淺談對我國數據庫系統的維護與優化

湯明達

摘 要：大量的數據存儲、共享、訪問和修改，都需要通過數據庫系統來實現。數據庫系統作為信息的聚集體，是計算機信息系統的核心，其性能在很大程度上影響著企業信息化水平的高低。要做好數據庫的日常管理與維護，不僅要求數據庫管理員熟練掌握專業技術，還要有足夠的細心和高度的責任心。科學有效地管理與維護數據庫系統是不斷探討的課題。

關鍵詞：數據庫；維護；優化策略

大量的數據存儲、共享、訪問和修改，都需要通過數據庫系統來實現。數據庫系統作為信息的聚集體，是計算機信息系統的核心，其性能在很大程度上影響著企業信息化水平的高低。科學有效地管理與維護數據庫系統，保證數據的安全性、完整性和有效性，己經成為現代企業信息系統建設過程中的關鍵環節。數據庫管理的意義重大，關系到企業信息系統的正常運作，仍至整個企業的生死存亡。近年來，隨著多媒體技術、空間數據庫技術和計算機網絡的飛速發展，數據庫系統的發展十分迅速，應用領域愈來愈廣。如何合理高效地為政府管理人員或企業高層決策人員、設計數據庫管理系統服務已成為當務之急。

一、做好數據庫的日常管理與維護

數據庫系統在信息化建設中的重要地位和作用告訴我們，數據庫的日常管理與維護不容小視。為保證數據庫數據的安全，企業應該做到未雨綢繆。

（一）完善管理制度，強化監管力度。數據庫系統的安全與企業自身內部的安全機制、內外網絡環境、從業人員素質等密切相關。因此，企業應該完善網絡系統安全規章制度，防范因制度缺陷帶來的風險；企業應該規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；企業應該通過建立科學合理的責任追究機制，防止出現由于工作態度、工作作風等各種人為因素導致的數據庫安全事故。

（二）采取措施，確保數據庫數據的安全。保證數據庫數據的安全是數據庫日常管理與維護工作的首要任務，企業需要采取的安全措施主要有：

確保網絡及操作系統安全。網絡系統是數據庫應用的外部環境和基礎，網絡系統安全是數據庫安全的第一道屏障。從技術角度講，網絡系統層次的安全防范技術有很多種，大致可以分為防火墻、數字簽名與認證、入侵檢測等。操作系統是數據庫系統的運行平臺，能夠為數據庫系統提供一定程度的安全保護。操作系統的安全控制方法主要是采用隔離控制、訪問控制、信息加密和審計跟蹤。主要安全技術有操作系統安全策略、安全管理策略等。 加強用戶身份驗證。用戶身份驗證是數據庫系統的重要防線。利用窗體身份驗證數據庫程序的漏洞，進而獲取存儲在數據庫中的用戶身份驗證密碼，這是目前對網絡數據庫攻擊最常見的方式。對此，企業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據庫中以明文形式存儲，減輕字典攻擊帶來的威脅。

對重要數據加密。數據加密交換又稱密碼學，是計算機系統對信息進行保護的一種最可靠的辦法。它利用密碼技術對信息進行交換，實現信息隱蔽，從而有效保護信息的安全不受侵犯。數據庫加密要求加解密的粒度是每個記錄的字段數據。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，將加密后的數據塊納入數據庫，在算法或數據庫系統中做些必要的改動就行。這樣有利于公共數據字典的使用和維護系統的完整性。

二、搞好用戶需求分析采集

設計一個數據庫，第一件的事情就是搞好用戶需求分析，需求分析是對現實世界深入了解的過程，數據庫能否正確地反映現實世界，主要決定于需求分析。而需求分析的采集主要是由設計人員和該單位有關工作人員合作進行的。在收集用戶視圖需求的數據和整個系統需求的數據時，開發人員將會了解當前系統的運行方式。當然，我們正在建立一個新的系統，在給新的系統引進新的優良特性的同時還應該盡量保留老系統的好的方面。與此階段相關的一個非常重要的活動是怎樣處理有多個視圖的情況。

需求分析的結果整理成需求說明。需求說明是數據庫技術人員和應用單位的工作人員取得共識的基礎，必須得到有關管理人員確認。需求說明經過評審后，才成為正式的需求文檔，為下一步的數據庫設計打好基礎。

三、搞好數據庫邏輯性設計

數據庫邏輯設計決定了數據庫及其應用的整體性能，調優位置。如果數據庫邏輯設計不好，則所有調優方法對于提高數據庫性能的效果都是有限的。為了使數據庫設計的方法走向完備，數據庫的規范化理論必須遵守。規范化理論為數據庫邏輯設計提供了理論指導和工具，在減少了數據冗余的同時節約了存儲空間，同時加快了增、刪、改的速度。

另外，在規范的數據庫邏輯設計時，還應考慮適當地破壞規范規則，即反規范化設計，來降低索引、表的數目，降低連接操作的數目，從而加快查詢速度。常用的反規范技術有增加冗余列、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，那就可以根據需要，把其它表中的這一列加進來，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，同時因為完整性問題需要增加維護表的工作量。

四、提高數據庫關系模式規范化程度

對數據庫進行關系模式規范化不僅有助于消除數據庫中的數據冗余、刪除、插入等異常出錯的可能性，而且，還使你的設計比較科學、規范，同時也使你的系統的伸縮性，以及后期維護特別容易。

3NF通常被認為在性能、擴展性和數據完整性方面達到了最好平衡。其定義為：關系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等更高層次的關系規范化，但是不是關系規范化的程序越高， 就越實用呢，就越能滿足我們的要求呢？我只能用不一定來回答，因為這要視情況而定。其實，在有些項目中是非常慎用關系模式的。因為如果規范化的程序越高，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行聯接，在查詢時就需要對多個表進行連接，而聯接時最易產生迪卡爾積，這樣查詢結果集就成幾何倍增，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行關系規范化也是必要的，這樣的例子很多。

五、運用視圖隱藏細節

我們考慮這樣的情況，當我們在進行數據庫模式設計時需要將一張大表拆分為幾張小表，而在進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，我們就要編寫復雜的SQL語句，有沒有一種機制將這幾張小表一次合并為一張虛表，然后對一張表查詢，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，其內容由查詢定義。同真實的表一樣，視圖包含一系列帶有名稱的列和行數據。但是，視圖并不在數據庫中以存儲的數據值集形式存在。行和列數據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生成。

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

總之，我們在進行數據庫設計時，一定要綜合考慮多種因素，具體問題具體分析，既要考慮當前實現的可行性，又要考慮以后的升級維護；既要減輕前臺編碼的負擔，又要讓后臺的管理簡單易行；既要讓前臺的查詢效率高，又要讓后臺的實現方便可行。數據庫設計是一項綜合性設計，決非一朝一夕之功，只有在工作、學習中多思考、多動腦、多總結、靈活運用所學知識，綜合考慮各種因素，平衡把握每個細節，這樣數據庫設計才會更加科學、合理。

參考文獻：

[1]大型數據庫技術及應用，重慶大學出版社，王越，劉加伶，李梁著。

[2]數據庫系統概論，高等教育出版社，王珊，薩師煊著。