目錄

1.資料庫應用系統開發方法

1.1　資料庫應用系統概述

考點1　資料庫系統和資料庫應用系統的區別

考點2　資料庫應用系統設計與開發的定義

1.2　資料庫應用系統生命周期

考點1　軟體工程與軟體開發方法

考點2　DBAS生命周期模型

1.3　規劃與分析

考點1　概　述

考點2　系統規劃與定義

考點4　專案規劃

1.4　需求分析

考點1　系統需求

考點2　資料需求分析

考點3　功能需求分析

考點4　性能需求分析

考點5　其他需求分析

1.5　系統設計

考點1　概念設計

考點2　邏輯設計

考點3　物理設計

1.6　實作與部署

考點1　定　義

考點2　內　容

1.7　運行管理與維護

考點1　內　容

考點2　重要性

本期的文章就到這里，資料庫技術干貨大全，持續更新中.......歡迎訂閱博主《資料庫技術原理應用——計算機三級》

每文一語

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1.資料庫應用系統開發方法

1.1　資料庫應用系統概述

考點1　資料庫系統和資料庫應用系統的區別

（1）資料庫系統（Data Base System，DBS）主要提供應用資料的組織、存盤、維護、訪問等資料管理功能，

（2）資料庫應用系統（DataBase Application System，DBAS）不僅為用戶提供資料管理功能，還根據具體應用領域業務規則，通過資料庫應用程式，實作了更為復雜的資料處理功能，

考點2　資料庫應用系統設計與開發的定義

資料庫應用系統設計與開發是指根據具體需求，設計資料庫模式或結構，并根據業務規則設計資料庫應用軟體，依據設計結果，在資料庫中正確組織和存盤應用資料，開發資料庫應用程式，選定合適的軟硬體環境，按照一定的體系結構將各部分有機組合起來，構成實際可運行的資料庫應用系統，

1.2　資料庫應用系統生命周期

考點1　軟體工程與軟體開發方法

（1）瀑布模型

①開發程序

瀑布模型（軟體程序模型）把軟體開發的全程序定義為六個階段：專案規劃，系統分析，總體設計，詳細設計，編碼除錯與集成測驗，運行維護階段，

a．專案規劃

定義開發專案的背景、目標、實作功能、性能指標以及系統需要解決的問題，包括制定合理的專案開發計劃，

b．系統分析

通過調研分析全面理解系統需求，并利用需求說明檔案敘述專案目標、功能、適用范圍、可接受的吞吐率、回應時間，以及資料的安全性、正確性、有效性等要求，

c．總體設計

將前一階段的需求轉換成能夠實作的軟體框架及系統結構，使得系統各組成結構能夠最佳地支持目標系統的功能需求和性能需求，

d．詳細設計

將細化總體設計的結果，包括確定每個模塊的演算法、結合具體的開發環境設計輸入/輸出的界面等，

e．編碼除錯與集成測驗

用程式設計語言描述每個模塊的求解步驟，通過單元測驗以后，將它們組裝或集成進行集成測驗并發現和糾正軟體模塊中可能存在的問題和缺陷，保證應用系統達到既定目標和使用要求，

f．運行維護

進行系統基本完成后的運維作業，

②建模要求

嚴格按照模型定義的6個階段依次進行，且每個階段作業結束后必須提交階段作業檔案，并經過嚴格的評審確認后才能開始下一階段的活動，以此保證階段作業的有效性、一致性和完備性，

