數(shù)據(jù)庫知識點(diǎn)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》課程習(xí)題及參考答案緒論（教材37頁）１.試述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念。答：數(shù)據(jù)：描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的種類有文字、圖形、圖像、聲音、正文等等。數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(及其開發(fā)工具)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。用于科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)。DBMS主要功能包括數(shù)據(jù)定義功能、數(shù)據(jù)操縱功能、數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理功能、數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有什么好處？答：使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的好處是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)決定的。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的好處很多，例如可以大大提高應(yīng)用開發(fā)的效率，方便用戶的使用，減輕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理人員維護(hù)的負(fù)擔(dān)等。為什么有這些好處，可以結(jié)合第5題來回答。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以大大提高應(yīng)用開發(fā)的效率。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)用程序不必考慮數(shù)據(jù)的定義、存儲和數(shù)據(jù)存取的具體路徑，這些工作都由DBMS來完成。此外，當(dāng)應(yīng)用邏輯改變，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)需要改變時(shí)，由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的改變是DBA的責(zé)任，開發(fā)人員不必修改應(yīng)用程序，或者只需要修改很少的應(yīng)用程序。從而既簡化了應(yīng)用程序的編制，又大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以減輕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理人員維護(hù)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因?yàn)镈BMS在數(shù)據(jù)庫建立、運(yùn)用和維護(hù)時(shí)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，包括數(shù)據(jù)的完整性、安全性，多用戶并發(fā)控制，故障恢復(fù)等等都由DBMS執(zhí)行。總之，使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是很多的，既便于數(shù)據(jù)的集中管理，控制數(shù)據(jù)冗余，可以提高數(shù)據(jù)的利用率和一致性，又有利于應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)。６.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能有哪些？答：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能：①數(shù)據(jù)庫定義功能；②數(shù)據(jù)存取功能；③數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理；④數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能。３.試述文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。答：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別：文件系統(tǒng)面向某一應(yīng)用程序，共享性差、冗余度大，獨(dú)立性差，紀(jì)錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)、整體無結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序自己控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向現(xiàn)實(shí)世界，共享性高、冗余度小，具有高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性，整體結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復(fù)能力。文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)系是：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù)的軟件。５.試述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，這是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一，也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。②數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是面向整個(gè)系統(tǒng)，因此可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用、用多種不同的語言共享使用。由于數(shù)據(jù)面向整個(gè)系統(tǒng)，是有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，不僅可以被多個(gè)應(yīng)用共享使用，而且容易增加新的應(yīng)用，這就使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)彈性大，易于擴(kuò)充。③數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)和二級映象功能保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有很高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。④數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)的共享，即多個(gè)用戶可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)甚至可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫中同一個(gè)數(shù)據(jù)。為此，DBMS必須提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能，包括數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)，數(shù)據(jù)的完整性檢查，并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。７.試述數(shù)據(jù)模型的概念、數(shù)據(jù)模型的作用和數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要素。答：數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫中用來對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象的工具，是數(shù)據(jù)庫中用于提供信息表示和操作手段的形式構(gòu)架。一般地講，數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的概念的集合。這些概念精確地描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成。①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合，是對系統(tǒng)的靜態(tài)特性的描述。②數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實(shí)例(值)允許進(jìn)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則，是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。③數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合，完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。８.試述概念模型的作用。答：概念模型實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。概念模型用于信息世界的建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言。定義并解釋概念模型中以下術(shù)語:實(shí)體，實(shí)體型，實(shí)體集，屬性，碼，實(shí)體聯(lián)系圖(E-R圖)答：實(shí)體客觀存在并可以相互區(qū)分的事物叫實(shí)體。實(shí)體型具有相同屬性的實(shí)體具有相同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體稱為實(shí)體型。實(shí)體集同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。屬性實(shí)體所具有的某一特性，一個(gè)實(shí)體可由若干個(gè)屬性來刻畫。碼唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。實(shí)體聯(lián)系圖E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法：?實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。?屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來。?聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型(1:1，1:n或m:n)。第二章關(guān)系數(shù)據(jù)庫（教材74頁）1.試述關(guān)系模型的三個(gè)組成部分。