題目：

什么是邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì),兩者的區(qū)別什么?

解答：

以開發(fā)數(shù)據(jù)庫為例吧, 做網(wǎng)絡(luò)工程 還有其他原理都一樣4.1 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)步驟 60年代末提出了軟件工程的思想.軟件工程是開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修正軟件的一種系統(tǒng)方法,其目標(biāo)是提高軟件質(zhì)量和開發(fā)效率,降低開發(fā)成本. 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)軟件工程.一般可分為以下幾個(gè)階段： 1) 規(guī)劃 2) 需求分析 3) 概念模型設(shè)計(jì) 4) 邏輯設(shè)計(jì) 5) 物理設(shè)計(jì) 6) 程序編制及調(diào)試 7) 運(yùn)行及維護(hù). 這些階段的劃分目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各階段間相互聯(lián)接,而且常常需要回溯修正. 在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程中,每個(gè)階段的工作成果就是寫出相應(yīng)的文檔.每個(gè)階段都是在上一階段工作成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行,整個(gè)開發(fā)工程是有依據(jù)、有組織、有計(jì)劃、有條不紊地展開工作. 4.1.1 規(guī)劃 規(guī)劃的主要任務(wù)就是作必要性及可行性分析. 在收集整理有關(guān)資料的基礎(chǔ)上,要確定將建立的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)與周邊的關(guān)系,要對應(yīng)用系統(tǒng)定位,其規(guī)模的大小、所處的地位、應(yīng)起的作用均須作全面的分析和論證. 明確應(yīng)用系統(tǒng)的基本功能,劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫支持的范圍.分析數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)采集的方式和范圍,研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),估算數(shù)據(jù)量的大小,確立數(shù)據(jù)處理的基本要求和業(yè)務(wù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn). 規(guī)劃人力資源調(diào)配.對參與研制和以后維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)作的管理人員、技術(shù)人員的技術(shù)業(yè)務(wù)水平提出要求,對最終用戶、操作員的素質(zhì)作出評估. 擬定設(shè)備配置方案.論證計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備在時(shí)間、空間兩方面的處理能力,要有足夠的內(nèi)外存容量,系統(tǒng)的響應(yīng)速度、網(wǎng)絡(luò)傳輸和輸入輸出能力應(yīng)滿足應(yīng)用需求并留有余量.要選擇合適的OS,DBMS和其它軟件.設(shè)備配置方案要在使用要求、系統(tǒng)性能、購置成本和維護(hù)代價(jià)各方面綜合權(quán)衡. 對系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)的成本作出估算.預(yù)測系統(tǒng)效益的期望值. 擬定開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃,還要對現(xiàn)行工作模式如何向新系統(tǒng)過渡作出具體安排. 規(guī)劃階段的工作成果是寫出詳盡的可行性分析報(bào)告和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃書.內(nèi)容應(yīng)包括：系統(tǒng)的定位及其功能、數(shù)據(jù)資源及數(shù)據(jù)處理能力、人力資源調(diào)配、設(shè)備配置方案、開發(fā)成本估算、開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃等. 可行性分析報(bào)告和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃書經(jīng)審定立項(xiàng)后,成為后續(xù)開發(fā)工作的總綱. 4.1.2 需求分析 需求分析大致可分成三步來完成. (1) 需求信息的收集, 需求信息的收集一般以機(jī)構(gòu)設(shè)置和業(yè)務(wù)活動為主干線,從高層中層到低層逐步展開 (2) 需求信息的分析整理, 對收集到的信息要做分析整理工作.