③缺點

瀑布模型的檔案驅動、強調階段作業完備性的指導思想和現實生活中用戶的需求是一個不斷改進完善的程序是相違背的，

（2）快速原型模型

①指導思想

根據基本需求著手構建一個可運行的、反映了基本功能特征的早期目標系統的版本，經過不斷改進和完善，最終得到滿意的目標系統，

②開發程序

a．快速分析

在獲取基本需求的基礎上，確定目標系統的功能、界面特點和性能需求，以此撰寫基本需求說明書，

b．設計構造原型

依據需求說明規范，利用可視化集成開發工具快速構建一個可運行的初始系統，

c．運行原型

通過實際操作理解系統，并發現問題，

d．評價原型

通過審核和評價原型，確認系統存在的問題，提出改進意見，并補充缺失需求和因環境變化、需求變動引發的新的需求，

e．改進原型

根據修改意見和修改方案，重構及修改原型系統，重復階段c到階段e，直到系統滿足需求，修改迭代結束，

（3）螺旋模型

①開發程序

螺旋模型把軟體開發的全程序劃分為四個階段，也稱為四個象限，

a．專案規劃階段確定系統功能和性能目標，選擇可行的實施方案，

b．風險評估階段識別和評估風險，

c．工程實作階段通過實施活動將軟體需求轉化為軟體產品，

d．用戶評估階段評價實作結果，

②開發周期

模型周期從專案規劃開始到最后評價實作結果，并規劃下一個開發階段，開發程序每經過一個迭代周期，系統就生成一個新版本，迭代活動一直持續到用戶對產品完全滿意為止，

③優點

將瀑布模型的系統化與快速原型模型的可修改性結合起來，引入了風險評估活動，采用“演化”的概念開發系統，使得開發者和使用者對每個演化層可能的風險有所了解，降低了大型專案實施程序中的不確定性帶來的風險，

④缺點

對開發人員評估風險的經驗要求較高，

螺旋模型相對于其他的兩個模型有很大的優勢，它結合了快速瀑布模型的邏輯嚴密，穩定性強，又加入了快速原型模型的開發迅速，可修改性的特點，最終集成在螺旋模型之上，但是它對我們的開發設計人員有很高的的技術要求，

（4）軟體工程的目標

在給定成本、進度的前提下，開發出滿足用戶需求并具有可修改性、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特征的軟體產品，

考點2　DBAS生命周期模型

（1）資料庫應用系統

①定義

資料庫應用系統是一類典型的面向資料管理和資料處理的復雜軟體系統，

②設計開發的要求

在滿足實際應用需求的前提下，遵循資料庫系統三級模式結構所規定的資料庫設計范型，按照軟體工程所定義的復雜軟體系統開發原則，采取工程化方法，按計劃、分步驟地進行，因此，資料庫應用系統的設計開發必須有軟體程序模型作為指導，

（2）生命周期模型

該模型定義了資料庫應用系統設計、開發和運行維護的整體框架，規定了設計、開發和運行維護各階段的主要目標、作業內容和所采用的關鍵技術，資料庫應用系統常用的生命周期模型如圖1-1所示，

圖1-1　資料庫應用系統生命周期模型

基本思想如下：

①參照軟體開發瀑布模型的原理，DBAS的生命周期由專案規劃、需求分析、系統設計、實作與部署、運行與維護五個基本活動組成，

②引入快速原型模型和螺旋模型的開發思路，允許漸進、迭代地開發DBAS，通過多次迭代逐步擴展各個原型系統的功能，使之最終滿足全部用戶需求，形成最終DBAS產品，

③根據DBAS的總體目標和實作功能，按照資料組織與存盤設計、資料訪問與處理設計、應用設計三條設計主線，分別設計與實作DBAS中的資料庫、資料庫事務和應用程式，其中，資料庫事務設計和應用軟體設計屬于資料庫應用系統功能設計范疇，

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，每一步驟的設計內容又涵蓋了三條設計主線，

1.3　規劃與分析

考點1　概　述

（1）規劃與分析的目標

將資料庫應用系統作為由計算機硬體、計算機軟體和用戶組成的復雜人機系統，從專案管理的角度，面向實際應用和用戶需求，確定整個資料庫應用系統的目標和任務，從技術、操作和經濟三方面進行可行性分析，并制定合理的專案開發計劃，