答：關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系完整性約束三部分組成。2.試述關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點(diǎn)和分類。答：關(guān)系數(shù)據(jù)語言可以分為三類：關(guān)系代數(shù)語言例如ISBL。關(guān)系演算語言(元組關(guān)系演算語言例如APLHA，QUEL和域關(guān)系演算語言例如QBE)。具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點(diǎn)的語言例如SQL。這些關(guān)系數(shù)據(jù)語言的共同特點(diǎn)是，具有完備的表達(dá)能力，是非過程化的集合操作語言，功能強(qiáng)，能夠嵌入高級語言中使用。定義并理解下列術(shù)語，說明它們之間的聯(lián)系與區(qū)別:1\域，關(guān)系，元組，屬性答：域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。關(guān)系在域D1，D2，…，Dn上笛卡爾積D1×D2×…×Dn的子集稱為關(guān)系，表示為R(D1，D2，…，Dn)。元組關(guān)系中的每個(gè)元素是關(guān)系中的元組。屬性關(guān)系也是一個(gè)二維表，表的每行對應(yīng)一個(gè)元組，表的每列對應(yīng)一個(gè)域。由于域可以相同，為了加以區(qū)分，必須對每列起一個(gè)名字，稱為屬性(Attribute)。（2）主碼，候選碼，外部碼答：候選碼若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標(biāo)識一個(gè)元組，則稱該屬性組為候選碼(Candidatekey)。主碼若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼，則選定其中一個(gè)為主碼(Primarykey)。外部碼設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的碼，如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外部碼(Foreignkey)，簡稱外碼?；娟P(guān)系R稱為參照關(guān)系(Referencingrelation)，基本關(guān)系S稱為被參照關(guān)系(Referencedrelation)或目標(biāo)關(guān)系(Targetrelation)。關(guān)系R和S可以是相同的關(guān)系。(3)關(guān)系模式，關(guān)系，關(guān)系數(shù)據(jù)庫答：關(guān)系模式關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式(RelationSchema)。它可以形式化地表示為R(U，D，dom，F(xiàn))。其中R為關(guān)系名，U為組成該關(guān)系的屬性名集合，D為屬性組U中屬性所來自的域，dom為屬性向域的映象集合，F(xiàn)為屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合。關(guān)系在域D1，D2，…，Dn上笛卡爾積D1×D2×…×Dn的子集稱為關(guān)系，表示為R(D1，D2，…，Dn)。關(guān)系是關(guān)系模式在某一時(shí)刻的狀態(tài)或內(nèi)容。關(guān)系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的，而關(guān)系是動態(tài)的、隨時(shí)間不斷變化的，因?yàn)殛P(guān)系操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫也有型和值之分。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型也稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，是對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述，它包括若干域的定義以及在這些域上定義的若干關(guān)系模式。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值是這些關(guān)系模式在某一時(shí)刻對應(yīng)的關(guān)系的集合，通常就稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。4.試述關(guān)系模型的完整性規(guī)則。在參照完整性中，為什么外部碼屬性的值也可以為空？什么情況下才可以為空？答：關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件。關(guān)系模型中可以有三類完整性約束：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。參見教材在參照完整性中，外部碼屬性的值可以為空，它表示該屬性的值尚未確定。但前提條件是該外部碼屬性不是其所在關(guān)系的主屬性。例如，在下面的“學(xué)生”表中，“專業(yè)號”是一個(gè)外部碼，不是學(xué)生表的主屬性，可以為空。其語義是，該學(xué)生的專業(yè)尚未確定。學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡)專業(yè)(專業(yè)號，專業(yè)名)而在下面的“選修”表中的“課程號”雖然也是一個(gè)外部碼屬性，但它又是“選修”表的主屬性，所以不能為空。因?yàn)殛P(guān)系模型必須滿足實(shí)體完整性。課程(課程號，課程名，學(xué)分)選修(學(xué)號，課程號，成績)6.等值連接與自然連接的區(qū)別是什么？答：自然連接(Naturaljoin)是一種特殊的等值連接，它要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且要在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。第三章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL（教材127頁）1.試述SQL語言的特點(diǎn)。答：①綜合統(tǒng)一，SQL語言集數(shù)據(jù)定義語言DDL、數(shù)據(jù)操縱語言DML、數(shù)據(jù)控制語言DCL的功能于一體。②高度非過程化，用SQL語言進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，只要提出“做什么”，而無須指明“怎么做”，因此無需了解存取路徑，存取路徑的選擇以及SQL語句的操作過程由系統(tǒng)自動完成。③面向集合的操作方式，SQL語言采用集合操作方式，不僅操作對象、查找結(jié)果可以是元組的集合，而且一次插入、刪除、更新操作的對象也可以是元組的集合。④以同一種語法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式，SQL語言既是自含式語言，又是嵌入式語言。作為自含式語言，它能夠獨(dú)立地用于聯(lián)機(jī)交互的使用方式，也能夠嵌入到高級語言程序中，供程序員設(shè)計(jì)程序時(shí)使用。⑤語言簡捷，易學(xué)易用。2.試述SQL的定義功能。答：SQL的數(shù)據(jù)定義功能包括定義表、定義視圖和定義索引。SQL語言使用CREATETABLE語句定義建立基本表；ALTERTABLE語句修改基本表定義，DROPTABLE語句刪除基本表；建立索引使用CREATEINDEX語句建立索引，DROPINDEX語句刪除索引表；SQL語言使用CREATEVIEW命令建立視圖，DROPVIEW語句刪除視圖。6.什么是基本表？什么是視圖？兩者的區(qū)別和聯(lián)系是什么？答：基本表是本身獨(dú)立存在的表，在SQL中一個(gè)關(guān)系就對應(yīng)一個(gè)表。視圖是從一個(gè)或幾個(gè)基本表導(dǎo)出的表。視圖本身不獨(dú)立存儲在數(shù)據(jù)庫中，是一個(gè)虛表。即數(shù)據(jù)庫中只存放視圖的定義而不存放視圖對應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)仍存放在導(dǎo)出視圖的基本表中。視圖在概念上與基本表等同，用戶可以如同基本表那樣使用視圖，可以在視圖上再定義視圖。7.試述視圖的優(yōu)點(diǎn)。答：(1)視圖能夠簡化用戶的操作。(2)視圖使用戶能以多種角度看待同一數(shù)據(jù)。(3)視圖對重構(gòu)數(shù)據(jù)庫提供了一定程度的邏輯獨(dú)立性。(4)視圖能夠?qū)C(jī)密數(shù)據(jù)提供安全保護(hù)。8.所有的視圖是否都可以更新？為什么？答：不是。視圖是不實(shí)際存儲數(shù)據(jù)的虛表，因此對視圖的更新，最終要轉(zhuǎn)換為對基本表的更新。因?yàn)橛行┮晥D的更新不能唯一地有意義地轉(zhuǎn)換成對相應(yīng)基本表的更新，所以，并不是所有的視圖都是可更新的。9.哪類視圖是可以更新的，哪類視圖是不可更新的？各舉一例說明。答：基本表的行列子集視圖一般是可更新的。如教材3.5.3中的例1。若視圖的屬性來自集函數(shù)、表達(dá)式，則該視圖肯定是不可以更新的。如教材3.5.3中的S_G視圖。第四章數(shù)據(jù)庫安全性(148頁)1.什么是數(shù)據(jù)庫的安全性？答：數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄漏、更改或破壞。2.數(shù)據(jù)庫安全性和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性有什么關(guān)系？答：安全性問題不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所獨(dú)有的，所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有這個(gè)問題。只是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)集中存放，而且為許多最終用戶直接共享，從而使安全性問題更為突出。系統(tǒng)安全保護(hù)措施是否有效是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)庫的安全性和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性，包括計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等的安全性，是緊密聯(lián)系、相互支持的，因此在討論數(shù)據(jù)庫的安全性之前首先討論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全性的一般問題。10.為什么強(qiáng)制存取控制提供了更高級別的數(shù)據(jù)庫安全性？答：強(qiáng)制存取控制（MAC）是對數(shù)據(jù)本身進(jìn)行密級標(biāo)記，無論數(shù)據(jù)如何復(fù)制，標(biāo)記與數(shù)據(jù)是一個(gè)不可分的整體，只有符合密級標(biāo)記要求的用戶才可以操縱數(shù)據(jù)庫，從而提供了更高級別的安全性。4.試述CC評估保證級劃分的基本內(nèi)容。答：CC的文本由三部分組成，三個(gè)部分相互依存，缺一不可。第一部分是“簡介和一般模型”，介紹CC中的有關(guān)術(shù)語、基本概念和一般模型以及與評估有關(guān)的一些框架，CC的附錄部分主要介紹“保護(hù)輪廓”和“安全目標(biāo)”的基本內(nèi)容。