淺談對我國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的維護(hù)與優(yōu)化

湯明達(dá)

摘 要：大量的數(shù)據(jù)存儲、共享、訪問和修改，都需要通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為信息的聚集體，是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的核心，其性能在很大程度上影響著企業(yè)信息化水平的高低。要做好數(shù)據(jù)庫的日常管理與維護(hù)，不僅要求數(shù)據(jù)庫管理員熟練掌握專業(yè)技術(shù)，還要有足夠的細(xì)心和高度的責(zé)任心?？茖W(xué)有效地管理與維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是不斷探討的課題。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；維護(hù)；優(yōu)化策略

大量的數(shù)據(jù)存儲、共享、訪問和修改，都需要通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為信息的聚集體，是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的核心，其性能在很大程度上影響著企業(yè)信息化水平的高低?？茖W(xué)有效地管理與維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性和有效性，己經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)庫管理的意義重大，關(guān)系到企業(yè)信息系統(tǒng)的正常運(yùn)作，仍至整個企業(yè)的生死存亡。近年來，隨著多媒體技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈廣。如何合理高效地為政府管理人員或企業(yè)高層決策人員、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務(wù)已成為當(dāng)務(wù)之急。

一、做好數(shù)據(jù)庫的日常管理與維護(hù)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在信息化建設(shè)中的重要地位和作用告訴我們，數(shù)據(jù)庫的日常管理與維護(hù)不容小視。為保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全，企業(yè)應(yīng)該做到未雨綢繆。

（一）完善管理制度，強(qiáng)化監(jiān)管力度。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全與企業(yè)自身內(nèi)部的安全機(jī)制、內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、從業(yè)人員素質(zhì)等密切相關(guān)。因此，企業(yè)應(yīng)該完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全規(guī)章制度，防范因制度缺陷帶來的風(fēng)險(xiǎn)；企業(yè)應(yīng)該規(guī)范操作流程和故障處理流程，減少人為失誤與故障，提高故障處理速度，縮短故障處理時間；企業(yè)應(yīng)該通過建立科學(xué)合理的責(zé)任追究機(jī)制，防止出現(xiàn)由于工作態(tài)度、工作作風(fēng)等各種人為因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)庫安全事故。

（二）采取措施，確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全。保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的安全是數(shù)據(jù)庫日常管理與維護(hù)工作的首要任務(wù)，企業(yè)需要采取的安全措施主要有：

確保網(wǎng)絡(luò)及操作系統(tǒng)安全。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的外部環(huán)境和基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全是數(shù)據(jù)庫安全的第一道屏障。從技術(shù)角度講，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層次的安全防范技術(shù)有很多種，大致可以分為防火墻、數(shù)字簽名與認(rèn)證、入侵檢測等。操作系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)行平臺，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供一定程度的安全保護(hù)。操作系統(tǒng)的安全控制方法主要是采用隔離控制、訪問控制、信息加密和審計(jì)跟蹤。主要安全技術(shù)有操作系統(tǒng)安全策略、安全管理策略等。 加強(qiáng)用戶身份驗(yàn)證。用戶身份驗(yàn)證是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要防線。利用窗體身份驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫程序的漏洞，進(jìn)而獲取存儲在數(shù)據(jù)庫中的用戶身份驗(yàn)證密碼，這是目前對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫攻擊最常見的方式。對此，企業(yè)信息部門通常使用帶有salt值的單向密碼哈希值，以避免用戶密碼在數(shù)據(jù)庫中以明文形式存儲，減輕字典攻擊帶來的威脅。

對重要數(shù)據(jù)加密。數(shù)據(jù)加密交換又稱密碼學(xué)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行保護(hù)的一種最可靠的辦法。它利用密碼技術(shù)對信息進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)信息隱蔽，從而有效保護(hù)信息的安全不受侵犯。數(shù)據(jù)庫加密要求加解密的粒度是每個記錄的字段數(shù)據(jù)。采用庫外口加密的方式，對密鑰的管理較為簡單，只需借用文件加密的密鑰管理方法，將加密后的數(shù)據(jù)塊納入數(shù)據(jù)庫，在算法或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中做些必要的改動就行。這樣有利于公共數(shù)據(jù)字典的使用和維護(hù)系統(tǒng)的完整性。

二、搞好用戶需求分析采集

設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)庫，第一件的事情就是搞好用戶需求分析，需求分析是對現(xiàn)實(shí)世界深入了解的過程，數(shù)據(jù)庫能否正確地反映現(xiàn)實(shí)世界，主要決定于需求分析。而需求分析的采集主要是由設(shè)計(jì)人員和該單位有關(guān)工作人員合作進(jìn)行的。在收集用戶視圖需求的數(shù)據(jù)和整個系統(tǒng)需求的數(shù)據(jù)時，開發(fā)人員將會了解當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行方式。當(dāng)然，我們正在建立一個新的系統(tǒng)，在給新的系統(tǒng)引進(jìn)新的優(yōu)良特性的同時還應(yīng)該盡量保留老系統(tǒng)的好的方面。與此階段相關(guān)的一個非常重要的活動是怎樣處理有多個視圖的情況。