考點2　系統規劃與定義

（1）定義

面向將要開發的DBAS，通過了解用戶實際需求，明確該系統需要實作的目標和任務，并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、性能范圍，

（2）內容

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，明確為了實作系統總體目標，DBAS應該支持的一系列任務與活動，

③確定系統范圍和邊界，系統范圍和邊界定義了DBAS做什么、不做什么、做到什么程度，是DBAS需求分析和系統設計等后續開發步驟的設計依據，

④確定用戶視圖，用戶視圖表示了不同DBAS用戶的資料訪問/處理需求，

考點3　可行性分析

（1）目的

評估判斷DBAS開發專案在現有技術和經濟條件下是否可行，是否能夠達到預期目標，以及為保證專案正常進行需要的各種資源和支撐條件是否達到要求，

（2）內容

①經濟可行性

a．定義

經濟可行性研究是對專案進行成本效益分析，估算專案開發成本，評估專案經濟效益、社會效益和利潤，在專案成本和收益間進行合理權衡，并分析專案對其產品或利潤的影響，

b．DBAS成本的內容

第一，系統軟硬體購置費用，如DBMS、計算機、存盤設備、網路設備的購置費用，

第二，系統開發費用，如人工費用、材料費用、培訓費用等，

第三，系統安裝、運行、維護費用等，

②技術可行性

技術可行性研究是根據用戶提出的系統功能、性能及實作系統的各項約束條件，對系統軟硬體和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備體系結構及處理能力、存盤設備的容量和資料訪問速度、網路環境等，提出硬體選型建議，

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和建議、對中間件和開發環境的選型建議、對資料庫應用程式開發模式和編程語言的建議等，

c．技術方案的選擇是根據系統技術需求，提出DBAS可能采用的合理技術方案或關鍵技術，

③操作可行性

操作可行性研究是論證是否具備DBAS開發所需的各類人員資源（專案管理人員、資料庫系統分析員、應用編程人員等）、軟體資源、硬體資源和作業環境等，以及為支持DBAS開發如何去改進加強這幾方面資源，

④開發方案選擇

開發方案選擇的目標是提出并評價實作系統的各種開發方案，從中選出一種適用于DBAS軟體的開發方案，

（3）可行性分析的成果

形成相應的資料庫應用系統開發可行性研究報告，并提交給專案管理部門對可行性研究報告進行評審，作為下階段專案立項和規劃的重要依據，

考點4　專案規劃

（1）定義

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

（2）內容

①確定專案的目標和范圍，根據系統規劃與定義的作業內容，具體說明專案的最終產品以及期望的時間、成本和質量目標，

②根據DBAS軟體開發模型，分解和定義整個專案包括的作業活動和任務，

③估算完成該專案的規模及所需各種資源，

④制定合理的DBAS專案計劃，包括進度、成本、質量等方面的預測和控制方案，

（3）成果

專案規劃的結果應形成資料庫應用系統專案計劃檔案，即專案計劃書，

1.4　需求分析

考點1　系統需求

（1）定義

資料庫應用系統需求是指用戶對DBAS在功能、性能、行為、設計約束等方面的期望和要求，

（2）需求分析的程序

需求分析程序由需求獲取、需求分析、需求描述與規范說明、需求驗證等步驟組成，最終形成需求規范說明檔案，該檔案也成為DBAS需求分析規范說明書，

（3）分類

①對于一般的軟體系統，系統的需求一般被分成功能和非功能需求，非功能性需求一般也可以劃分成性能需求與其他需求，

②對于以處理資料為核心的資料庫應用系統來說，一般需要將資料需求或資訊需求獨立出來進行分析，

③對于DBAS來說，在功能層面可以將需求分成與資料處理密切相關的功能需求和業務規則需求，但是這兩類需求在有些場合也很難分清，在許多情況下也密切相關；在性能層面也需要對系統的存盤、安全、備份與恢復等其他方面的需求進行分析，