第二部分是安全功能要求，列出了一系列功能組件、子類和類。具體來說有11類，分別是安全審計(jì)、通信、密碼支持、用戶數(shù)據(jù)保護(hù)、標(biāo)識和鑒別、安全管理、隱私、TSF保護(hù)、資源利用、TOE訪問、可信路徑和信道。這11大類分為66個(gè)子類，由135個(gè)組件構(gòu)成。第三部分是安全保證要求，列出了一系列保證組件、子類和類，包括7個(gè)類，分別是配置管理、交付和運(yùn)行、開發(fā)、指導(dǎo)性文檔、生命周期支持、測試、脆弱性評定。這7個(gè)大類分為26個(gè)子類，由74個(gè)組件構(gòu)成。另外，第三部分中根據(jù)系統(tǒng)對安全保證要求的支持情況提出了評估保證級，并定義了保護(hù)輪廓PP和安全目標(biāo)ST的評估準(zhǔn)則，用于對PP和ST的評估。5.試述實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法和技術(shù)。答：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法和技術(shù)有：(1)用戶標(biāo)識和鑒別：該方法由系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識自己的名字或身份。每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，由系統(tǒng)進(jìn)行核對，通過鑒定后才提供系統(tǒng)的使用權(quán)。(2)存取控制：通過用戶權(quán)限定義和合法權(quán)檢查確保只有合法權(quán)限的用戶訪問數(shù)據(jù)庫，所有未被授權(quán)的人員無法存取數(shù)據(jù)。例如C2級中的自主存取控制(DAC)，B1級中的強(qiáng)制存取控制(MAC)。(3)視圖機(jī)制：為不同的用戶定義視圖，通過視圖機(jī)制把要保密的數(shù)據(jù)對無權(quán)存取的用戶隱藏起來，從而自動地對數(shù)據(jù)提供一定程度的安全保護(hù)。(4)審計(jì)：建立審計(jì)日志，把用戶對數(shù)據(jù)庫的所有操作自動記錄下來放入審計(jì)日志中，DBA可以利用審計(jì)跟蹤的信息，重現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有狀況的一系列事件，找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時(shí)間和內(nèi)容等。(5)數(shù)據(jù)加密：對存儲和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，從而使得不知道解密算法的人無法獲知數(shù)據(jù)的內(nèi)容。6.什么是數(shù)據(jù)庫中的自主存取控制方法和強(qiáng)制存取控制方法？答：在自主存取控制中，用戶對于不同的數(shù)據(jù)庫對象有不同的存取權(quán)限，不同的用戶對同一對象也有不同的權(quán)限，而且用戶還可將其擁有的存取權(quán)限傳授給其他用戶。因此自主存取控制非常靈活。在強(qiáng)制存取控制中每一個(gè)，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫對象被標(biāo)以一定的密級，每一個(gè)用戶也被授予某一個(gè)級別的許可證。對于任意一個(gè)對象，只有具有合法許可證的用戶才可以存取。強(qiáng)制存取控制因此也相對比較嚴(yán)格。11.理解并解釋MAC機(jī)制中主體、客體、敏感度標(biāo)記的含義。答：主體是系統(tǒng)中的活動實(shí)體，既包括DBMS所管理的實(shí)際用戶，也包括代表用戶的各進(jìn)程?？腕w是系統(tǒng)中的被動實(shí)體，是受主體操縱的，包括文件、基本表、索引、視圖等。對于主體和客體，DBMS為它們每個(gè)實(shí)例指派一個(gè)敏感度標(biāo)記。敏感度標(biāo)記被分成若干級別，例如絕密、機(jī)密、可信、公開等。主體的敏感度標(biāo)記稱為許可證級別，客體的敏感度標(biāo)記稱為密級。13.什么是數(shù)據(jù)庫的審計(jì)功能，為什么要提供審計(jì)功能？答：審計(jì)功能是指DBMS的審計(jì)模塊在用戶對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行操作的同時(shí)把所有操作自動記錄到系統(tǒng)的審計(jì)日志中。因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)的安全保護(hù)措施都不是完美無缺的，蓄意盜竊破壞數(shù)據(jù)的人總可能存在。利用數(shù)據(jù)庫的審計(jì)功能，DBA可以根據(jù)審計(jì)跟蹤的信息，重現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有狀況的一系列事件，找出非法存取數(shù)據(jù)的人、時(shí)間和內(nèi)容等。第五章數(shù)據(jù)庫完整性（教材164頁）1.什么是數(shù)據(jù)庫的完整性？答：數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和相容性。2.數(shù)據(jù)庫的完整性概念與數(shù)據(jù)庫的安全性概念有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：數(shù)據(jù)的完整性和安全性是兩個(gè)不同的概念，但是有一定的聯(lián)系。前者是為了防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯(cuò)誤信息的輸入和輸出，即所謂垃圾進(jìn)垃圾出(GarbageInGarbageOut)所造成的無效操作和錯(cuò)誤結(jié)果。后者是保護(hù)數(shù)據(jù)庫防止惡意的破壞和非法的存取。也就是說，安全性措施的防范對象是非法用戶和非法操作，完整性措施的防范對象是不合語義的數(shù)據(jù)。3.什么是數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件？可分為哪幾類？答：完整性約束條件是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的語義約束條件。一般可以分為六類：靜態(tài)列級約束、靜態(tài)元組約束、靜態(tài)關(guān)系約束、動態(tài)列級約束、動態(tài)元組約束、動態(tài)關(guān)系約束。4.RDBMS的完整性控制機(jī)制應(yīng)具有哪些功能？答：RDBMS的完整性控制機(jī)制應(yīng)具有三個(gè)方面的功能：(1)定義功能，即提供定義完整性約束條件的機(jī)制。(2)檢查功能，即檢查用戶發(fā)出的操作請求是否違背了完整性約束條件。(3)違約反應(yīng)：如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件，則采取一定的動作來保證數(shù)據(jù)的完整性。5.RDBMS在實(shí)現(xiàn)參照完整性時(shí)需要考慮哪些方面？答：RDBMS在實(shí)現(xiàn)參照完整性時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面：①外碼是否可以接受空值②刪除被參照關(guān)系的元組時(shí)的考慮，這時(shí)系統(tǒng)可能采取的作法有三種：(a)級聯(lián)刪除(CASCADES)(b)受限刪除(RESTRICTED)(c)置空值刪除(NULLIFIES)③在參照關(guān)系中插入元組時(shí)的問題，這時(shí)系統(tǒng)可能采取的作法有：(a)受限插入(b)遞歸插入④修改關(guān)系中主碼的問題一般是不能用UPDATE語句修改關(guān)系主碼的。如果需要修改主碼值，只能先刪除該元組，然后再把具有新主碼值的元組插入到關(guān)系中。如果允許修改主碼，首先要保證主碼的唯一性和非空，否則拒絕修改。然后要區(qū)分是參照關(guān)系還是被參照關(guān)系。7.關(guān)系系統(tǒng)中，當(dāng)操作違反實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性約束條件時(shí)，一般是如何分別進(jìn)行處理的？答：對于違反實(shí)體完整性和用戶定義的完整性的操作一般都采用拒絕執(zhí)行的方式進(jìn)行處理。而對于違反參照完整性的操作，并不都是簡單地拒絕執(zhí)行，有時(shí)要根據(jù)應(yīng)用語義執(zhí)行一些附加的操作，以保證數(shù)據(jù)庫的正確性。具體的處理可以參見上面第5題或《概論》10.2中相應(yīng)部分。第六章關(guān)系數(shù)據(jù)理論（教材195頁）1．理解并給出下列術(shù)語的定義：函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、候選碼、主碼、外碼、全碼。答：函數(shù)依賴設(shè)R(U)是一個(gè)關(guān)系模式，U是R的屬性集合，X和Y是U的子集。對于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，如果r中不存在兩個(gè)元組，它們在X上的屬性值相同，而在Y上的屬性值不同，則稱"X函數(shù)確定Y"或"Y函數(shù)依賴于X"，記作X→Y。完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴在R（U）中，如果X→Y，并且對于X的任何一個(gè)真子集X，都有X→Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴;若X→Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對X部分函數(shù)依賴;候選碼、主碼設(shè)K為R(U，F(xiàn))中的屬性或?qū)傩越M合，若K→U則K為R的候選碼。若候選碼多于一個(gè)，則選定其中的一個(gè)為主碼。外碼：關(guān)系模式R中屬性或?qū)傩越MX并非R的碼，但X是另一個(gè)關(guān)系模式的碼，則稱X是R的外部碼也稱外碼。全碼整個(gè)屬性組是碼，稱為全碼(All-key)。5.試舉出三個(gè)多值依賴的實(shí)例。答：(1)關(guān)系模式MSC(M,S,C)中，M表示專業(yè)，S表示學(xué)生，C表示該專業(yè)的必修課。假設(shè)每個(gè)專業(yè)有多個(gè)學(xué)生，有一組必修課。設(shè)同專業(yè)內(nèi)所有學(xué)生的選修的必修課相同，實(shí)例關(guān)系如下。按照語義對于M的每一個(gè)值Mi，S有一個(gè)完整的集合與之對應(yīng)而不問C取何值，所以M→→S。由于C與S的完全對稱性，必然有M→→C成立。MSCM1S1C1M1S1C2M1S2C1M1S2C2………………(2)關(guān)系模式ISA（I,S,A）中，I表示學(xué)生興趣小組，S表示學(xué)生，A表示某興趣小組的活動項(xiàng)目。假設(shè)每個(gè)興趣小組有多個(gè)學(xué)生，有若干活動項(xiàng)目。每個(gè)學(xué)生必須參加所在興趣小組的所有活動項(xiàng)目，每個(gè)活動項(xiàng)目要求該興趣小組的所有學(xué)生參加。按照語義有I→→S，I→→A成立。(3)關(guān)系模式RDP(R,D,P)中，R表示醫(yī)院的病房，D表示責(zé)任醫(yī)務(wù)人員，P表示病人。假設(shè)每個(gè)病房住有多個(gè)病人，有多個(gè)責(zé)任醫(yī)務(wù)人員負(fù)責(zé)醫(yī)治和護(hù)理該病房的所有病人。