【正文】 12．日志文件中記載了哪些內(nèi)容？答：日志文件中記載了事務開始標記、事務結(jié)束標記以及事務對DB的插入、刪除和修改的每一次操作前后的值。13．并發(fā)操作會產(chǎn)生幾種不一致情況?用什么方法避免各種不一致的情況?答：并發(fā)操作可能會產(chǎn)生丟失修改，不能重復讀和讀’臟’數(shù)據(jù)這三種不一致情況，采用封鎖機制來進行并發(fā)控制，可避各種不一致情況。一級封鎖協(xié)議可以避免丟失修改，二級封鎖協(xié)議可以避免丟失修改和讀’臟’數(shù)據(jù)，三級封鎖協(xié)議可以避免丟失修改、不能重復讀和讀’臟’數(shù)據(jù)。14．X封鎖與S封鎖有什么區(qū)別？答：X鎖與S鎖的區(qū)別如圖所示。X鎖S鎖只允許一個事務獨鎖數(shù)據(jù)允許多個事務并發(fā)S鎖某一數(shù)據(jù)獲準X鎖的事務可以修改數(shù)據(jù)獲準S鎖的事務只能讀取數(shù)據(jù)，但不能修改數(shù)據(jù)事務的并發(fā)度低事務的并發(fā)度高，但增加了死鎖的可能性X鎖必須保留到事務終點根據(jù)需要，可隨時解除S鎖解決’丟失更新’問題解決’讀不一致性’問題15．為什么要設立日志文件?答：設立日志文件的目的，是為了記錄對數(shù)庫中數(shù)據(jù)的每一次更新操作，從而DBMS可以根據(jù)日志文件進行事務故障的恢復和糸統(tǒng)故障的恢復，并可結(jié)合后授副本進去介質(zhì)故障的恢復。16．怎樣進行系統(tǒng)故障的恢復?答：系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因有兩個，一是未完成事務對數(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。因此恢復操作就是要撤消故障發(fā)生時未完成的事務，重做已完成的事務。⑴ 正向掃描日志文件（即從頭掃描日志文件），找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務（這些事務既有BEGIN TRANSACTION記錄，也有COMMIT記錄），將其事務標識記入重做（REDO）隊列。同時找出故障發(fā)生時尚未完成的事務（這些事務只有BEGIN TRANSACTION記錄，無相應的COMMIT記錄），將其事務標識記入撤消(UNDO)隊列。⑵ 對撤消隊列中的各個事務進行撤消(UNDO)處理。進行UNDO處理的方法是，反向掃描日志文件，對每個UNDO事務的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中’更新前的值’寫入數(shù)據(jù)庫。⑶ 對重做隊列中的各個事務進行重做(REDO)處理。進行REDO處理的方法是：正向掃描日志文件，對每個REDO事務重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中’更新后的值’寫入數(shù)據(jù)庫。17．怎樣進行介質(zhì)故障的恢復?答：發(fā)生介質(zhì)故障后，磁盤上的物理數(shù)據(jù)和日志文件被破壞，恢復方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務。具體地說就是：⑴ 裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時刻最近的轉(zhuǎn)儲副本），使數(shù)據(jù)庫恢復到最近一次轉(zhuǎn)儲時的一致性狀態(tài)。對于動態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本，還須同時裝入轉(zhuǎn)儲開始時刻的日志文件副本，利用恢復系統(tǒng)故障的方法（即REDO+UNDO），才能將數(shù)據(jù)庫恢復到一致性狀態(tài)。⑵ 裝入相應的日志文件副本（轉(zhuǎn)儲結(jié)束時刻的日志文件副本），重做已完成的事務。即：首先掃描日志文件，找出故障發(fā)生時已提交的事務的標識，將其記入重做隊列。然后正向掃描日志文件，對重做隊列中的所有事務進行重做處理。即將日志記錄中’更新后的值’寫入數(shù)據(jù)庫。18．數(shù)據(jù)庫在運行過程中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類?答：1)事物故障事物在運行過程中由于種種原因，如輸入數(shù)據(jù)的錯誤，運算溢出，違反了某些完整性限制，某些應用程序的錯誤，以及并行事物發(fā)生死鎖等，使事物未能運行到正常中指點之前就被撤消了，這種情況稱為’事物故障’。2)系統(tǒng)故障系統(tǒng)鼓掌是指系統(tǒng)在運行過程中，由于某些原因，如OS和DBMS代碼錯誤，操作員操作事物。特定類型的硬件錯誤（CPU故障），突然停電等造成系統(tǒng)停止運行，致使事物在執(zhí)行過程中以非控方式中指。這時。內(nèi)存中的信息丟失，而存儲在外存儲上的數(shù)據(jù)未受影響，這種情況稱為’系統(tǒng)故障’。3)介質(zhì)故障系統(tǒng)在運行過程中，由于某種硬件故障，如磁盤損壞，磁頭碰撞，或由于OS的某種潛在的錯誤。瞬間強磁場干擾，使存儲在外存的數(shù)據(jù)部分損失或全部損失，稱之為’介質(zhì)故障’。