需求分析的結(jié)果整理成需求說明。需求說明是數(shù)據(jù)庫技術(shù)人員和應(yīng)用單位的工作人員取得共識的基礎(chǔ)，必須得到有關(guān)管理人員確認(rèn)。需求說明經(jīng)過評審后，才成為正式的需求文檔，為下一步的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

三、搞好數(shù)據(jù)庫邏輯性設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)決定了數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用的整體性能，調(diào)優(yōu)位置。如果數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)不好，則所有調(diào)優(yōu)方法對于提高數(shù)據(jù)庫性能的效果都是有限的。為了使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方法走向完備，數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論必須遵守。規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)和工具，在減少了數(shù)據(jù)冗余的同時節(jié)約了存儲空間，同時加快了增、刪、改的速度。

另外，在規(guī)范的數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)時，還應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)仄茐囊?guī)范規(guī)則，即反規(guī)范化設(shè)計(jì)，來降低索引、表的數(shù)目，降低連接操作的數(shù)目，從而加快查詢速度。常用的反規(guī)范技術(shù)有增加冗余列、增加派生列、重新組表等。

增加冗余列：有時要進(jìn)行查詢的列分布在不同的表中，如果這個連接查詢的頻率比較高，那就可以根據(jù)需要，把其它表中的這一列加進(jìn)來，從而使得多個表中具有相同的列，它常用來在查詢時避免連接操作。但它的壞處就是需要更多的磁盤空間，同時因?yàn)橥暾詥栴}需要增加維護(hù)表的工作量。

四、提高數(shù)據(jù)庫關(guān)系模式規(guī)范化程度

對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)系模式規(guī)范化不僅有助于消除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余、刪除、插入等異常出錯的可能性，而且，還使你的設(shè)計(jì)比較科學(xué)、規(guī)范，同時也使你的系統(tǒng)的伸縮性，以及后期維護(hù)特別容易。

3NF通常被認(rèn)為在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了最好平衡。其定義為：關(guān)系R中若不存在這樣的碼X、屬性組Y及非主屬性Z（Z包含于Y）使得X決定Y、Y不依賴于X、Y決定Z成立，則稱R屬于3NF。

此外，還有BCNF，4NF、5NF等更高層次的關(guān)系規(guī)范化，但是不是關(guān)系規(guī)范化的程序越高， 就越實(shí)用呢，就越能滿足我們的要求呢？我只能用不一定來回答，因?yàn)檫@要視情況而定。其實(shí)，在有些項(xiàng)目中是非常慎用關(guān)系模式的。因?yàn)槿绻?guī)范化的程序越高，勢必要將一個大表拆分成幾個小表，在這些小表中用一些鍵值進(jìn)行聯(lián)接，在查詢時就需要對多個表進(jìn)行連接，而聯(lián)接時最易產(chǎn)生迪卡爾積，這樣查詢結(jié)果集就成幾何倍增，非常影響查詢的效率。所以為了追求效率我們有時不對表進(jìn)行關(guān)系規(guī)范化也是必要的，這樣的例子很多。

五、運(yùn)用視圖隱藏細(xì)節(jié)

我們考慮這樣的情況，當(dāng)我們在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)時需要將一張大表拆分為幾張小表，而在進(jìn)行查詢時又需要將幾張小表合并為一張大表。如果表比較多的話，我們就要編寫復(fù)雜的SQL語句，有沒有一種機(jī)制將這幾張小表一次合并為一張?zhí)摫恚缓髮σ粡埍聿樵?，這樣操作起來就會簡單得多。答案是肯定的。在Oracle9i中可以用視圖解決。視圖是一個虛擬表，其內(nèi)容由查詢定義。同真實(shí)的表一樣，視圖包含一系列帶有名稱的列和行數(shù)據(jù)。但是，視圖并不在數(shù)據(jù)庫中以存儲的數(shù)據(jù)值集形式存在。行和列數(shù)據(jù)來自由定義視圖的查詢所引用的表，并且在引用視圖時動態(tài)生成。

視圖可以隱藏基表。 可以禁止所有用戶訪問數(shù)據(jù)庫表，而要求用戶只能通過視圖操作數(shù)據(jù)。這種方法可以保護(hù)用戶和應(yīng)用程序不受某些數(shù)據(jù)庫修改的影響。

總之，我們在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時，一定要綜合考慮多種因素，具體問題具體分析，既要考慮當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的可行性，又要考慮以后的升級維護(hù)；既要減輕前臺編碼的負(fù)擔(dān)，又要讓后臺的管理簡單易行；既要讓前臺的查詢效率高，又要讓后臺的實(shí)現(xiàn)方便可行。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性設(shè)計(jì)，決非一朝一夕之功，只有在工作、學(xué)習(xí)中多思考、多動腦、多總結(jié)、靈活運(yùn)用所學(xué)知識，綜合考慮各種因素，平衡把握每個細(xì)節(jié)，這樣數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)才會更加科學(xué)、合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用，重慶大學(xué)出版社，王越，劉加伶，李梁著。

[2]數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論，高等教育出版社，王珊，薩師煊著。