考研复试常见问题（数据库系统概论篇）

1.如何理解数据库规范化过程/概述范式

常见的范式有1NF、2NF、3NF、BCNF，他们的规范化程度是逐步增高的

• 1NF是指数据库表的每一列都是不可分割的数据项，只要是关系型数据库都要满足1NF；
• 2NF是在1NF的基础上消除了非主属性对码的部分依赖；
• 3NF是在2NF的基础上消除了非主属性对码的传递依赖；
• BCNF是在3NF的基础上消除了主属性对码的部分依赖和传递依赖。

2.简述完整性约束条件

完整性约束条件是指数据的正确性和相容性，具体分为实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。

• 实体完整性是对主键的约束，主属性独一无二且不为空
• 参照完整性是对外键的约束，外键必须是另一个关系的主键值或者为空
• 用户自定义完整性是根据用户需求来的，例如sex字段只能取男或女

3.简述事务和事务特性

事务是一系列数据操作的集合，要么通过commit一起成功，要么通过rollback一起回滚，具有ACID性质

• A 原子性，事务是最小的操作集合，不可再分割
• C 一致性，数据库在事务执行前后都保持一致，在一致性前提下，所有事务对同一个数据的读取结果都是相同的
• I 隔离性，一个事务所做的修改在其提交之前，对其他事务是不可见的
• D 持久性，事务提交之后，所有对数据的修改都永远保存在数据库中。

4.并发性一致的问题

• 【丢失修改】T1、T2事务同时对一个数据进行修改，T1先修改，T2后修改，T2修改的覆盖了T1的修改，造成了T1事务修改的丢失。
• 【脏读】T1事务修改一个数据，但还未提交，之后T2访问了该数据，这时T1进行了回滚操作，T2再次读取数据会和第一次不同。
• 【不可重复读】T2读取了一个数据，T1对该数据进行了修改，T2再次读取，重复读取的结果不同
• 【幻读】T1读取某一个范围的数据，T2向这个范围内插入数据，T1重复读时发现结果不同了。

解决方案：通过并发控制来保证隔离，并发控制通过封锁来实现。

5.简述封锁

• 【封锁粒度】行级锁和表级锁。封锁粒度越小，发生争用可能性就越小，系统并发度越高，但消耗资源越多（包括获取锁、检查锁、释放锁），需要在锁开销和并发程度之间进行权衡
• 【封锁类型】
  • 读写锁
    • 共享锁，称读锁、S锁，加了S锁，其他程序只能读，不能写，只能加S锁，不能加X锁
    • 排它锁，称写锁、X锁，加了X锁，其他程序不能读也不能写
  • 意向锁：支持多粒度封锁，解决表锁可能和之前的行锁冲突的问题，原来加表锁之前会每行检查，看是否有行锁存在，非常耗时。现在要锁一行时先加意向锁，这样加表锁时直接进入阻塞状态，不需要一行一行的检查是否有行锁的存在
• 【封锁协议】
  • 三级封锁协议
    • 一级封锁协议：当T1修改数据时，加X锁，直到事务结束后释放X锁。
    • 二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，当T1读取数据时，加S锁，读完马上释放S锁。
    • 三级封锁协议：在二级封锁协议基础上，当T1读取数据时，加S锁，等T1事务完全结束时释放S锁。
  • 两段锁协议：将事务分成加锁阶段和解锁阶段，事务开始时就处于加锁阶段，直到遇到commit或rollback才使事务进入解锁阶段。

6.简述ER图

ER图又称实体关系图，由三部分组成：实体、属性、联系。用来进行关系型数据库系统的概念设计。

• 实体：用矩形表示，矩形框内写实体名
• 属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应实体连接起来
• 联系：用菱形表示，菱形框内写联系名称，并在无向边的两侧指明是哪种关系

ER图转换为关系模式的原则：

• 一对一：在两个实体中任选一个，添加另一个实体的主键即可
• 一对多：在多的一端添加另一端的主键
• 多对多：需要将联系转换为实体，并在该实体上加上另外两个实体的主键，作为联系实体的主键，再加上联系本身的属性即可

7.简述数据库的三级模式结构

数据库三级模式分为外模式、模式、内模式。

• 外模式，又称子模式，是数据库用户可以看到和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述，是数据库用户的数据视图，外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式
• 模式，又称概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征描述，是所有用户的公共视图，一个数据库只有一个模式
• 内模式，又称存储模式，是数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。

8.简述数据库的二级映像功能和数据独立性

数据库的二级映像分为外模式/模式、模式/内模式。
数据独立性分为逻辑独立性和物理独立性。

• 逻辑独立性：是由外模式/模式映像保证的，当模式发生改变时，DBA对外模式/模式的映射作出相应改变，使外模式保持不变，保证了数据的逻辑独立性。
• 物理独立性：是由模式/内模式映像保证的，当数据库存储结构发生变化时，DBA对模式/内模式映射作出改变，使得模式不变，保证了数据的物理独立性。

9.关系、关系模式、关系数据库的区别

• 关系：是关系模式在某一时刻的状态，关系是动态的、不稳定的，随时间变化而变化。
• 关系模式：是静态的、稳定的
• 关系数据库：是建立在关系模式的基础上，利用关系来描述现实世界。

10.简述查询优化的策略

• 如果子表达式多次出现，先将其计算结果保存起来，避免重复计算
• 选择运算尽量先做
• 尽可能指明展示列，少用*代替
• 避免在列索引上使用IS NULL和IS NOT NULL

11.简述数据字典

数据字典是对数据表中数据元素的定义和描述，目的是对数据流程图中的各个元素进行详细的说明。数据字典和数据流程图共同构成了系统的逻辑模型。

12.数据库故障恢复策略

• 事务故障恢复：由系统自动完成，反向扫描日志，对事务更新操作执行逆操作
• 系统故障恢复：由系统重启时自动完成，正向扫描日志，记录REDO队列和UNDO队列，对UNDO队列进行撤销处理，对REDO队列进行重做处理
• 介质故障恢复：重装后援副本+REDO+UNDO

登记日志文件遵循的两条原则：

• 登记次序严格按照并发事务执行的时间次序
• 必须先写日志文件，后写数据库