【文章內(nèi)容簡介】 　　答： 數(shù)據(jù)抽象是對實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。 　　如分類這種抽象是：定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的 “is member of”的語義。在ER模型中，實(shí)體型就是這種抽象。例如在學(xué)校環(huán)境中，李英是老師，表示李英是教師類型中的一員，則教師是實(shí)體型，李英是教師實(shí)體型中的一個(gè)實(shí)體值，具有教師共同的特性和行為：在某個(gè)系某個(gè)專業(yè)教學(xué)，講授某些課程，從事某個(gè)方向的科研。 。 　　答： 　　重要性： 　　數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，將在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求首先抽象為概念結(jié)構(gòu)，以此作為各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，從而能更好地、更準(zhǔn)確地用某一 DBMS實(shí)現(xiàn)這些需求。 　　設(shè)計(jì)步驟： 　　概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有多種，其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法，該方法的設(shè)計(jì)步驟通常分為兩步：第 1步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖，第2步是集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu) ？構(gòu)成ER圖的基本要素是什么？ 　　答： ER圖為實(shí)體聯(lián)系圖，提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法，用來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。 　　構(gòu)成 ER圖的基本要素是實(shí)體型、屬性和聯(lián)系，其表示方法為： 　　 實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名； 　　 屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來； 　　 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（ 1 : 1，1 : n或m : n）。 11. 為什么要視圖集成？視圖集成的方法是什么？ 　　答：在對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般采用自底向上的設(shè)計(jì)方法，把繁雜的大系統(tǒng)分解子系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)各個(gè)子系統(tǒng)的局部視圖，然后通過視圖集成的方式將各子系統(tǒng)有機(jī)的融合起來，綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總視圖。這樣設(shè)計(jì)清晰，由簡到繁。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)的，因此數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是整個(gè)系統(tǒng)。因此必須進(jìn)行視圖集成，使得數(shù)據(jù)庫能被全系統(tǒng)的多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。 　　一般說來，視圖集成可以有兩種方式： 　　 多個(gè)分 ER圖一次集成； 　　 逐步集成，用累加的方式一次集成兩個(gè)分 ER圖。 　　無論采用哪種方式，每次集成局部 ER圖時(shí)都需要分兩步走： 　?。?1）合并。解決各分ER圖之間的沖突，將各分ER圖合并起來生成初步ER圖。 　?。?2）修改和重構(gòu)。消除不必要的冗余，生成基本ER圖。 12. 什么是數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？試述其設(shè)計(jì)步驟。 　　答：數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本 ER圖轉(zhuǎn)換為與選用的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。 　　設(shè)計(jì)步驟為： 　?。?1）將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型； 　　（ 2）將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換； 　?。?3）對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。 第七章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù) （教材261頁） 。 　　答：事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做要么全不做 ,是一個(gè)不可分割的工作單位。 　　事務(wù)具有四個(gè)特性：原子性（ Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）和持續(xù)性（Durability）。這個(gè)四個(gè)特性也簡稱為ACID特性。 　　原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。 　　一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。 　　隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。 　　持續(xù)性：持續(xù)性也稱永久性（ Permanence），指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。 ，請列舉一例說明之。 　　答：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時(shí)數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀態(tài)。 　　例如某工廠的庫存管理系統(tǒng)中，要把數(shù)量為 Q的某種零件從倉庫1移到倉庫2存放。 　　則可以定義一個(gè)事務(wù) T，T包括兩個(gè)操作；Q1=Q1Q，Q2=Q2+Q。如果T非正常終止時(shí)只做了第一個(gè)操作，則數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)，庫存量無緣無故少了Q。 ？它的功能是什么？ 　　答：因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免的，這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)。 恢復(fù)子系統(tǒng)的功能是：把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（亦稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)）。 4．?dāng)?shù)據(jù)庫運(yùn)行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？ 　　答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分以下幾類： 　?。?1）事務(wù)內(nèi)部的故障； 　?。?2）系統(tǒng)故障； 　?。?3）介質(zhì)故障； 　?。?4）計(jì)算機(jī)病毒。 事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行；介質(zhì)故障和計(jì)算機(jī)病毒破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。 5．據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)有哪些？ 　　答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和登錄日志文件是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)。 　　