4)計算機病毒 計算機病毒是一種人為的故障和破壞，它是一種計算機程序，通過讀寫染有病毒的計算機系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)這些病毒可以迅速繁殖和傳播，危害計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。19．怎樣進行事務故障的恢復答：事務故障是指事務在運行至正常終止點前被中止，這時恢復子系統(tǒng)應利用日志文件撤消（UNDO）此事務已對數(shù)據(jù)庫進行的修改。事務故障的恢復是由系統(tǒng)自動完成的，對用戶是透明的。系統(tǒng)的恢復步驟是：⑴ 反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務的更新操作。⑵ 對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中’更新前的值’寫入數(shù)據(jù)庫。這樣，如果記錄中是插入操作，則相當于做刪除操作（因此時’更新前的值’為空）。若記錄中是刪除操作，則做插入操作，若是修改操作，則相當于用修改前值代替修改后值。⑶ 繼續(xù)反向掃描日志文件，查找該事務的其他更新操作，并做同樣處理。⑷ 如此處理下去，直至讀到此事務的開始標記，事務故障恢復就完成了。20．試述文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。答：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別是：文件系統(tǒng)面向某一應用程序，共享性差，冗余度大，數(shù)據(jù)獨立性差，記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)，整體無結(jié)構(gòu)，由應用程序自己控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向現(xiàn)實世界，共享性高，冗余度小，具有較高的物理獨立性和一定的邏輯獨立性，整體結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復能力。文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)系：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是計算機系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù)中管理數(shù)據(jù)的軟件。21. 試述SQL的定義、功能分類及核心動詞。答：結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL（STRUCTURED QUERY LANGUAGE）是關系數(shù)據(jù)庫的國際標準語言。數(shù)據(jù)查詢：SELECT （查詢出數(shù)據(jù)，也可用于變量賦值） 數(shù)據(jù)定義(表/視圖/查詢/存儲過程/自定義函數(shù)/索引/觸發(fā)器等)：CREATE (創(chuàng)建)、DROP(刪除)、ALTER(修改) 數(shù)據(jù)操作：INSERT（插入）、UPDATE（更新）、DELETE（刪除） 數(shù)據(jù)控制：Grant（授權）、revoke（回收權限）22．DBA的職責是什么？答：1）決定數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)2）決定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存取策略3）定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件4）監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用和運行5）數(shù)據(jù)庫的改進和重組重構(gòu)23．數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復子系統(tǒng)？它的功能是什么？答：因為計算機系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯誤、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行事務非正常中斷，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)庫中全部或部分數(shù)據(jù)丟失。功能：是把數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復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)），這就是數(shù)據(jù)庫的恢復。24．數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲的意義是什么？常用的有幾種方法？