 通過監控系統得到

2.6.3 系統性能優化調整

1、 糸統效能優化的手段有：資料查詢調整與優化、索引調整、資料庫摸式調整、DBMS和作業系統引數調整等。

2、 模式調整主要涉及邏輯模式調整，可以從下考慮：

(1) 已達到第三正規化的基本表，不要進一步規範化為BCNF;

(2) 在分散式資料庫中，對一個基本表中某些頻繁被訪問的資料，可以按水平分割槽或垂直分割槽方式拆分基本表。

2.6.4 系統升級

1、 改進應用桯序;

2、 資料庫重組;

DBMS和OS版本升級