按照語義有R→→D，R→→P成立。第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（教材234頁）1.試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程。答：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程為：(1)需求分析(2)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(3)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(4)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)(5)數(shù)據(jù)庫實(shí)施(6)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)這是一個(gè)完整的實(shí)際數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。不僅包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫本身，還包括數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。2.試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的各個(gè)階段上的設(shè)計(jì)描述。答：各階段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：(1)需求分析：準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）。(2)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。(3)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進(jìn)行優(yōu)化。(4)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法）。(5)數(shù)據(jù)庫實(shí)施：設(shè)計(jì)人員運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行。(6)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)：在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中對其進(jìn)行評價(jià)、調(diào)整與修改。3.試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分形成的數(shù)據(jù)庫模式。答：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級模式，即：在概念設(shè)計(jì)階段形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式，在本篇中就是E-R圖；在邏輯設(shè)計(jì)階段將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式；然后在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(View)，形成數(shù)據(jù)的外模式；在物理設(shè)計(jì)階段，根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。概念模式是面向用戶和設(shè)計(jì)人員的，屬于概念模型的層次；邏輯模式、外模式、內(nèi)模式是DBMS支持的模式，屬于數(shù)據(jù)模型的層次?？梢栽贒BMS中加以描述和存儲。4.試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。答：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)既是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)又是一項(xiàng)龐大的工程項(xiàng)目。其主要特點(diǎn)有：(1)數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件（技術(shù)與管理的界面）的結(jié)合。(2)從軟件設(shè)計(jì)的技術(shù)角度看，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合，也就是說，整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來。5.需求分析階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？調(diào)查的內(nèi)容是什么？答：需求分析階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。調(diào)查的內(nèi)容是“數(shù)據(jù)”和“處理”，即獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求：(1)信息要求。指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)。由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)。(2)處理要求。指用戶要完成什么處理功能，對處理的響應(yīng)時(shí)間有什么要求，處理方式是批處理還是聯(lián)機(jī)處理。(3)安全性與完整性要求。6.數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用是什么？答：數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容通常包括：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程五個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲的邏輯內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典的作用：數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，在需求分析階段建立，是下一步進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完善。（注意，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段形成的數(shù)據(jù)字典與后面講到的數(shù)據(jù)字典不同，后者是DBMS關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，當(dāng)然兩者是有聯(lián)系的）。7.什么是數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)？試述其特點(diǎn)和設(shè)計(jì)策略。答：概念結(jié)構(gòu)是信息世界的結(jié)構(gòu)，即概念模型，其主要特點(diǎn)是：(1)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求。是對現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型。(2)易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。(3)易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對概念模型修改和擴(kuò)充。(4)易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略通常有四種：(1)自頂向下。即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化；(2)自底向上。即首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)；(3)逐步擴(kuò)張。首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)；(4)混合策略。即將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。8.什么叫數(shù)據(jù)抽象？試舉例說明。答：數(shù)據(jù)抽象是對實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。如分類這種抽象是：定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的“ismemberof”的語義。在E-R模型中，實(shí)體型就是這種抽象。例如在學(xué)校環(huán)境中，李英是老師，表示李英是教師類型中的一員，則教師是實(shí)體型，李英是教師實(shí)體型中的一個(gè)實(shí)體值，具有教師共同的特性和行為：在某個(gè)系某個(gè)專業(yè)教學(xué)，講授某些課程，從事某個(gè)方向的科研。9.試述數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性和設(shè)計(jì)步驟。答：重要性：數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，將在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求首先抽象為概念結(jié)構(gòu)，以此作為各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，從而能更好地、更準(zhǔn)確地用某一DBMS實(shí)現(xiàn)這些需求。設(shè)計(jì)步驟：概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有多種，其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法，該方法的設(shè)計(jì)步驟通常分為兩步：第1步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖，第2步是集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)。11.什么是數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？試述其設(shè)計(jì)步驟。答：數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟為：(1)將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型；(2)將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；(3)對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。10.為什么要視圖集成？視圖集成的方法是什么？