數(shù)據(jù)流圖(DFD, data flow diagram)是業(yè)務(wù)流程及業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)聯(lián)系的形式描述.圖4.1是一個(gè)簡單的DFD 示例. 數(shù)據(jù)字典(DD, data dictionary)詳細(xì)描述系統(tǒng)中的全部數(shù)據(jù). 數(shù)據(jù)字典包含以下幾個(gè)部分. · 數(shù)據(jù)項(xiàng)：是數(shù)據(jù)的原子單位. · 數(shù)據(jù)組項(xiàng)：由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)組成. · 數(shù)據(jù)流：表示某一數(shù)據(jù)加工過程的輸入/輸出數(shù)據(jù). · 數(shù)據(jù)存儲：是處理過程中要存取的數(shù)據(jù). · 數(shù)據(jù)加工過程 數(shù)據(jù)加工過程的描述包括：數(shù)據(jù)加工過程名、說明、輸入、輸出、加工處理工作摘要、加工處理頻度、加工處理的數(shù)據(jù)量、響應(yīng)時(shí)間要求等. 表4.1給出了數(shù)據(jù)字典中描述數(shù)據(jù)流的一個(gè)例子. 數(shù)據(jù)流圖既是需求分析的工具,也是需求分析的成果之一.數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析的主要成果. (3) 需求信息的評審. 開發(fā)過程中的每一個(gè)階段都要經(jīng)過評審,確認(rèn)任務(wù)是否全部完成,避免或糾正工作中出現(xiàn)的錯誤和疏漏.聘請項(xiàng)目外的專家參與評審,可保證評審的質(zhì)量和客觀性. 評審可能導(dǎo)致開發(fā)過程回溯,甚至?xí)磸?fù)多次.但是,一定要使全部的預(yù)期目標(biāo)都達(dá)到才能讓需求分析階段的工作暫告一個(gè)段落. 需求分析階段的工作成果是寫出一份既切合實(shí)際又具有預(yù)見的需求說明書,并且附以一整套詳盡的數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典. 4.1.3 概念模型設(shè)計(jì) 概念模型不依賴于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),他是純粹反映信息需求的概念結(jié)構(gòu). 建模是在需求分析結(jié)果的基礎(chǔ)上展開,常常要對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象處理.常用的數(shù)據(jù)抽象方法是‘’和‘概括’. ER方法是設(shè)計(jì)概念模型時(shí)常用的方法.用設(shè)計(jì)好的ER圖再附以相應(yīng)的說明書可作為階段成果 概念模型設(shè)計(jì)可分三步完成. (1) 設(shè)計(jì)局部概念模型 ① 確定局部概念模型的范圍 ② 定義實(shí)體 ③ 定義聯(lián)系 ④ 確定屬性 ⑤ 逐一畫出所有的局部ER圖,并附以相應(yīng)的說明文件 (2) 設(shè)計(jì)全局概念模型 建立全局ER圖的步驟如下： ① 確定公共實(shí)體類型 ② 合并局部ER圖 ③ 消除不一致因素 ④ 優(yōu)化全局ER圖 ⑤ 畫出全局ER圖,并附以相應(yīng)的說明文件. (3) 概念模型的評審 概念模型的評審分兩部分進(jìn)行 第一部分是用戶評審. 第二部分是開發(fā)人員評審. 4.1.4 邏輯設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì)階段的主要目標(biāo)是把概念模型轉(zhuǎn)換為具體計(jì)算機(jī)上DBMS所支持的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型. 邏輯設(shè)計(jì)的輸入要素包括：概念模式、用戶需求、約束條件、選用的DBMS的特性. 邏輯設(shè)計(jì)的輸出信息包括：DBMS可處理的模式和子模式、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)指南、物理設(shè)計(jì)指南. (1) 設(shè)計(jì)模式與子模式 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模式設(shè)計(jì)可分四步完成. ① 建立初始關(guān)系模式 ② 規(guī)范化處理 ③ 模式評價(jià) ④ 修正模式 經(jīng)過多次的模式評價(jià)和模式修正,確定最終的模式和子模式. 寫出邏輯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)說明書. (2) 編寫應(yīng)用程序設(shè)計(jì)指南 根據(jù)設(shè)計(jì)好的模式和應(yīng)用需求,規(guī)劃應(yīng)用程序的架構(gòu),設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的草圖,指定每個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)存取功能和數(shù)據(jù)處理功能梗概,提供程序上的邏輯接口. 編寫出應(yīng)用程序設(shè)計(jì)指南. (3) 編寫物理設(shè)計(jì)指南. 