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計算機四級《數(shù)據(jù)庫技術》考點：數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)生命周期
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：四級操作系統(tǒng)原理、四級計算機組成與接口、四級數(shù)據(jù)庫原理、四級軟件工程、四級計算機網絡。下面我們來看看計算機四級《數(shù)據(jù)庫技術》考點：數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)生命周期，供參考借鑒。
2.1數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)生命周期
2.1.1 軟件工程與軟件開發(fā)方法
1、 軟件工程：指導計算機軟件開發(fā)和維護的工程科學，它采用工程化的概念、原理、技術和方法，以及正確的項目管理技術，來開發(fā)和維護軟件;它將系統(tǒng)化、規(guī)范化、定量化方法應用于軟件的開發(fā)、操作和維護，也就是將工程化應用于軟件生產;
2、 軟件工程的目標：在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出滿足用戶需求并具有下述特征的軟件產品：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、 軟件生命周期：指軟件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(xiàn)階段、測試階段、安裝部署及交付階段;
4、 軟件項目管理：為了能使軟件開發(fā)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、 軟件工程以關注軟件質量為特征，由方法、工具和過程三部分組成;
6、 軟件過程模型(軟件開發(fā)模型)：是對軟件過程的一種抽象表示，表示了軟件過程的整體框架和軟件開發(fā)活動各階段間的關系，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軟件組成
1、 數(shù)據(jù)庫應用軟件在內部可看作由一系列軟件模塊/子系統(tǒng)組成，這些模塊/子系統(tǒng)可分成兩類：
(1) 與數(shù)據(jù)訪問有關的數(shù)據(jù)庫事務模塊：利用DBMS提供的數(shù)據(jù)庫管理功能，以數(shù)據(jù)庫事務方式直接對數(shù)據(jù)庫中的各類應用數(shù)據(jù)進行操作，模塊粒度較小;
(2) 與數(shù)據(jù)訪問無直接關聯(lián)的應用模塊：在許多與數(shù)據(jù)處理有關的應用系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)庫的訪問只是整體中的一部分，其他功能則與數(shù)據(jù)庫訪問無直接關系，這部分模塊粒度可以比較大。
2、 DBAS設計開發(fā)的硬件方面：主要涉及根據(jù)系統(tǒng)的功能、性能、存儲等需求選擇和配置合適的計算機硬件平臺，并與開發(fā)好的DBAS軟件系統(tǒng)進行集成，組成完整的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng);
2.1.3 DBAS生命周期模型
1、 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的生命周期模型：
(1) 參照軟件開發(fā)瀑布模型的原理，DBAS的生命周期由項目規(guī)劃、需求分析、系統(tǒng)設計、實現(xiàn)和部署、運行管理與維護等5個基本活動組成;
(2) 將快速原形模型和增量模型的開發(fā)思路引入DBAS生命周期模型，允許漸進、迭代地開發(fā)DBAS;
(3) 根據(jù)DBAS的軟件組成和各自功能，細化DBAS需求分析和設計階段，引入了數(shù)據(jù)組織與存儲設計、數(shù)據(jù)訪問與處理設計、應用設計三條設計主線，分別用于設計DBAS中的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫事務和應用程序;
(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(guī)劃與分析
2.2.1 系統(tǒng)規(guī)劃與定義
1、 定義：系統(tǒng)規(guī)劃與分析是面向將要開發(fā)的DBAS，通過了解用戶實際需求，明確該系統(tǒng)需要實現(xiàn)的目標和任務，并從數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理的角度，確定系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫軟件的功能、性能范圍;
2、 系統(tǒng)規(guī)劃與定義包括：
(1) 任務陳述：描述所要開發(fā)的DBAS的總體目標;
(2) 確定任務目標;
(3) 確定系統(tǒng)范圍和邊界;
(4) 確定用戶視圖;