（4）需求獲取

需求獲取是DBAS系統分析人員的職責，分析人員可以采用軟體工程中的需求獲取技術，通過與用戶的充分交流，調查清楚用戶的實際要求，分析和整理所獲取的各類需求資訊，與用戶和開發人員達成共識，形成檔案化的需求描述，在此基礎上進行進一步的需求分析，

考點2　資料需求分析

資料需求分析是從對資料進行組織與存盤的角度，從用戶視圖出發，分析與辨識應用領域所管理的各類資料項（Data Items）和資料結構，形成資料字典的主要內容，

（1）資料項

資料項是資料的最小組成單位，若干個資料項可以組成一個資料結構，

（2）資料字典

①內容

資料字典包括資料項、資料結構、資料流、資料存盤和處理程序五部分，

②作用

資料字典通過對資料項和資料結構的定義來描述資料流和資料存盤的邏輯內容，

考點3　功能需求分析

（1）定義

功能需求分析是指主要針對DBAS應具有的功能進行分析，是DBAS需求分析的核心環節，

（2）分類

功能需求分析總體上可以分成資料處理需求分析與業務規則需求分析，

①資料處理需求分析

資料處理需求分析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（Data Flow Diagram，DFD）或DBAS應支持的各種資料處理事務規范，

a．資料流圖是一種形式化的資料需求分析技術，利用資料項、資料存盤、資料加工和資料流等概念描述對資料的處理，

b．事務規范包括以下幾方面的事務描述資訊：

第一，事務名稱；

第二，事務描述，指對事務功能、性能、完整性約束等方面的描述；

第三，事務所訪問的資料項；

第四，事務用戶，指啟動該事務執行的事件/用戶，

c．從系統規劃與分析階段已經確定的各類用戶視圖出發，針對每個用戶視圖進行資料及資料處理需求分析，然后匯總各個視圖的分析結果得到對系統的完整分析結果，這也是一種多視點、多角度的資料及資料處理分析技術，

d．在某些特殊應用領域開發DBAS時，開發方法和步驟既要遵循DBAS生命周期模型，也要遵守這些應用領域提出的特殊開發準則，采用一些面向領域的特殊開發技術，

資料需求分析與資料處理需求分析的結果組織在一起，可以構成資料字典檔案，該檔案也常被稱為“資料規范說明書”，作為下一步開展系統設計的主要輸入檔案，

②業務規則需求分析

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較大子系統應具有的業務型別和功能，明確用戶或外部系統與DBAS的互動模式，