根據(jù)設(shè)計(jì)好的模式和應(yīng)用需求,整理出物理設(shè)計(jì)階段所需的一些重要數(shù)據(jù)和文檔.例如,數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)容量、各個(gè)關(guān)系(文件)的數(shù)據(jù)容量、應(yīng)用處理頻率、操作順序、響應(yīng)速度、各個(gè)應(yīng)用的LRA和TV、程序訪問路徑建議,等等.這些數(shù)據(jù)和要求將直接用于物理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì). 編寫出物理設(shè)計(jì)指南. 4.1.5 物理設(shè)計(jì) 物理設(shè)計(jì)是對給定的邏輯數(shù)據(jù)模型配置一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu). 物理設(shè)計(jì)的輸入要素包括：模式和子模式、物理設(shè)計(jì)指南、硬件特性、OS和DBMS的約束、運(yùn)行要求等. 物理設(shè)計(jì)的輸出信息主要是物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)說明書.其內(nèi)容包括物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲記錄格式、存儲記錄位置分配及訪問方法等. 物理設(shè)計(jì)的步驟如下： (1) 存儲記錄結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)綜合分析數(shù)據(jù)存儲要求和應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)存儲記錄格式. (2) 存儲空間分配 存儲空間分配有兩個(gè)原則： ①存取頻度高的數(shù)據(jù)盡量安排在快速、隨機(jī)設(shè)備上,存取頻度低的數(shù)據(jù)則安排在速度較慢的設(shè)備上. ②相互依賴性強(qiáng)的數(shù)據(jù)盡量存儲在同一臺設(shè)備上,且盡量安排在鄰近的存儲空間上. 從提高系統(tǒng)性能方面考慮,應(yīng)將設(shè)計(jì)好的存儲記錄作為一個(gè)整體合理地分配物理存儲區(qū)域.盡可能充分利用物理順序特點(diǎn),把不同類型的存儲記錄指派到不同的物理群中. (3) 訪問方法的設(shè)計(jì) 一個(gè)訪問方法包括存儲結(jié)構(gòu)和檢索機(jī)構(gòu)兩部分.存儲結(jié)構(gòu)限定了訪問存儲記錄時(shí)可以使用的訪問路徑；檢索機(jī)構(gòu)定義了每個(gè)應(yīng)用實(shí)際使用的訪問路徑. (4) 物理設(shè)計(jì)的性能評價(jià) ① 查詢響應(yīng)時(shí)間 從查詢開始到有結(jié)果顯示之間所經(jīng)歷的時(shí)間稱為查詢響應(yīng)時(shí)間.查詢響應(yīng)時(shí)間可進(jìn)一步細(xì)分為服務(wù)時(shí)間、等待時(shí)間和延遲時(shí)間. 在物理設(shè)計(jì)過程中,要對系統(tǒng)的性能進(jìn)行評價(jià).性能評價(jià)包括時(shí)間、空間、效率、開銷等各個(gè)方面. ⊙ CPU服務(wù)時(shí)間和I/O服務(wù)時(shí)間的長短取決于應(yīng)用程序設(shè)計(jì). ⊙ CPU隊(duì)列等待時(shí)間和I/O隊(duì)列等待時(shí)間的長短受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作業(yè)的影響. ⊙ 設(shè)計(jì)者可以有限度地控制分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的通信延遲時(shí)間. ② 存儲空間 存儲空間存放程序和數(shù)據(jù).程序包括運(yùn)行的應(yīng)用程序、DBMS子程序、OS子程序等.數(shù)據(jù)包括用戶工作區(qū)、DBMS工作區(qū)、OS工作區(qū)、索引緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等. 存儲空間分為主存空間和輔存空間.設(shè)計(jì)者只能有限度地控制主存空間,例如可指定緩沖區(qū)的分配等.但設(shè)計(jì)者能夠有效地控制輔存空間. ③ 開銷與效率 設(shè)計(jì)中還要考慮以下各種開銷,開銷增大,系統(tǒng)效率將下降. ⊙ 事務(wù)開銷指從事務(wù)開始到事務(wù)結(jié)束所耗用的時(shí)間.更新事務(wù)要修改索引、重寫物理塊、進(jìn)行寫校驗(yàn)等操作,增加了額外的開銷.更新頻度應(yīng)列為設(shè)計(jì)的考慮因素. ⊙ 報(bào)告生成開銷指從數(shù)據(jù)輸入到有結(jié)果輸出這段時(shí)間.報(bào)告生成占用CPU及I/O的服務(wù)時(shí)間較長.設(shè)計(jì)中要進(jìn)行篩選,除去不必要的報(bào)告生成. ⊙ 對數(shù)據(jù)庫的重組也是一項(xiàng)大的開銷.