数据库管理系统概述英文版课件：tutorial11 Physical Database Design Transactions

【数据库管理系统概述】\n\n在数据库管理系统的领域中，Physical Database Design（物理数据库设计）是构建高效数据库架构的关键步骤。这一过程涉及到将概念层和外部层的数据库设计转化为具体的、在存储介质上实现的物理模式。物理设计的目标是优化性能，确保数据库能够有效地响应查询和更新操作。\n\n【工作负载理解】\n了解工作负载是物理数据库设计的起点。这包括分析最频繁的查询、更新操作以及它们出现的频率，以及为这些操作设定的性能目标。物理数据库设计的问题与查询优化相似，但考虑的是整个工作负载，而不仅仅是单个查询。\n\n【决策过程】\n\n1. **索引选择**：\n - 确定哪些关系需要建立索引。\n - 选择哪些属性作为搜索键。\n - 考虑创建多个索引以提高检索效率。\n\n2. **索引类型**：\n - 指定每个索引应为聚集索引还是非聚集索引。\n - 选择哈希索引或有序索引。\n - 决定索引是否应该是密集型或稀疏型。\n\n同时，可能需要对概念层 schema 进行调整，考虑不同的规范化形式，如BCNF（Boyce-Codd Normal Form）。有时，为了性能优化，可能需要进行反规范化，即撤销部分规范化步骤，以降低正常形式。\n\n【案例分析】\n\n以香港科技大学的数据库系统课程为例，给出一个关系模式：\n\n- Employee(eid, ename, age, salary, company-id)\n- Company(cid, cname, address)\n\n假设工作负载中仅包含以下两个同等重要的查询：\n\n1) 列出所有年龄在用户指定范围内的员工对应的公司名称。\n\n2) 根据公司ID查找公司的详细信息。\n\n为了高效处理这些查询，我们需要考虑创建以下索引：\n\n- 对于`Employee`表，可能需要在`age`和`company-id`属性上建立索引，以便快速过滤年龄范围并找到对应的公司ID。\n- 对于`Company`表，可以在`cid`属性上创建索引，以便快速响应基于公司ID的查询。\n\n物理数据库设计的决策不仅影响到查询性能，还直接影响到数据存储的效率和更新操作的成本。因此，设计师需要平衡各种因素，如存储空间、读写速度、查询复杂性和数据库维护的复杂性，以达到最优的物理设计。在实际应用中，可能还需要通过实验和性能测试来验证和调整设计方案，以确保其满足实际工作负载的需求。