a．業務規則需求分析涉及系統的外部行為和某些系統內部關鍵特性，

b．分析物件既可以是與資料管理有關的業務規則，也可以是與資料庫完全無關的系統業務，

c．業務規則需求反映了應用程式的功能、性能需求，為后續系統設計階段的應用程式設計提供了重要依據，

d．業務規則需求分析主要面向系統開發者，分析結果可采用自然語言、UML、某種特定領域相關的（半）形式化機制來描述系統業務的規則、流程和演算法原理等，

考點4　性能需求分析

（1）性能需求

①定義

性能需求是指描述系統時應當做到的程度，

②DBAS性能指標

a．資料操作回應時間（資料訪問回應時間）

用戶向資料庫系統提交資料操作清求到操作結果回傳給用戶的時間，

b．系統吞吐量

系統在單位時間內可以完成的資料庫事務或資料查詢的數量，系統吞吐量可表示為每秒事務數TPS，

c．允許并發訪問的最大用戶數

在保證單個用戶查詢回應時間的前提下，系統最多允許多少用戶同時訪問資料庫，

d．每TPS代價值（Price per TPS）

衡量系統性價比的指標，

③影響DBAS性能的主要因素

a．系統硬體資源；

b．網路通信設備性能；

c．作業系統環境；

d．資料庫的邏輯設計和物理設計質量；

e．DBMS的配置和性能；

f．資料庫應用程式自身的性能，

【真題演練】

DBAS需求分析階段的性能分析是分析DBAS應具有的性能指標，下列不屬于DBAS性能指標的是（ ），

A．資料庫空間占用情況

B．資料查詢回應時間

C．單位時間內可以完成的查詢數量

D．單位時間內可以完成的事務數量

【答案】A

考點5　其他需求分析

（1）存盤需求分析

①定義

存盤需求分析是指估計DBAS系統需要的資料存盤量，

②內容

a．初始資料庫大小，即DBAS剛投入運行時的資料存盤總量，

b．資料庫增長速度，即運行程序中DB內資料量增加或減少的變化情況，

③資料存盤總量的估算方法

根據資料字典中每個資料項的結構描述資訊，估計一組資料項或一個元組需要的總資料項，同時估算資料項或元組的變化速度，根據估算出的資料項或元組的變化速度計算一段時間內的資料項總數或元組總和，將所有資料項或元組所需的估算空間相加，即得到一段時間內所需的資料存盤總量，但是計算實際存盤空間估算值時還需要考慮其他的存盤空間開銷，

（2）安全性需求分析

安全性需求分析考慮以下幾個問題：

①DBAS系統應達到的安全控制級別

根據DBAS應用場所的實際資料安全性要求，按照可信（Trusted）計算機系統評測標準，確定DBAS應達到的安全控制級別，DBAS的整體安全級別取決于DBMS、作業系統和其他系統軟體的安全級別間的相互匹配程度，

②各類用戶的資料視圖和視圖訪問權限

在實際應用中，根據系統資料安全性需求，規定各類用戶允許訪問的資料庫資料（即用戶的資料視圖）以及對這些資料的訪問權限（如查詢、插入、洗掉、修改等），

③DBAS應有的口令保護機制或其他安全認證機制

控制用戶登錄資料庫系統時的安全性，

（3）備份和恢復需求分析

①定義

備份和恢復需求分析是從資料庫系統可靠性和系統故障恢復角度提出的系統需求，

②內容

a．DBAS運行程序中備份資料庫的時間和備份周期，

b．所需備份的資料是全部資料庫資料（包括應用資料、索引、日志等），還是其中的一部分，

c．備份方式是采用完全備份還是采用差異備份，

1.5　系統設計

考點1　概念設計

（1）資料庫概念模型設計

①定義

概念模型設計是依據需求規范說明檔案，分析辨識需要組織存盤在資料庫中的各類應用領域資料物件的特征及關聯關系，并采用概念資料模型表示出來，得到獨立于具體DBMS的資料庫概念模型，

②表示方法

它可用多種方法表示，最常見的是ER方法，

（2）系統總體設計

①定義

系統總體設計是從系統規劃與分析結果（特別是其中的技術可行性分析內容）和系統需求分析內容出發，確定DBAS軟硬體總體框架，作為系統后續設計活動的基礎，

②內容

a．DBAS體系結構設計，

b．DBAS系統硬體和軟體的選型和配置，

c．應用軟體結構設計，將應用軟體劃分為一系列軟體子系統，定義子系統間的資訊互動方式，進一步劃分各軟體子系統的模塊結構，

d．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，分析所處理的業務資料和處理方式，明確采用的關鍵技術和演算法等，

e．對系統采用的關鍵技術進行方案選型和初步設計，

考點2　邏輯設計

（1）資料庫邏輯結構設計

資料庫邏輯結構設計是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，邏輯結構設計與DBMS采用的資料模型密切相關，但與具體的DBMS系統實作無關，但是在現階段，資料庫邏輯結構設計的主要內容是在ER圖的基礎上設計資料庫關系模式，

