计算机数据库的维护

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摘 要:数据库是长期存放在计算机内的、有组织可共享的数据集合.数据库的运行标志着数据库开发任务的基本完成和维护工作的开始.数据库维护可以使数据库保持运行在最佳状态.文章详细谈谈计算机数据库的维护工作.

关 键 词:计算机数据库;维护;安全性

中图分类号:TP311.13文献标识码:A文章编号:1006-8937(2013)05-0069-02

数据库技术是当今计算机科学的重要分支,也成为信息系统的核心和基础.数据库在正常使用的过程中会随着存储数据的变化而不断变化,不断对数据库进行优化与调整是重要的维护工作,是数据库使用过程中的长期任务之一.在系统的使用过程中,有时候可能会出现数据库损坏或数据库丢失的现象,为了降低数据丢失给用户造成的损失,数据库的转储和恢复就显得特别重要.

1数据库的转储和恢复

数据库的转储和恢复是系统正式运行后最重要的维护工作之一.数据库管理员(DBA)要针对不同的应用要求制订不同的转储计划,并定期备份数据库和日志文件,也可以通过使用数据库维护模块进行这项工作,可以通过该模块对数据库进行备份、还原及初始化等操作,大大提高了用户数据的安全性.


转储指把数据库中的数据从数据库卸出写到一个操作系统文件或脱机介质中,当数据库系统出现故障时,利用转储副本恢复数据库系统.Oracle支持操作系统级转储(文件系统及文件备份)和数据库级转储(数据备份)以及日志转储.

数据库恢复指当系统出现故障时,使用转储数据快速把数据库恢复到正常状态.常见的数据库故障及相应的恢复方法如下.

①语句及用户进程故障.当Oracle数据库管理系统在处理一个SQL语句的过程中出现错误,如存储空间满、有效的INSERT语句不能正常插入数据时,Oracle会发出相应的错误信息,终止用户进程的运行,并撤销用户进程占用的全部资源,恢复(UNDO)用户进程所做的工作.一旦问题解决,如为用户增大了空间使用权限,或增加了数据库的存储空间后,用户可重新提交相应的程序或命令.②网络故障.在分布式数据库环境中,网络故障会中断数据库的正常查询,网络故障也会中断一个分布事务的两阶段提交.一旦网络故障排除后,每个数据库服务器的后台进程会自动地检测并恢复由于网络故障被挂起来的分布事务.③数据库实例故障.由于某些突发事件,或计算机系统故障使得Oracle实例异常终止,致使一些事务对数据库所做的修改丢失.但只要问题解决以后,重新启动Oracle数据库,Oracle会调用回滚数据和redo日志文件,对相关的数据执行撤销(undo)和重做(redo)操作,自动恢复数据库及实例.④介质故障.介质故障是DBA应对的主要故障,恢复工作主要针对这种故障,可采用下列方法恢复数据库系统:使用操作系统级转储副本.还可以使用数据库级转储副本.如果硬件故障不能排除,例如硬盘毁坏,可把备份的文件系统恢复到新盘上,但需要通过重命名数据文件的方法重新定位数据文件,以便把数据文件的新位置写入数据库的控制文件中,然后打开数据库.DBA也可以选择使用数据库级最近的数据备份副本恢复数据库.

2数据库安全性、完整性控制

数据库是数据集中存放的场所,数据库系统需要保护数据库,防止用户有意或无意的破坏数据.数据库的安全性和完整性是保护数据库的两个方面,数据的安全性所保证的是允许用户做他们想做的事,而完整性则保证他们想做的事情是正确的.

数据库安全的核心和关键是其数据安全.数据安全是指防止数据信息被故意地或偶然地非授权泄露、更改、破坏或使数据信息被非法的系统辨识与控制,以确保数据的完整性、保密性、可用性和可控性.由于数据库保存着大量的重要信息和机密数据,而且在数据库系统中大量数据集中存放,为许多用户共享,因此加强对数据库访问的控制和数据安全防护至关重要.从系统与数据的关系上,也可将数据库安全分为系统安全性和数据安全性.系统安全性是指在系统级控制数据库的存取和使用的机制,包含:①有效的用户名,口令的组合;②对用户可连接数据库授权;③用户对象可用的磁盘空间的数量;④用户的资源限制;⑤数据库审计有效性;⑥用户可执行的系统操作.数据安全性是在对象级控制数据库的存取和使用的机制,包括用户可存取指定的模式对象及在对象上允许作具体操作的类型.