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：對項目進行成本效益分析;DBAS的成本主要包括：A、軟硬件購置費用;B、系統(tǒng)開發(fā)費用;C、系統(tǒng)安裝、運行、維護費用。
(2) 技術可行性：是根據(jù)用戶提出的系統(tǒng)功能、性能及實現(xiàn)系統(tǒng)的各項約束條件，對系統(tǒng)軟件、硬件、技術方案作出評估和選擇建議;
A、 硬件可行性研究是分析DBAS的硬件平臺環(huán)境和設置;
B、 軟件可行性研究包括：對可用的DBMS和操作系統(tǒng)的選型評估，對中間件和開發(fā)環(huán)境的選型建議，對DBAS開發(fā)模式和編程語言的建議;
C、 技術方案的選擇是根據(jù)系統(tǒng)技術需求，提出DBAS可能采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(fā)所需的各類人員資源、軟件資源、硬件資源和工作環(huán)境等，以及為支持DBAS開發(fā)如何去改進加強這幾方面資源。
(4) 開發(fā)方案選擇：目的是提出并評價實現(xiàn)系統(tǒng)的各種開發(fā)方案，從中選出一種適用于DBAS軟件的開發(fā)方案;
2.2.3 項目規(guī)劃
1、 項目規(guī)劃是項目管理者對資源、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項目開發(fā)計劃。
2、 項目規(guī)劃包括以下內容：
(1) 確定項目的目標和范圍;
(2) 根據(jù)DBAS軟件開發(fā)模型，分解和定義整個項目包括的工作活動和任務;
(3) 估算完成該項目的規(guī)模和所需各種資源;
(4) 制定合理的DBAS項目計劃
3、項目規(guī)劃的結果應形成數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)項目計劃文檔，即項目計劃書。
2.3 需求分析
1、 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)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、 DBAS需求分析是在已經明確的DBAS系統(tǒng)范圍基礎上，通過對應用問題的理解和分析，采用合適的工具和符號，系統(tǒng)地描述DBAS的功能特征、性能特征和約束，并形成需求規(guī)范說明文檔;
3、 需求分析過程由需求獲取、需求分析、需求描述和規(guī)范說明、需求驗證等組成;
4、 DBAS的需求分析包括：
(1) 數(shù)據(jù)需求分析;
(2) 數(shù)據(jù)處理需求分析;
(3) 業(yè)務需求分析;
(4) 分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在性能、存儲、安全、備份與恢復等方面的要求;
2.3.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理需求分析
1、 數(shù)據(jù)需求分析：是從對數(shù)據(jù)組織與存儲的設計角度，辨識應用領域所管理的各類數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結構，與數(shù)據(jù)處理需求分析結果一起，組成數(shù)據(jù)字典;
2、 數(shù)據(jù)處理需求分析：是從數(shù)據(jù)訪問和處理的角度，明確對各類數(shù)據(jù)項所需進行的數(shù)據(jù)訪問操作，分析結果可表示為數(shù)據(jù)流圖或事務規(guī)范;
3、 事務規(guī)范包括：
(1)事務名稱;(2)事務描述;(3)事務所訪問的數(shù)據(jù)項;(4)事務用戶;
2.3.2 業(yè)務規(guī)則需求分析
1、業(yè)務規(guī)則需求分析：是從DBAS高層目標和整體功能出發(fā)，分析系統(tǒng)或系統(tǒng)中一些大粒度子系統(tǒng)應具有的業(yè)務類型和功能，明確用戶或外部系統(tǒng)與DBAS的交互模式;
2.3.3 性能需求分析
1、 DBAS的性能指標：
(1) 數(shù)據(jù)操作響應時間(或數(shù)據(jù)訪問響應時間)：從提交請求到返回結果的時間;
(2) 系統(tǒng)吞吐量：指系統(tǒng)在單位時間內所完成的事務或查詢的數(shù)量，單位為TPS;
(3) 允許并發(fā)訪問的最大用戶數(shù)：在保證響應時間的前提下，系統(tǒng)最多允許多少用戶同時訪問數(shù)據(jù)庫;
(4) 每TPS代價值，用于衡量系統(tǒng)性價比的指標
2、 影響DBAS性能的因素：
(1) 系統(tǒng)硬件資源;
(2) 網絡通信設備性能;
(3) 操作系統(tǒng)環(huán)境;
(4) 數(shù)據(jù)庫的邏輯設計和物理設計質量，數(shù)據(jù)庫配置參數(shù);
(5) DBAS的配置和性能;
(6) 數(shù)據(jù)庫應用程序自身。
2.3.4 其它需求分析
