【正文】 ，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。？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。答： ER圖向DBTG模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：1)每個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為記錄型，實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)換為記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)；2)實(shí)體型之間1：n（n≥1）的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)系，沒有任何聯(lián)系的實(shí)體型轉(zhuǎn)換為奇異系；3)K（K≥2）個(gè)實(shí)體型之間多對多的聯(lián)系，引入一個(gè)連結(jié)記錄，形成K個(gè)實(shí)體型和連結(jié)記錄之間的K個(gè)系。連結(jié)記錄的屬性由諸首記錄的碼及聯(lián)系屬性所組成；4)同一實(shí)體型內(nèi)的1：n，n：m聯(lián)系，引入連結(jié)記錄，轉(zhuǎn)換為兩個(gè)系。*解析：根據(jù)我國實(shí)際，網(wǎng)狀，層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已很少使用，因此《概論》第三版把它們刪去了，有關(guān)的主要概念放在第一章數(shù)據(jù)模型中介紹。對于DBTG模型的許多概念也介紹得很簡單。本題的內(nèi)容已經(jīng)超出了書上的內(nèi)容，同學(xué)們只要了解就可以了。但是，下面ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則要求同學(xué)必須掌握，并且能夠舉一反三。答： ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。對于實(shí)體間的聯(lián)系則有以下不同的情況：（1）一個(gè)1：1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。如果與某一端實(shí)體對應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。（2）一個(gè)1：n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。（3）一個(gè)m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體碼的組合組成該關(guān)系的碼，或碼的一部分。（4）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。（5）具有相同碼的關(guān)系模式可合并。*？答： ER圖向IMS模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：1)每個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為記錄型，實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)換為記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)；2)實(shí)體型之間1：n（n≥1）的聯(lián)系轉(zhuǎn)換記錄型之間的有向邊；3)實(shí)體型之間m：n（m1，n1）的聯(lián)系則分解成一對多聯(lián)系，再根據(jù)2)轉(zhuǎn)換；4)K（K≥2）個(gè)實(shí)體型之間多對多的聯(lián)系，可先轉(zhuǎn)換成多對兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系，再根據(jù)3)轉(zhuǎn)換。*解析：IMS是IBM公司的層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。IMS模型是層次模型。ER圖向IMS模型轉(zhuǎn)換的另一種方法是，先把ER圖轉(zhuǎn)換為網(wǎng)狀模型，再利用IMS邏輯數(shù)據(jù)庫LDB的概念來表示網(wǎng)狀模型。詳細(xì)方法這里從略。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)一、選擇題1．一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行，要么全部完成，要么全部不做，一個(gè)事務(wù)中對數(shù)據(jù)庫的所有操作都是一個(gè)不可分割的操作序列的屬性是（）。2．表示兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)可以同時(shí)運(yùn)行而不互相影響的是（）。（），要么都不做。，對數(shù)據(jù)庫的改變是永久的。4．SQL語言中的COMMIT語句的主要作用是（）。5．SQL語言中用（）語句實(shí)現(xiàn)事務(wù)的回滾 TABLE 6． 若系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于某種硬件故障，使存儲在外存上的數(shù)據(jù)部分損失或全部損失，這種情況稱為（）。 7． 在DBMS中實(shí)現(xiàn)事務(wù)持久性的子系統(tǒng)是（）。（）。9． 事務(wù)日志用于保存（）。10． 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基礎(chǔ)是利用轉(zhuǎn)儲的冗余數(shù)據(jù)。這些轉(zhuǎn)儲的冗余數(shù)據(jù)包括（）。、應(yīng)用程序、審計(jì)檔案、數(shù)據(jù)庫后備副本、應(yīng)用程序、審計(jì)檔案、日志文件、數(shù)據(jù)庫后備副本、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫后備副本選擇題答案：(1)A(2)C(3)B(4)C(5)B(6)A(7)D(8)C(9)C(10)C二、簡答題。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)。？ 試比較各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲方法。答： 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中采用的基本技術(shù)。所謂轉(zhuǎn)儲即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)儲時(shí)的狀態(tài)。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲：在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲操作。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲簡單，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)儲結(jié)束才能執(zhí)行。顯然，這會降低數(shù)據(jù)庫的可用性。動態(tài)轉(zhuǎn)儲：指轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改。動態(tài)轉(zhuǎn)儲可克服靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點(diǎn)，它不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束，也不會影響新事務(wù)的運(yùn)行。但是，轉(zhuǎn)儲結(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)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，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)儲還可以分為海量轉(zhuǎn)儲和增量轉(zhuǎn)儲兩種方式。海量轉(zhuǎn)儲是指每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫。增量轉(zhuǎn)儲則指每次只轉(zhuǎn)儲上一次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)。從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進(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)儲方式更實(shí)用更有效。？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)。，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。，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。答： 系統(tǒng)故障的恢復(fù)：系統(tǒng)故障可能會造成數(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。*解析：在第（1）步中如何找出REDO隊(duì)列和UNDO隊(duì)列？請大家思考一下。下面給出一個(gè)算法：1）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；兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列初始均為空。2）從日志文件頭開始，正向掃描日志文件? 如有新開始（遇到Begin Transaction）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)（遇到End Transaction）Tj，把Tj從UNDOLIST隊(duì)列移到REDOLIST隊(duì)列；直到日志文件結(jié)束答： 介質(zhì)故障的恢復(fù)：介質(zhì)故障是最嚴(yán)重的一種故障?；謴?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)儲副本），使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲時(shí)的一致性狀態(tài)。（2）DBA裝入轉(zhuǎn)儲結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本（3）DBA啟動系統(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)。*解析1）我們假定采用的是靜態(tài)轉(zhuǎn)儲，因此第（1）步裝入數(shù)據(jù)庫后備副本便可以了。2）如果采用的是靜動態(tài)轉(zhuǎn)儲，第（1）步裝入數(shù)據(jù)庫后備副本還不夠，還需同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲開始時(shí)刻的日志文件副本，經(jīng)過處理后才能得到正確的數(shù)據(jù)庫后備副本。3）第（2）步重做已完成的事務(wù)的算法是：，找出故障發(fā)生前已提交的事務(wù)的標(biāo)識，將其記入重做隊(duì)列，對重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值”寫入數(shù)據(jù)庫。？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。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。② 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。③ 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；④ 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。？它有什么用途？答： 數(shù)據(jù)庫鏡像即根據(jù)DBA的要求，自動把整個(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自動把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，即DBMS自動保證鏡像數(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。*。答： 下面簡單介紹一下Oracle的恢復(fù)