設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮數(shù)據(jù)量和處理頻度這兩個(gè)因數(shù),做到避免或盡量減少重組數(shù)據(jù)庫. 在物理設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)、評價(jià)、修改這個(gè)過程可能要反復(fù)多次,最終得到較為完善的物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)說明書. 建立數(shù)據(jù)庫時(shí),DBA依據(jù)物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)說明書,使用DBMS提供的工具可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫配置. 在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí),DBA監(jiān)察數(shù)據(jù)庫的各項(xiàng)性能,根據(jù)依據(jù)物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)說明書的準(zhǔn)則,及時(shí)進(jìn)行修正和優(yōu)化操作,保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠保持高效率地運(yùn)行. 4.1.6 程序編制及調(diào)試 在邏輯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)確定以后,應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的編制就可以和物理設(shè)計(jì)并行地展開 程序模塊代碼通常先在模擬的環(huán)境下通過初步調(diào)試,然后再進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試.聯(lián)合調(diào)試的工作主要有以下幾點(diǎn)： (1) 建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果,用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言(DDL)編寫出數(shù)據(jù)庫的源模式,經(jīng)編譯得到目標(biāo)模式,執(zhí)行目標(biāo)模式即可建立實(shí)際的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu). (2) 調(diào)試運(yùn)行 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立后,裝入試驗(yàn)數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)庫進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段.運(yùn)行應(yīng)用程序,測試 (3) 裝入實(shí)際的初始數(shù)據(jù) 在數(shù)據(jù)庫正式投入運(yùn)行之前,還要做好以下幾項(xiàng)工作： (1) 制定數(shù)據(jù)庫重新組織的可行方案. (2) 制定故障恢復(fù)規(guī)范 (3) 制定系統(tǒng)的安全規(guī)范 4.1.7 運(yùn)行和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫正式投入運(yùn)行后,運(yùn)行維護(hù)階段的主要工作是： (1) 維護(hù)數(shù)據(jù)庫的安全性與完整性. 按照制定的安全規(guī)范和故障恢復(fù)規(guī)范,在系統(tǒng)的安全出現(xiàn)問題時(shí),及時(shí)調(diào)整授權(quán)和更改密碼.及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的錯誤,迅速修改,確保系統(tǒng)正常運(yùn)行.把數(shù)據(jù)庫的備份和轉(zhuǎn)儲作為日常的工作,一旦發(fā)生故障,立即使用數(shù)據(jù)庫的最新備份予以恢復(fù). (2) 監(jiān)察系統(tǒng)的性能. 運(yùn)用DBMS提供的性能監(jiān)察與分析工具,不斷地監(jiān)控著系統(tǒng)的運(yùn)行情況.當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲空間或響應(yīng)時(shí)間等性能下降時(shí),立即進(jìn)行分析研究找出原因,并及時(shí)采取措施改進(jìn).例如,可通修改某些參數(shù)、整理碎片、調(diào)整存儲結(jié)構(gòu)或重新組織數(shù)據(jù)庫等方法,使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)保持高效率地正常運(yùn)作. (3) 擴(kuò)充系統(tǒng)的功能 在維持原有系統(tǒng)功能和性能的基礎(chǔ)上,適應(yīng)環(huán)境和需求的變化,采納用戶的合理意見,對原有系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充,增加新的功能.