（2）應用程式概要設計

應用程式概要設計是在應用軟體結構設計基礎上，將DBAS中的應用軟體模塊按照逐步求精、資訊隱藏和功能細化原則，進一步劃分為子模塊，組成應用軟體的系統-子系統-模塊-子模塊層次結構，確定各模塊的功能和輸入/輸出資料，設計模塊使用的資料結構，定義模塊互動的介面關系和互動流程，

（3）資料庫事務概要設計

事務概要設計的任務是根據需求分析階段識別出的各種DBAS事務，設計與具體DBMS實作方法無關的事務資料處理流程，明確事務所訪問的各關系表，并把事務中對資料庫資料的操作用與具體DBMS平臺無關的兩個元操作read、write抽象表示，

【真題演練】

下列屬于資料庫設計內容的是（ ），

A．需求分析和維護

B．概念結構設計和邏輯結構設計

C．功能設計和測驗用例設計

D．結構設計和行為設計

【答案】B

考點3　物理設計

（1）資料庫物理結構設計

①資料和資料庫物理結構

資料庫中的資料以檔案形式存放在外存物理設備上，資料庫物理結構主要指資料檔案在外存上的存盤結構和存取方法，它依賴于系統具體的硬體環境、作業系統和DBMS，

②物理結構設計

a．定義

資料庫物理結構設計是指在具體的軟硬體環境約束下，為資料庫的邏輯結構設計符合應用要求的物理結構的程序，

b．目標

設計一個占用空間少、具有較高的資料訪問效率和較低的維護代價的資料庫存盤模式，

c．內容

資料庫物理結構設計包括資料庫邏輯模式調整、檔案組織與存取設計、資料分布設計、安全模式設計、確定系統配置、物理模式評估等環節，

（2）資料庫事務詳細設計

①根據事務概要設計得到的與平臺無關的事務流程，采用高級程式設計語言或DBMS提供的事務實作機制，在具體DBMS平臺和開發環境下，設計資料庫事務，

②事務詳細設計需要將概要設計中的read和write元操作替換為DBMS支持的具體資料庫訪問操作或資料庫訪問API呼叫，

（3）應用程式詳細設計

根據應用程式概要設計中定義的各模塊功能和輸入/輸出資料需求，結合具體的程式設計環境和機制，設計各模塊的內部處理流程和演算法、資料結構、對外詳細介面等，

1.6　實作與部署

DBAS的實作與部署也稱為DBAS的實施，

考點1　定　義

DBAS的實作與部署是指資料庫應用系統開發人員需要根據DBAS設計結果，建立資料庫，撰寫應用程式，集成DBAS軟硬體，組成完整的DBAS，系統經測驗和試運行，確定在功能、性能等方面達到設計要求后，交付用戶使用，

考點2　內　容

（1）建立資料庫結構；

（2）資料加載；

（3）事務和應用程式的編碼及測驗；

（4）系統集成、測驗與試運行；

（5）系統部署，

【真題演練】

下列不屬于DBAS實施與部屬作業的是（ ），

A．資料加載

B．系統部屬

C．建立資料庫

D．規范化表結構

【答案】D

1.7　運行管理與維護

資料庫應用系統投入運行標志著系統開發任務的基本完成和系統運行維護作業的開始，

考點1　內　容

（1）系統的運行和維護作業包括資料庫應用系統的運行管理以及對資料庫本身的運行管理，它主要由資料庫管理員DBA負責，有時也需要其他設計及開發人員參與，

（2）資料庫運行管理與維護的主要作業內容包括日常維護、系統監控與分析、系統性能優化調整、系統進化（升級）等作業，

【真題演練】

下列不屬于資料庫運行維護作業的是（ ），

A．系統監控

B．系統性能優化

C．應用系統重寫

D．系統升級

【答案】C

考點2　重要性

DBAS的運行管理和維護是其生命周期程序中的一個重要組成部分，為了保證資料庫系統的正常運行，對DBAS的管理和維護作業貫穿在DBAS運行程序中，

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每文一語

壁立千仞，無欲則剛