答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲是數(shù)據(jù)庫恢復中采用的基本技術，所謂轉(zhuǎn)儲即DBA定期將整個數(shù)據(jù)庫復制到磁帶或另一個磁盤上保存起來的過程。這些備用的數(shù)據(jù)文本稱為后備副本或后援副本。當數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新載入，將數(shù)據(jù)庫恢復到轉(zhuǎn)儲時的狀態(tài)。轉(zhuǎn)儲可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)儲和動態(tài)轉(zhuǎn)儲。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲是在系統(tǒng)中無運行事務時進行的轉(zhuǎn)儲操作。動態(tài)轉(zhuǎn)儲是指轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取或修改。即轉(zhuǎn)儲和用戶事務可以并發(fā)執(zhí)行。轉(zhuǎn)儲還可分為海量轉(zhuǎn)儲和增量轉(zhuǎn)儲兩種方式。25．什么是日志文件？為什么要設立日志文件？答：日志文件是用來記錄事務對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。目的是進行事物故障恢復；進行系統(tǒng)故障恢復；協(xié)助后備副本進行介質(zhì)故障恢復。26．試述使用檢查點方法進行恢復的步驟。答：1）從重新開始文件中找到追后一個檢查點記錄在日志文件中的地址，由該地址在體制文件中找到最后一個檢查點記錄。2）由該檢查點記錄得到檢查點建立時刻所有正在執(zhí)行的事務清單ACTIVELIST。這里建立兩個事務隊列：①UNDOLIST：需要執(zhí)行undo操作的事務集合；②REDOLIST需要執(zhí)行redo操作的事務集合。把ACTIVELIST暫時放入UNDOLIST隊列，REDO隊列暫時為空。3） 檢查點開始正向掃描日志文件：①如果有新開始的事務Ti，把Ti暫時放入UNDOLIST隊列；②如有提交的事務Tj，把Tj從UNDOLIST隊列移到REDOLIST隊列，直到日志文件結(jié)束；4）對UNDOLIST中的每個事務執(zhí)行UNDO操作，對REDOLIST中的每個事務執(zhí)行REDO操作。27．什么是數(shù)據(jù)庫鏡像？它有什么用途？答：根據(jù)DBA的要求，自動把整個數(shù)據(jù)庫或其中的關鍵數(shù)據(jù)復制到另一個磁盤上。每當主數(shù)據(jù)庫更新時，DBMS自動把更新后的數(shù)據(jù)恢復過去，即DBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。用途：1）一旦出現(xiàn)介質(zhì)故障，可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用，同時DBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫恢復，不需要關閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本。2）在沒有出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)庫鏡像還可以并發(fā)操作。提高數(shù)據(jù)庫的可用性。28．請給出預防死鎖的若干方法。答：在數(shù)據(jù)庫中，產(chǎn)生 死鎖的原因是兩個或多個事務都已封鎖了一些數(shù)據(jù)對象，然后又都請求對已為其他事務封鎖的數(shù)據(jù)對象加鎖，從而出現(xiàn)死等待。預防死鎖通常有兩種方法：1）一次封鎖法。一次封鎖法要求每個事務必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則就不能繼續(xù)執(zhí)行。2）順序封鎖法。順序封鎖法是預先對數(shù)據(jù)對象規(guī)定一個封鎖順序，所有事務都按這個順序?qū)嵭蟹怄i。29．請給出檢測死鎖發(fā)生的方法，當發(fā)生死鎖后如何解決死鎖？答：一般使用超時法或事務等待圖法。① 超時法 如果一個事務的等待時間超過了規(guī)定的時限，就認為發(fā)生了死鎖。超時法實現(xiàn)簡單，但其不足也很明顯。一是有可能誤判死鎖，事務因為其他原因使等待時間超過時限，系統(tǒng)會誤認為發(fā)生了死鎖。二是時限若設置得太長，死鎖發(fā)生后不能及時發(fā)現(xiàn)。②等待圖法 事務等待圖是一個有向圖G=(T，U)。 T為結(jié)點的集合，每個結(jié)點表示正運行的事務；U為邊的集合，每條邊表示事務等待的情況。若T1等待T2 ，則TT2之間劃一條有向邊，從T1指向T2。事務等待圖動態(tài)地反映了所有事務的等待情況。并發(fā)控制子系統(tǒng)周期性地（比如每隔1分鐘）檢測事務等待圖，如果發(fā)現(xiàn)圖中存在回路，則表示系統(tǒng)中出現(xiàn)了死鎖。DBMS的并發(fā)控制子系統(tǒng)一旦檢測到系統(tǒng)中存在死鎖，就要設法解除。通常采用的方法是選擇一個處理死鎖代價最小的事務，將其撤消，釋放此事務持有的所有的鎖，使其它事務得以繼續(xù)運行下去。