答：在對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般采用自底向上的設(shè)計(jì)方法，把繁雜的大系統(tǒng)分解子系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)各個(gè)子系統(tǒng)的局部視圖，然后通過視圖集成的方式將各子系統(tǒng)有機(jī)的融合起來，綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總視圖。這樣設(shè)計(jì)清晰，由簡到繁。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)的，因此數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是整個(gè)系統(tǒng)。因此必須進(jìn)行視圖集成，使得數(shù)據(jù)庫能被全系統(tǒng)的多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。一般說來，視圖集成可以有兩種方式：(1)多個(gè)分E-R圖一次集成；(2)逐步集成，用累加的方式一次集成兩個(gè)分E-R圖。無論采用哪種方式，每次集成局部E-R圖時(shí)都需要分兩步走：(1)合并。解決各分E-R圖之間的沖突，將各分E-R圖合并起來生成初步E-R圖。(2)修改和重構(gòu)。消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。第十章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)（教材289頁）1.試述事務(wù)的概念及事務(wù)的四個(gè)特性。答：事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做要么全不做,是一個(gè)不可分割的工作單位。事務(wù)具有四個(gè)特性：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)和持續(xù)性(Durability)。這個(gè)四個(gè)特性也簡稱為ACID特性。原子性事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。一致性事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。隔離性一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。持續(xù)性持續(xù)性也稱永久性(Permanence)，指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。為什么事務(wù)非正常結(jié)束時(shí)會影響數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性，舉例說明。答：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫所做修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時(shí)數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀態(tài)。例如某工廠的庫存管理系統(tǒng)中，要把數(shù)量為Q的某種零件從倉庫1移到倉庫2存放。則可以定義一個(gè)事務(wù)T，T包括兩個(gè)操作；Q1=Q1-Q，Q2=Q2+Q。如果T非正常終止時(shí)只做了第一個(gè)操作，則數(shù)據(jù)庫就處于不一致性狀態(tài)，庫存量無緣無故少了Q。3.數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？答：因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免的，這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)?；謴?fù)子系統(tǒng)的功能是：把數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（亦稱為一致狀態(tài)或完整狀態(tài)）。4.數(shù)據(jù)庫運(yùn)行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分以下幾類：(1)事務(wù)內(nèi)部的故障；(2)系統(tǒng)故障；(3)介質(zhì)故障；(4)計(jì)算機(jī)病毒。事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行；介質(zhì)故障和計(jì)算機(jī)病毒破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。5.據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)有哪些？答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和登錄日志文件是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生故障，利用轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫后備副本和日志文件就可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到故障前的某個(gè)一致性狀態(tài)。6.數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲的意義是什么？試比較各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲方法。答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中采用的基本技術(shù)。所謂轉(zhuǎn)儲即DBA定期地將數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個(gè)磁盤上保存起來的過程。當(dāng)數(shù)據(jù)庫遭到破壞后可以將后備副本重新裝入，將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲時(shí)的狀態(tài)。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)時(shí)進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲操作。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲簡單，但必須等待正運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束才能進(jìn)行。同樣，新的事務(wù)必須等待轉(zhuǎn)儲結(jié)束才能執(zhí)行。顯然，這會降低數(shù)據(jù)庫的可用性。動態(tài)轉(zhuǎn)儲指轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改。動態(tài)轉(zhuǎn)儲可克服靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的缺點(diǎn)，它不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束，也不會影響新事務(wù)的運(yùn)行。但是，轉(zhuǎn)儲結(jié)束時(shí)后援副本上的數(shù)據(jù)并不能保證正確有效。因?yàn)檗D(zhuǎn)儲期間運(yùn)行的事務(wù)可能修改了某些數(shù)據(jù)，使得后援副本上的數(shù)據(jù)不是數(shù)據(jù)庫的一致版本。為此，必須把轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立日志文件(logfile)。這樣，后援副本加上日志文件就能得到數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。轉(zhuǎn)儲還可以分為海量轉(zhuǎn)儲和增量轉(zhuǎn)儲兩種方式：海量轉(zhuǎn)儲每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫。增量轉(zhuǎn)儲每次只轉(zhuǎn)儲上一次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)。從恢復(fù)角度看，使用海量轉(zhuǎn)儲得到的后備副本進(jìn)行恢復(fù)一般說來更簡單些。但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實(shí)用更有效。7.什么是日志文件？為什么要設(shè)立日志文件？答：(1)日志文件是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。(2)設(shè)立日志文件的目的是：進(jìn)行事務(wù)故障恢復(fù)；進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)；協(xié)助后備副本進(jìn)行介質(zhì)故障恢復(fù)。8.登記日志文件時(shí)為什么必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫？答：把對數(shù)據(jù)的修改寫到數(shù)據(jù)庫中和把表示這個(gè)修改的日志記錄寫到日志文件中是兩個(gè)不同的操作。有可能在這兩個(gè)操作之間發(fā)生故障，即這兩個(gè)寫操作只完成了一個(gè)。如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在運(yùn)行記錄中沒有登記這個(gè)修改，則以后就無法恢復(fù)這個(gè)修改了。如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，在恢復(fù)時(shí)只不過是多執(zhí)行一次UNDO操作，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性。所以一定要先寫日志文件，即首先把日志記錄寫到日志文件中，然后寫數(shù)據(jù)庫的修改。9.針對不同的故障，試給出恢復(fù)的策略和方法。（即如何進(jìn)行事務(wù)故障的恢復(fù)？系統(tǒng)故障的恢復(fù)？介質(zhì)故障恢復(fù)？）答：事務(wù)故障的恢復(fù)：事務(wù)故障的恢復(fù)是由DBMS自動完成的，對用戶是透明的。DBMS執(zhí)行恢復(fù)步驟是：(1)反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作。(2)對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫。(3)繼續(xù)反向掃描日志文件，做同樣處理。(4)如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記，該事務(wù)故障的恢復(fù)就完成了。系統(tǒng)故障的恢復(fù)：系統(tǒng)故障可能會造成數(shù)據(jù)庫處于不一致狀態(tài)：①是未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能已寫入數(shù)據(jù)庫。②是已提交事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新可能還留在緩沖區(qū)，沒來得及寫入數(shù)據(jù)庫。