数据库完整性和数据库安全性是两个不同的概念.数据库的安全性用于保护数据库,防止恶意的破坏和非法的存取;数据库的完整性用于保护数据库,以防止合法用户无意中造成的破坏,即防止数据库中存在不符合语义的数据,或者说防止数据库中存在不正确的数据.换言之,安全性确保用户只能做被允许的事情,完整性确保用户所做的事情是正确的,从数据库的安全保护角度来讲,完整性和安全性是密切相关的.为维护数据库的完整性,数据库管理系统必须可以提供定义完整性约束条件的机制,提供完整性检查的方法和违约处理手段.数据库系统检查是否违反完整性约束条件的方式通常有立即执行约束和延迟执行约束两种.

为了维护数据库中数据的完整性,DBMS将完整性约束定义作为模式的一部分存入数据字典中,然后提供完整性检查机制.随着计算机硬件性能和存储容量的提高以及数据库技术的发展,各种商用数据库系统对完整性约束的支持越来越好,大多数关系数据库管理系统都提供了完整性控制功能,对于违反实体完整性和用户定义的完整性的操作一般都采用拒绝执行的方式处理,而对于违反参照完整性约束的操作,并不是简单的拒绝执行,有时要执行一些附加的操作来保证数据库的完整性.

3数据库性能的监督、分析和改进

监督系统运行是数据库管理员在在数据库运行过程中重要任务之一.数据库管理员负责监视数据库系统的运行情况,要对监测数据进行分析,并找出改进系统性能的方法.随着数据库的技术的发展,DBA也可以使用监测系统性能参数的工具方便地得到系统运行过程中一系列性能参数的值,并可以通过分析做出适当改进.数据库应用的类型是复杂的,有大量用户同时更新数据库的联机事务处理应用、对海量数据进行查询并生成报告的数据仓库应用、在互联网上大量用户同时查询和更新数据的联机事务处理应用等,为了满足和适应不同的应用系统及不断增长的数据需求,必须通过对系统的诊断和调整提高系统的运行效率.系统运行效率的相关要素很多,涉及服务器硬件、网络结构、操作系统、数据库系统、应用系统、并发用户数等,这些都将影响系统的运行效率,具有很高的不确定性.因此,目标是在现有硬件、软件条件下,通过调整系统结构、调整数据库对象结构和系统资源的物理再分配消灭性能瓶颈,使其达到总体性能的综合平衡,实现性能的最优化.优化策略能够保持系统的高速响应,解决数据库在存储设备上的合理分布,能更好地发挥系统的并发处理.分析评价ORACLE数据库性能主要有数据库吞吐量、数据库用户响应时间两项指标.数据库性能的优化一般是没有一个非常明确的硬性指标的,数据库性能优化的目标要融合在整体的系统性能优化目标之中.

数据库性能优化一部分是在开发信息系统之前及其过程中完成的,另一部分是DBA在系统运行过程中通过对系统参数的调整达到优化的目的.实施起来非常复杂,要求工程师具有广阔的知识面,包括服务器硬件知识、网络拓扑知识、数据库设计知识、服务器的配置知识等.数据库的性能优化的目标是不能孤立存在的,它要依附于整体的系统性能测试目标而存在,往往通过相对的比较来考量,比如我们通过监测分析,发现数据库服务器是系统性能的一个瓶颈,然后我们通过一系列的性能调优,使整体的反应时间满足了用户的需求,这一过程就可以被看作是一次成功的性能测试和调优.数据库性能优化具体途径,大的方面来分主要有三种:硬件级别的优化、数据库文件级别的优化以及数据库对象级别的优化,各种数据库优化措施之间是相互联系的.

4数据库的重组织和重构造

数据查询与统计是数据库使用中最常见的两种实际应用.数据库在运行一段时间之后,很多因素都可能会导致数据库性能下降,其中最常见的原因是由于记录不断增、删、改,会使数据库的物理存储情况变坏,降低了数据的存取效率,从而导致数据库性能下降.这时DBA可利用DBMS提供的供重组织数据库使用的实用程序对数据库进行重组织或部分重组织(只对频繁增、删的表进行重组织),即重新安排数据的存储位置,回收垃圾,减少指针链,提高系统性能.数据库的重组织,并不改变原设计的数据逻辑结构和物理结构,而数据库的重构造则不同,它是指部分修改数据库的模式和内模式.当数据库应用环境发生变化时,如增加新的应用或新的实体、取消或改变某些已有应用等,都会导致实体及实体间的联系也发生相应的变化,使原有的数据库设计不能很好地满足新的需求,从而不得不适当调整数据库的模式和内模式.例如,增加新的数据项、改变数据项的类型、改变数据库的容量、增加或删除索引、修改完整性约束条件等,这就是数据库的重构造.

数据库重构造时,增加新的关系或对原有关系增加新的字段等,用户和用户程序是不会受影响.同时,重构造数据库的程度是有限的,若应用变化太大,通过重构数据库已无法来满足新的需求或代价太大,就要考虑重新设计新的数据库系统,不能通过数据库的重构造来解决问题.

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