當然，對撤消的事務所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復。30．試述兩段鎖協(xié)議的概念。答：所謂兩段鎖協(xié)議是指所有事務必須分兩個階段對數(shù)據(jù)項加鎖和解鎖。1）在對任何數(shù)據(jù)進行讀、寫操作之前，首先要申請并獲得對該數(shù)據(jù)的封鎖；2）在釋放一個封鎖之后，事務不再申請和獲得對該數(shù)據(jù)的封鎖。所謂’兩段’鎖的含義是，事務分為兩個階段，第一階段是獲得封鎖，也稱為擴展階段。在這個階段，事務可以申請獲得任何數(shù)據(jù)項上的任何類型的鎖，但是不釋放任何鎖。第二階段是釋放封鎖，也稱為收縮階段。在這個階段，事務可以釋放任何數(shù)據(jù)項上的任何類型的鎖，但是不能再申請任何鎖。31．什么是數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件？答：完整性約束條件是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應滿足的語義約束條件。一般可以分為六類：1）靜態(tài)列級約束2）靜態(tài)元組約束3）靜態(tài)關系約束4） 動態(tài)列級約束5） 動態(tài)元組約束6） 動態(tài)關系約束32. SQL語言中提供了哪些自主存取控制語句？請試舉幾例說明它們的使用方法。 答： SQL中 的自主存取控制是通過GRANT 語句和 REVOKE 語句來實現(xiàn)的。如： GRANT SELECT， INSERT ON Student TO 王平 WITH GRANT OPTION； 就將Student表的SELECT和INSERT權限授予了用戶王平，后面的’WITH GRANT OPTION’子句表示用戶王平同時也獲得了’授權’的權限，即可以把得到的權限繼續(xù)授予其他用戶。 REVOKE INSERT ON Student FROM 王平 CASCADE； 就將Student表 的INSERT權限從用戶王平處收回，選項 CASCADE 表示，如果用戶王平將 Student 的 INSERT 權限又轉(zhuǎn)授給了其他用戶，那么這些權限也將從其他用戶處收回。33. 規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設計有什么指導意義？答：規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫設計人員判斷關系模式的優(yōu)劣提供了理論標準，可用以指導關系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化，用來預測模式可能出現(xiàn)的問題，為設計人員提供了自動產(chǎn)生各種模式的算法工具，使數(shù)據(jù)庫設計工作有了嚴格的理論基礎。 34. 試述數(shù)據(jù)庫物理設計的內(nèi)容和步驟。答：數(shù)據(jù)庫在物理設備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的 DBMS 。為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用要求的物理結(jié)構(gòu)，就是數(shù)據(jù)庫的物理設計的主要內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫的物理設計步驟通常分為兩步： ( l ）確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲結(jié)構(gòu)； ( 2 ）對物理結(jié)構(gòu)進行評價，評價的重點是時間效率和空間效率。35. 試述查詢優(yōu)化在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的重要性和可能性。答：重要性：關系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化既是 RDBMS 實現(xiàn)的關鍵技術又是關系系統(tǒng)的優(yōu)點所在。它減輕了用戶選擇存取路徑的負擔。用戶只要提出’干什么’，不必指出’怎么干’。查詢優(yōu)化的優(yōu)點不僅在于用戶不必考慮如何最好地表達查詢以獲得較好的效率，而且在于系統(tǒng)可以比用戶程序的’優(yōu)化’夕做得更好。可能性：這是因為： ( l ）優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計信息，例如關系中的元組數(shù)、關系中每個屬性值的分布情況、這些屬性上是否有索引、是什么索引（ B ＋樹索引還是 HASH 索引或惟一索引或組合索引）等。優(yōu)化器可以根據(jù)這些信息選擇有效的執(zhí)行計劃，而用戶程序則難以獲得這些信息。 ( 2 ）如果數(shù)據(jù)庫的物理統(tǒng)計信息改變了，系統(tǒng)可以自動對查詢進行重新優(yōu)化以選擇相適應的執(zhí)行計劃。在非關系系統(tǒng)中必須重寫程序，而重寫程序在實際應用中往往是不太可能的。 ( 3 ）優(yōu)化器可以考慮數(shù)十