當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生故障，利用轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫后備副本和日志文件就可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障前的某個(gè)一致性狀態(tài)。 6. 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)的意義是什么？ 試比較各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方法。 　　答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中采用的基本技術(shù)。所謂轉(zhuǎn)儲(chǔ)即 DBA定期地將數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來的過程。當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的狀態(tài)。 　　靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲(chǔ)操作。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)簡單，但必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束才能進(jìn)行。同樣，新的事務(wù)必須等待轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束才能執(zhí)行。顯然，這會(huì)降低數(shù)據(jù)庫的可用性。 　　動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：指轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)可克服靜態(tài)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的缺點(diǎn)，它不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束，也不會(huì)影響新事務(wù)的運(yùn)行。但是，轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)后援副本上的數(shù)據(jù)并不能保證正確有效。因?yàn)檗D(zhuǎn)儲(chǔ)期間運(yùn)行的事務(wù)可能修改了某些數(shù)據(jù)，使得后援副本上的數(shù)據(jù)不是數(shù)據(jù)庫的一致版本。 　　為此，必須把轉(zhuǎn)儲(chǔ)期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動(dòng)登記下來，建立日志文件（ log file）。這樣，后援副本加上日志文件就能得到數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。 　　轉(zhuǎn)儲(chǔ)還可以分為海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)和增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)兩種方式。 　　海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指每次轉(zhuǎn)儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)庫。增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)則指每次只轉(zhuǎn)儲(chǔ)上一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)后更新過的數(shù)據(jù)。從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲(chǔ)得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)一般說來更簡單些。但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式更實(shí)用更有效。 7. 什么是日志文件？為什么要設(shè)立日志文件？ 　　答：（ 1）日志文件是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。 　?。?2）設(shè)立日志文件的目的是： 進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)；進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)；協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)。 8. 登記日志文件時(shí)為什么必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫？ 　　答：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中和把表示這個(gè)修改的日志記錄寫到日志文件中是兩個(gè)不同的操作。有可能在這兩個(gè)操作之間發(fā)生故障，即這兩個(gè)寫操作只完成了一個(gè)。 　　如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在運(yùn)行記錄中沒有登記這個(gè)修改，則以后就無法恢復(fù)這個(gè)修改了。如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，在恢復(fù)時(shí)只不過是多執(zhí)行一次 UNDO操作，并不會(huì)影響數(shù)據(jù)庫的正確性。所以一定要先寫日志文件，即首先把日志記錄寫到日志文件中，然后寫數(shù)據(jù)庫的修改。 9. 針對不同的故障，試給出恢復(fù)的策略和方法。（即如何進(jìn)行事務(wù)故障的恢復(fù)？系統(tǒng)故障的恢復(fù)？介質(zhì)故障恢復(fù)？） 　　答：事務(wù)故障的恢復(fù)： 　　事務(wù)故障的恢復(fù)是由 DBMS自動(dòng)完成的，對用戶是透明的。 DBMS執(zhí)行恢復(fù)步驟是： 　?。?1）反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作。 　?。?2）對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。 　?。?3）繼續(xù)反向掃描日志文件，做同樣處理。 　?。?4）如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，該事務(wù)故障的恢復(fù)就完成了。 　　系統(tǒng)故障的恢復(fù)： 　　系統(tǒng)故障可能會(huì)造成數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)： 　　一是未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫； 　　二是已提交事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)，沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。 　　因此恢復(fù)操作就是要撤銷 (UNDO)故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做(REDO)已完成的事務(wù)。 　　系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是： 　?。?1）正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)隊(duì)列（REDO隊(duì)列）和未完成的事務(wù)隊(duì)列（UNDO隊(duì)列）。 　?。?2）對撤銷隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行UNDO處理。 　　進(jìn)行 UNDO處理的方法是，反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”（Before Image）寫入數(shù)據(jù)庫。 　?。?3）對重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行REDO處理。 　　進(jìn)行 REDO處理的方法是：正向掃描日志文件，對每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”（After Image）寫入數(shù)據(jù)庫。 　　