因此恢復(fù)操作就是要撤銷(UNDO)故障發(fā)生時(shí)未完成的事務(wù)，重做(REDO)已完成的事務(wù)。系統(tǒng)的恢復(fù)步驟是：(1)正向掃描日志文件，找出在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù)隊(duì)列（REDO隊(duì)列）和未完成的事務(wù)隊(duì)列（UNDO隊(duì)列）。(2)對撤銷隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行UNDO處理。進(jìn)行UNDO處理的方法是：反向掃描日志文件，對每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”（BeforeImage）寫入數(shù)據(jù)庫。(3)對重做隊(duì)列中的各個(gè)事務(wù)進(jìn)行REDO處理。進(jìn)行REDO處理的方法是：正向掃描日志文件，對每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”（AfterImage）寫入數(shù)據(jù)庫。介質(zhì)故障的恢復(fù)：介質(zhì)故障是最嚴(yán)重的一種故障?；謴?fù)方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。具體過程是：(1)DBA裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時(shí)刻最近的轉(zhuǎn)儲副本），使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到轉(zhuǎn)儲時(shí)的一致性狀態(tài)。(2)DBA裝入轉(zhuǎn)儲結(jié)束時(shí)刻的日志文件副本。(3)DBA啟動系統(tǒng)恢復(fù)命令，由DBMS完成恢復(fù)功能，即重做已完成的事務(wù)。10.什么是檢查點(diǎn)記錄？檢查點(diǎn)記錄包括哪些內(nèi)容？答：檢查點(diǎn)記錄就是在日志文件中增加一類新的記錄，增加一個(gè)重新開始文件，并讓恢復(fù)子系統(tǒng)在登錄日志文件期間動態(tài)地維護(hù)日志。檢查點(diǎn)記錄的內(nèi)容包括：①建立檢查點(diǎn)時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單；②這些事務(wù)最近一個(gè)日志記錄的地址。11.具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)？答：利用日志技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時(shí)，恢復(fù)子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務(wù)需要REDO，哪些事務(wù)需要UNDO。一般來說，需要檢查所有日志記錄。這樣做有兩個(gè)問題：①是搜索整個(gè)日志將耗費(fèi)大量的時(shí)間。②是很多需要REDO處理的事務(wù)實(shí)際上已經(jīng)將它們的更新操作結(jié)果寫到數(shù)據(jù)庫中了，恢復(fù)子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費(fèi)了大量時(shí)間。檢查點(diǎn)技術(shù)就是為了解決這些問題。12.試述使用檢查點(diǎn)方法進(jìn)行恢復(fù)的步驟。答：檢查點(diǎn)方法的恢復(fù)步驟：①從重新開始文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄在日志文件中的地址，由該地址在日志文件中找到最后一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。②由該檢查點(diǎn)記錄得到檢查點(diǎn)建立時(shí)刻所有正在執(zhí)行的事務(wù)清單ACTIVE-LIST。這里建立兩個(gè)事務(wù)隊(duì)列：(1)UNDO-LIST：需要執(zhí)行undo操作的事務(wù)集合；(2)REDO-LIST：需要執(zhí)行redo操作的事務(wù)集合；把ACTIVE-LIST暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列，REDO隊(duì)列暫為空。③從檢查點(diǎn)開始正向掃描日志文件(1)如有新開始的事務(wù)Ti，把Ti暫時(shí)放入U(xiǎn)NDO-LIST隊(duì)列；(2)如有提交的事務(wù)Tj，把Tj從UNDO-LIST隊(duì)列移到REDO-LIST隊(duì)列，直到日志文件結(jié)束；④對UNDO-LIST中的每個(gè)事務(wù)執(zhí)行UNDO操作,對REDO-LIST中每個(gè)事務(wù)執(zhí)行REDO操作。13.什么是數(shù)據(jù)庫鏡像？它有什么用途？答：數(shù)據(jù)庫鏡像即根據(jù)DBA的要求，自動把整個(gè)數(shù)據(jù)庫或者其中的部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個(gè)磁盤上。每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時(shí)，DBMS自動把更新后的數(shù)據(jù)復(fù)制過去，即DBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。數(shù)據(jù)庫鏡像的用途有：①是用于數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。當(dāng)出現(xiàn)介質(zhì)故障時(shí)，可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用，同時(shí)DBMS自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)，不需要關(guān)閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本。②是提高數(shù)據(jù)庫的可用性。在沒有出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)一個(gè)用戶對某個(gè)數(shù)據(jù)加排它鎖進(jìn)行修改時(shí)，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖。第十一章并發(fā)控制（教材305頁）1.在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制？并發(fā)控制技術(shù)能保證事務(wù)的哪些特性？答：數(shù)據(jù)庫是共享資源，通常有許多個(gè)事務(wù)同時(shí)在運(yùn)行。當(dāng)多個(gè)事務(wù)并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時(shí)就會產(chǎn)生同時(shí)讀取和/或修改同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā)操作不加控制就可能會存取和存儲不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機(jī)制。并發(fā)控制技術(shù)可以保證事務(wù)的隔離性和一致性。2.并發(fā)操作可能會產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致？用什么方法能避免各種不一致的情況？答：并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復(fù)讀和讀“臟”數(shù)據(jù)。(1)丟失修改（LostUpdate）兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了（覆蓋了）T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改被丟失。(2)不可重復(fù)讀（Non-RepeatableRead）不可重復(fù)讀是指事務(wù)T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新操作，使T1無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。(3)讀“臟”數(shù)據(jù)（DirtyRead）讀“臟”數(shù)據(jù)是指事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤銷，這時(shí)T1已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，T2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，則T2讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。避免不一致性的方法和技術(shù)就是并發(fā)控制。最常用的并發(fā)控制技術(shù)是封鎖技術(shù)。也可以用其他技術(shù)，例如在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用時(shí)間戳方法來進(jìn)行并發(fā)控制。3.什么是封鎖？基本的封鎖類型有幾種？試述它們的含義。答：封鎖就是事務(wù)T在對某個(gè)數(shù)據(jù)對象例如表、記錄等操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其他的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。封鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù)?；镜姆怄i類型有兩種：排它鎖(ExclusiveLocks，簡稱X鎖)和共享鎖(ShareLocks，簡稱S鎖)。排它鎖又稱為寫鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務(wù)都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。共享鎖又稱為讀鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A但不能修改A，其他事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其他事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改。4.什么是封鎖協(xié)議？不同級別的封鎖協(xié)議的主要區(qū)別是什么？答：在運(yùn)用封鎖技術(shù)對數(shù)據(jù)加鎖時(shí)，要約定一些規(guī)則。例如，在運(yùn)用X鎖和S鎖對數(shù)據(jù)對象加鎖時(shí)，要約定何時(shí)申請X鎖或S鎖、何時(shí)釋放封鎖等。這些約定或者規(guī)則稱為封鎖協(xié)議(LockingProtocol)。對封鎖方式約定不同的規(guī)則，就形成了各種不同的封鎖協(xié)議。不同級別的封鎖協(xié)議，例如《概論》中介紹的三級封鎖協(xié)議，三級協(xié)議的主要區(qū)別在于什么操作需要申請封鎖，何時(shí)申請封鎖以及何時(shí)釋放鎖（即持鎖時(shí)間的長短）。