1、 存儲需求分析：是指估計DBAS系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)存儲量，包括：(1)初始數(shù)據(jù)庫大小;(2)數(shù)據(jù)庫增長速度;存儲總量估算可采用：根據(jù)數(shù)據(jù)字典中每個數(shù)據(jù)項的結構描述信息，估計每個數(shù)據(jù)項的容量，將所有數(shù)據(jù)項的容量累加;
2、 安全性需求分析：
(1) DBAS系統(tǒng)應達到的安全控制級別;
(2) 各類用戶的數(shù)據(jù)視圖和視圖訪問權限;
(3) DBAS應有的口令保護機制或其它安全認證機制，用以控制用戶登錄數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
3、 備份和恢復需求分析：
(1) DBAS運行過程中備份數(shù)據(jù)庫的時間和備份周期;
(2) 所需備份的數(shù)據(jù)是全部數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，還是一部分;
(3) 備份方式是采用完全備份還是采用差異備份。
2.4 系統(tǒng)設計
2.4.1 概念設計
1、 數(shù)據(jù)庫概念模型設計：是根據(jù)數(shù)據(jù)需求分析階段得到的需求結果，分析辨識需要組織存儲在數(shù)據(jù)庫中的各類應用領域數(shù)據(jù)對象的特征及其相互之間關聯(lián)關系，并采用概念數(shù)據(jù)模型表示出來，得到獨立于具體DBMS的數(shù)據(jù)庫概念模型;
2、 ER方法：(1)選擇局部應用;(2)分別設計各個局部ER圖;(3)局部ER圖合并;
3、 系統(tǒng)總體設計：
(1) 確定DBAS體系結構;
(2) 系統(tǒng)硬件平臺和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件的選型和配置;
(3) 應用軟件結構設計
(4) 對需求分析階段識別出的業(yè)務規(guī)則進行初步設計，細化業(yè)務規(guī)則流程，明確采用的關鍵技術和算法;
(5) 對系統(tǒng)采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、 數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計：指從數(shù)據(jù)庫的概念模型出發(fā)，設計表示為邏輯模式的數(shù)據(jù)庫邏輯結構。
(1) ER圖轉換為初始關系模式;
(2) 對初始關系模式進行優(yōu)化;
(3) 檢查關系表對數(shù)據(jù)庫事務的支持性;
(4) 確定關系模式的完整性約束;
(5) 從數(shù)據(jù)安全性和獨立性出發(fā)，設計用戶視圖。
2、 應用程序概要設計(II);
3、 數(shù)據(jù)庫事務概要設計;
2.4.3 物理設計
1、 數(shù)據(jù)庫物理結構設計：主要指數(shù)據(jù)文件在外存上的存儲結構和存取方法，它依賴于系統(tǒng)具體的硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和DBMS;
(1) 數(shù)據(jù)庫邏輯模式調整;
(2) 選擇或配置基本關系表的文件組織形式;
(3) 數(shù)據(jù)分布設計;
(4) 安全模式設計;
(5) 確定系統(tǒng)配置;
(6) 物理模式評估;
2、 數(shù)據(jù)庫事務詳細設計：根據(jù)事務流程，利用SQL語句、數(shù)據(jù)庫訪問接口，采用高級程序設計語言或DBMS提供的事務實現(xiàn)機制，設計數(shù)據(jù)庫事務。
3、 應用程序詳細設計：
2.5 實現(xiàn)與部署
1、 建立數(shù)據(jù)庫結構;
2、 數(shù)據(jù)加載;
3、 事務和應用程序的編碼及測試;
4、 系統(tǒng)集成、測試與試運行;
5、 系統(tǒng)部署;
2.6 運行管理與維護
2.6.1 日常維護
(1) 數(shù)據(jù)庫的備份與恢復
(2) 完整性維護
(3) 安全性維護
(4) 存儲空間管理
(5) 并發(fā)控制及死鎖處理
2.6.2 系統(tǒng)性能監(jiān)控和分析
1、 統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以通過兩種途徑收集：
(1) 由DBMS本身自動收集和存儲統(tǒng)計數(shù)據(jù)
(2) 通過監(jiān)控系統(tǒng)得到
2.6.3 系統(tǒng)性能優(yōu)化調整
1、 糸統(tǒng)性能優(yōu)化的手段有：數(shù)據(jù)查詢調整與優(yōu)化、索引調整、數(shù)據(jù)庫摸式調整、DBMS和操作系統(tǒng)參數(shù)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) 已達到第三范式的基本表，不要進一步規(guī)范化為BCNF;
(2) 在分布式數(shù)據(jù)庫中，對一個基本表中某些頻繁被訪問的數(shù)據(jù)，可以按水平分區(qū)或垂直分區(qū)方式拆分基本表。
2.6.4 系統(tǒng)升級
1、 改進應用桯序;
2、 數(shù)據(jù)庫重組;
DBMS和OS版本升級
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