介質(zhì)故障的恢復(fù)： 　　介質(zhì)故障是最嚴(yán)重的一種故障。 　　恢復(fù)方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。具體過程是： 　　（ 1）DBA裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲(chǔ)副本），使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)的一致性狀態(tài)。 　?。?2）DBA裝入轉(zhuǎn)儲(chǔ)結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本 　?。?3）DBA啟動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)命令，由DBMS完成恢復(fù)功能，即重做已完成的事務(wù)。 10. 具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)？ 　　答：利用日志技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務(wù)需要 REDO，哪些事務(wù)需要UNDO。一般來說，需要檢查所有日志記錄。這樣做有兩個(gè)問題： 　　一是搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間。 　　二是很多需要 REDO處理的事務(wù)實(shí)際上已經(jīng)將它們的更新操作結(jié)果寫到數(shù)據(jù)庫中了，恢復(fù)子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費(fèi)了大量時(shí)間。 　　檢查點(diǎn)技術(shù)就是為了解決這些問題。 11. 試述使用檢查點(diǎn)方法進(jìn)行恢復(fù)的步驟。 　　答：① 從重新開始文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址，由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。 　?、?由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單 ACTIVELIST。 　　這里建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列 : 　　 UNDOLIST: 需要執(zhí)行undo操作的事務(wù)集合； 　　 REDOLIST: 需要執(zhí)行redo操作的事務(wù)集合； 　　把 ACTIVELIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDOLIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。 　?、?從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件 　　 如有新開始的事務(wù) Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)NDOLIST隊(duì)列； 　　 如有提交的事務(wù) Tj，把Tj從UNDOLIST隊(duì)列移到REDOLIST隊(duì)列，直到日志文件結(jié)束； 　?、?對 UNDOLIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行UNDO操作, 對REDOLIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行REDO操作。 12. 什么是數(shù)據(jù)庫鏡像？它有什么用途？ 　　答：數(shù)據(jù)庫鏡像即根據(jù) DBA的要求，自動(dòng)把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或者其中的部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上。每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS自動(dòng)把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，即DBMS自動(dòng)保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。 　　數(shù)據(jù)庫鏡像的用途有： 　　一是用于數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。當(dāng)出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)，可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用，同時(shí) DBMS自動(dòng)利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)，不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本。 　　二是提高數(shù)據(jù)庫的可用性。在沒有出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)一個(gè)用戶對某個(gè)數(shù)據(jù)加排它鎖進(jìn)行修改時(shí)，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖。 第八章 數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制 （教材280頁） 1. 在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制？ 　　答：數(shù)據(jù)庫是共享資源，通常有許多個(gè)事務(wù)同時(shí)在運(yùn)行。 　　當(dāng)多個(gè)事務(wù)并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時(shí)就會(huì)產(chǎn)生同時(shí)讀取和 /或修改同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā)操作不加控制就可能會(huì)存取和存儲(chǔ)不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機(jī)制。 2. 并發(fā)操作可能會(huì)產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致？用什么方法能避免各種不一致的情況？ 　　答：并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復(fù)讀和讀 “臟”數(shù)據(jù)。 　?。?1）丟失修改（Lost Update） 　　兩個(gè)事務(wù) T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了（覆蓋了）T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改被丟失。 　?。?2）不可重復(fù)讀（NonRepeatable Read） 　　不可重復(fù)讀是指事務(wù) T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新操作，使T1無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。 　?。?3）讀“臟”數(shù)據(jù)（Dirty Read） 　　讀 “臟”數(shù)據(jù)是指事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤銷，這時(shí)T1已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，T2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，則T2讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。 　　避免不一致性的方法和技術(shù)就是并發(fā)控制。最常用的并發(fā)控制技術(shù)是封鎖技術(shù)。 　　也可以用其他技術(shù)，例如在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用時(shí)間戳方法來進(jìn)行并發(fā)控制。 3. 什么是封鎖？ 　　答：封鎖就是事務(wù) T在對某個(gè)數(shù)據(jù)對象例如表、記錄等操作之前，