一級封鎖協(xié)議事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對其加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。二級封鎖協(xié)議一級封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖，讀完后即可釋放S鎖。三級封鎖協(xié)議一級封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。5.什么是活鎖？試述活鎖的產(chǎn)生原因和解決方法。答：如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2又請求封鎖R，于是T2等待。T3也請求封鎖R，當(dāng)T1釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準(zhǔn)了T3的請求，T2仍然等待。然后T4又請求封鎖R，當(dāng)T3釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)又批準(zhǔn)了T4的請求……T2有可能永遠(yuǎn)等待，這就是活鎖的情形?；铈i產(chǎn)生的原因是當(dāng)一系列封鎖不能按照其先后順序執(zhí)行時(shí)，就可能導(dǎo)致一些事務(wù)無限期等待某個(gè)封鎖，從而導(dǎo)致活鎖。避免活鎖的簡單方法是采用先來先服務(wù)的策略。當(dāng)多個(gè)事務(wù)請求封鎖同一數(shù)據(jù)對象時(shí)，封鎖子系統(tǒng)按請求封鎖的先后次序?qū)κ聞?wù)排隊(duì)，數(shù)據(jù)對象上的鎖一旦釋放就批準(zhǔn)申請隊(duì)列中第一個(gè)事務(wù)獲得鎖。8.什么樣的并發(fā)調(diào)度是正確的調(diào)度？答：可串行化（Serializable）的調(diào)度是正確的調(diào)度。可串行化的調(diào)度的定義：多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時(shí)的結(jié)果相同，我們稱這種調(diào)度策略為可串行化的調(diào)度。6.什么是死鎖？請給出預(yù)防死鎖的若干方法。答：如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R1，T2封鎖了數(shù)據(jù)R2，然后T1有請求封鎖R2，因T2已封鎖了R2于是T1等待T2釋放R2上的鎖。接著T2又申請封鎖R1，因T1已封鎖了R1，T2也只能等待T1釋放R1上的鎖。這樣就出現(xiàn)了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2兩個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)不能結(jié)束，形成死鎖。在數(shù)據(jù)庫中，產(chǎn)生死鎖的原因是兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)都已封鎖了一些數(shù)據(jù)對象，然后又都請求已被其他事務(wù)封鎖的數(shù)據(jù)加鎖，從而出現(xiàn)死等待。防止死鎖的發(fā)生其實(shí)就是要破壞產(chǎn)生死鎖的條件。預(yù)防死鎖通常有兩種方法：(1)一次封鎖法要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則就不能繼續(xù)執(zhí)行。(2)順序封鎖法預(yù)先對數(shù)據(jù)對象規(guī)定一個(gè)封鎖順序，所有事務(wù)都按這個(gè)順序?qū)嵭蟹怄i。不過，預(yù)防死鎖的策略不大適合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)。7.請給出檢測死鎖發(fā)生的一種方法，當(dāng)發(fā)生死鎖后如何解除死鎖？答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般采用允許死鎖發(fā)生，DBMS檢測到死鎖后加以解除的方法。DBMS中診斷死鎖的方法與操作系統(tǒng)類似，一般使用超時(shí)法或事務(wù)等待圖法。超時(shí)法是：如果一個(gè)事務(wù)的等待時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)限，就認(rèn)為發(fā)生了死鎖。超時(shí)法實(shí)現(xiàn)簡單，但有可能誤判死鎖，事務(wù)因其他原因長時(shí)間等待超過時(shí)限時(shí)，系統(tǒng)會誤認(rèn)為發(fā)生了死鎖。若時(shí)限設(shè)置得太長，又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)死鎖發(fā)生。DBMS并發(fā)控制子系統(tǒng)檢測到死鎖后，就要設(shè)法解除。通常采用的方法是選擇一個(gè)處理死鎖代價(jià)最小的事務(wù)，將其撤消，釋放此事務(wù)持有的所有鎖，使其他事務(wù)得以繼續(xù)運(yùn)行下去。當(dāng)然，對撤銷的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復(fù)。9.不同封鎖協(xié)議與系統(tǒng)一致性級別的關(guān)系是什么？答：不同的封鎖協(xié)議對應(yīng)不同的一致性級別。一級封鎖協(xié)議可防止丟失修改，并保證事務(wù)T是可恢復(fù)的。在一級封鎖協(xié)議中，對讀數(shù)據(jù)是不加S鎖的，所以它不能保證可重復(fù)讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)。二級封鎖協(xié)議除防止了丟失修改，還可進(jìn)一步防止讀“臟”數(shù)據(jù)。在二級封鎖協(xié)議中，由于讀完數(shù)據(jù)后立即釋放S鎖，所以它不能保證可重復(fù)讀。在三級封鎖協(xié)議中，無論是讀數(shù)據(jù)還是寫數(shù)據(jù)都加長鎖，即都要到事務(wù)結(jié)束時(shí)才釋放封鎖。所以三級封鎖協(xié)議除防止了丟失修改和不讀“臟”數(shù)據(jù)外，還進(jìn)一步防止了不可重復(fù)讀。10.試述兩段鎖協(xié)議的概念。答：兩段鎖協(xié)議是指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。(1)在對任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作之前，首先要申請并獲得對該數(shù)據(jù)的封鎖；(2)在釋放一個(gè)封鎖之后，事務(wù)不再申請和獲得任何其他封鎖?！皟啥巍钡暮x是，事務(wù)分為兩個(gè)階段：第一階段是獲得封鎖，也稱為擴(kuò)展階段。在這階段，事務(wù)可以申請獲得任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類型的鎖，但是不能釋放任何鎖。第二階段是釋放封鎖，也稱為收縮階段。在這階段，事務(wù)釋放已經(jīng)獲得的鎖，但是不能再申請任何鎖。13.為什么要引進(jìn)意向鎖？意向鎖的含義是什么？答：引進(jìn)意向鎖是為了提高封鎖子系統(tǒng)效率。該封鎖子系統(tǒng)支持多種封鎖粒度。原因是：在多粒度封鎖方法中一個(gè)數(shù)據(jù)對象可能以兩種方式加鎖—顯式封鎖和隱式封鎖。因此系統(tǒng)在對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時(shí)不僅要檢查該數(shù)據(jù)對象上有無（顯式和隱式）封鎖與之沖突；還要檢查其所有上級結(jié)點(diǎn)和所有下級結(jié)點(diǎn)，看申請的封鎖是否與這些結(jié)點(diǎn)上的（顯式和隱式）封鎖沖突；顯然，這樣的檢查方法效率很低。為此引進(jìn)了意向鎖。意向鎖的含義是：對任一個(gè)結(jié)點(diǎn)加鎖時(shí)，必須先對它的上層結(jié)點(diǎn)加意向鎖。例如事務(wù)T要對某個(gè)元組加X鎖，則首先要對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖。換言之，對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖，表示它的后裔結(jié)點(diǎn)—某個(gè)元組擬（意向）加X鎖。引進(jìn)意向鎖后，系統(tǒng)對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時(shí)不必逐個(gè)檢查與下一級結(jié)點(diǎn)的封鎖沖突了。例如，事務(wù)T要對關(guān)系R加X鎖時(shí)，系統(tǒng)只要檢查根結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫和R本身是否已加了不相容的鎖（如發(fā)現(xiàn)已經(jīng)加了IX，則與X沖突），而不再需要搜索和檢查R中的每一個(gè)元組是否加了X鎖或S鎖。14.試述常用的意向鎖：IS鎖，IX鎖，SIX鎖。答：IS鎖如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加IS鎖，表示它的后裔結(jié)點(diǎn)擬（意向）加S鎖。例如，要對某個(gè)元組加S鎖，則要首先對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IS鎖IX鎖如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加IX鎖，表示它的后裔結(jié)點(diǎn)擬（意向）加X鎖。例如，要對某個(gè)元組加X鎖，則要首先對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖。SIX鎖如果對一個(gè)數(shù)據(jù)對象加SIX鎖，表示對它加S鎖，再加IX鎖，即SIX=S+IX。第十二章數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（教材330頁）1.試述DBMS的基本功能？答：DBMS主要是實(shí)現(xiàn)對共享數(shù)據(jù)有效的組織、管理和存取。其基本功能有：(1)數(shù)據(jù)庫定義功能；(2)數(shù)據(jù)存取功能；(3)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理功能；(4)數(shù)據(jù)組織、存儲和管理功能；(5)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能；(6)其他功能。2.試述DBMS四種進(jìn)程組織方案，并分析各種方案的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。答：DBMS四種進(jìn)程組織方案是：N方案N個(gè)DB用戶應(yīng)用程序?qū)?yīng)N個(gè)用戶進(jìn)程，DBMS作為應(yīng)用程序的子程序被連入用戶應(yīng)用程序中。因此這種方案也稱為連入式方案。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中共有N個(gè)進(jìn)程。2N方案每個(gè)用戶進(jìn)程有一個(gè)DBMS進(jìn)程為之服務(wù)，因此N個(gè)用戶進(jìn)程就有N個(gè)DBMS進(jìn)程，共2N個(gè)進(jìn)程。N+1方案N個(gè)用戶進(jìn)程僅有一個(gè)DBMS進(jìn)程為它們服務(wù)，因此共N+1個(gè)進(jìn)程，共N+1個(gè)進(jìn)程。N+M方案用M個(gè)DBMS進(jìn)程為N個(gè)用戶進(jìn)程提供服務(wù)，一般M小于N。3.理解并解釋下列術(shù)語的含義：進(jìn)程、任務(wù)、“輕權(quán)”進(jìn)程、線程、線索。答：進(jìn)程操作系統(tǒng)中的核心概念，進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程。進(jìn)程既是資源分配的最小單位也是操作系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。任務(wù)在單處理器系統(tǒng)中任務(wù)與進(jìn)程是類似的概念。隨著多處理器系統(tǒng)以及并行計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)程概念被進(jìn)一步細(xì)劃為任務(wù)（Task）與線程（Thread）的概念。任務(wù)是申請資源的基本單位，而線程是調(diào)度和運(yùn)行的基本單位。輕權(quán)進(jìn)程線程又被稱為“輕權(quán)”或“輕量”進(jìn)程。線索是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的概念，它借鑒了操作系統(tǒng)中“線程”的概念：整個(gè)DBMS可以看作是一個(gè)Task，當(dāng)有一個(gè)用戶申請數(shù)據(jù)庫服務(wù)時(shí)，Task分配多個(gè)Thread為之服務(wù)，多個(gè)Thread并行工作，共享資源。一般地講，DBMS中的線索是DBMS的一個(gè)執(zhí)行流。4.什么是DBMS的多線索機(jī)制？有什么優(yōu)點(diǎn)？答：DBMS借鑒了操作系統(tǒng)中“線程”的概念和技術(shù)，在DBMS的實(shí)現(xiàn)中采用多線索機(jī)制。一般地講，DBMS中的線索是DBMS的一個(gè)執(zhí)行流，它服務(wù)于整個(gè)DBMS系統(tǒng)或DBMS中的某個(gè)用戶；DBMS服務(wù)器響應(yīng)客戶請求是通過為每個(gè)用戶創(chuàng)建線索（而不是創(chuàng)建進(jìn)程）來完成的。DBMS的各個(gè)線索能在邏輯上并行執(zhí)行；它們共存于一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程中，共享DBMS的所有資源，如數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)和CPU時(shí)間；線索是DBMS的調(diào)度單位，服務(wù)器進(jìn)程能按一定的調(diào)度算法調(diào)度用戶請求。與進(jìn)程相比，線索具有以下優(yōu)點(diǎn)：線索比進(jìn)程占用較少的系統(tǒng)資源，如內(nèi)存(3)線索切換開銷較小(2)線索調(diào)度比較靈活，可控制性強(qiáng)(4)線索間通信簡便5.DBMS由哪些主要的程序模塊組成？答：DBMS主要的程序模塊有：(1)數(shù)據(jù)定義模塊(2)數(shù)據(jù)操縱模塊(3)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理方面的程序模塊(4)數(shù)據(jù)庫組織、存儲和管理方面的程序模塊(5)數(shù)據(jù)庫建立、維護(hù)和其他方面的程序模塊6.RDBMS的語言處理層是如何處理一個(gè)DDL語句的？答：對DDL語句，語言處理層首先把它翻譯成內(nèi)部表示，然后把它存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典中。7.試述RDBMS的語言處理層處理一個(gè)DML語句的大致過程。答：先對DML語句進(jìn)行詞法分析和語法分析，并把外部關(guān)系名、屬性名轉(zhuǎn)換為內(nèi)部名。然后，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中的內(nèi)容進(jìn)行查詢檢查，包括審核用戶的存取權(quán)限和完整性檢查。接下來對查詢進(jìn)行優(yōu)化。最后將DML語句轉(zhuǎn)換成一串可執(zhí)行的存取動作的這一過程。8.什么是處理DML語句的解釋方法和預(yù)編譯方法？答：解釋方法直到執(zhí)行前，數(shù)據(jù)庫DML語句都以原始字符串的形式保存。當(dāng)執(zhí)行到該語句是，才利用解釋程序去完成全部過程，同時(shí)予以執(zhí)行。該方法通過盡量推遲束縛過程來贏得數(shù)據(jù)獨(dú)立性。預(yù)編譯方法在用戶提交DML語句之后，在運(yùn)行之前對它進(jìn)行翻譯處理，保存產(chǎn)生好的可執(zhí)行代碼。當(dāng)需要運(yùn)行時(shí)，取出保存的可執(zhí)行代碼加以執(zhí)行。9.試述數(shù)據(jù)存取層主要的子系統(tǒng)及其功能。答：數(shù)據(jù)存取層的功能子系統(tǒng)有：①記錄存取、事務(wù)管理子系統(tǒng)提供按某個(gè)屬性值直接取一個(gè)元組和順序取一個(gè)元組的存取原語。②日志登記子系統(tǒng)與事務(wù)管理子系統(tǒng)相配合，完成RDBMS對事務(wù)和數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)任務(wù)，把事務(wù)開始、回滾、提交；對元組的插入、刪除、修改；對索引記錄的插入、刪除、修改等沒一個(gè)操作作為一個(gè)日志記錄存入日志文件中。③控制信息管理模塊利用專門的數(shù)據(jù)區(qū)登記不同記錄類型以及不同存取路徑的說明信息和控制信息。這些信息是存取元組和管理事務(wù)的依據(jù)。它提供對數(shù)據(jù)字典中說明信息的讀取、增加、刪除和修改操作。④排序/合并子系統(tǒng)完成對關(guān)系元組的重新排序以達(dá)到用戶所要求的有序輸出，加速關(guān)系運(yùn)算的中間步驟。⑤存取路徑維護(hù)子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)執(zhí)行插入、刪除、修改操作的同時(shí)對相應(yīng)的存取路徑進(jìn)行維護(hù)。10.操作系統(tǒng)中也有并發(fā)控制問題，為什么DBMS還要并發(fā)控制機(jī)制？答：操作系統(tǒng)提供的封鎖機(jī)制和DBMS的封鎖機(jī)制在封鎖對象，封鎖對象的狀態(tài)，封鎖的粒度，及封鎖的類型上存在很大的差別，操作系統(tǒng)的封鎖機(jī)制不能直接應(yīng)用在DBMS中，DBMS必須重新設(shè)計(jì)，來滿足復(fù)雜的封鎖需求。12.DBMS中為什么要設(shè)置系統(tǒng)緩沖區(qū)？答：設(shè)立系統(tǒng)緩沖區(qū)的原因：①是為了把存儲層以上DBMS各系統(tǒng)成分和實(shí)在的外存設(shè)備隔離，外存設(shè)備的變更不會影響這些系統(tǒng)，使DBMS具有設(shè)備獨(dú)立性。②是為了提高效率。DBMS利用系統(tǒng)緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)。當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)首先到緩沖區(qū)中查找。只有當(dāng)緩沖區(qū)中不存在該數(shù)據(jù)時(shí)才真正從外存讀入該數(shù)據(jù)所在的頁面。當(dāng)要寫回一元組到數(shù)據(jù)庫中時(shí)，系統(tǒng)并不把它立即寫回外存，僅把該元組所在的緩沖區(qū)頁面作一標(biāo)志，表示可以釋放。只有當(dāng)該用戶事務(wù)結(jié)束或緩沖區(qū)已滿需要調(diào)入新頁時(shí)才按一定的淘汰策略把緩沖區(qū)中已有釋放標(biāo)志的頁面寫回外存。這樣可以減少I/O次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。13.數(shù)據(jù)庫中要存儲和管理的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括哪些方面？答：數(shù)據(jù)庫中存儲四個(gè)方面的數(shù)據(jù)：(1)數(shù)據(jù)描述，即數(shù)據(jù)的外模式、模式、內(nèi)模式；(2)數(shù)據(jù)本身；(3)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；(4)存取路徑。這四個(gè)方面的數(shù)據(jù)內(nèi)容都要采用一定的方式組織、存儲起來。第十三章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展（教材350頁）2.試述數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展過程。答：(1)數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的三個(gè)發(fā)展階段應(yīng)該按照數(shù)據(jù)模型的進(jìn)展來界定。按照數(shù)據(jù)模型的進(jìn)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以相應(yīng)地分為三個(gè)發(fā)展階段。(2)數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷了格式化數(shù)據(jù)模型（包括層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型）、關(guān)系數(shù)據(jù)模型兩個(gè)階段，以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型為代表的非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的階段。(3)同學(xué)們可以從每一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征、代表性系統(tǒng)、主要成就、優(yōu)點(diǎn)和不足來了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展過程。層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型雖然分別為層次模型和網(wǎng)狀模型，但實(shí)質(zhì)上層次模型是網(wǎng)狀模型的特例。它們都是格式化模型。它們從體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫語言到數(shù)據(jù)存儲管理均具有共同特征，是第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持關(guān)系模型。關(guān)系模型不僅簡單、清晰，而且有關(guān)系代數(shù)作為語言模型，有關(guān)系數(shù)據(jù)理論作為理論基礎(chǔ)。因此，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有形式基礎(chǔ)好、數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)、數(shù)據(jù)庫語言非過程化等特色，標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展到了第二代。第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型雖然描述了現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的