数据快照的原理和应用
前言
一、应用存储产品时遇到的问题
随着电子商务的发展，数据在企业中的作用越来越重要，越来越多的企业开始关注存储产品以及备份方案。在应用这些存储产品时会遇到以下的问题：
1.备份速度的问题：
随着业务的不断发展，数据越来越多，更新越来越快，在休息时间来不及备份如
此多的内容，在工作时间备份又会影响系统性能。
2．操作简单化的问题：
数据备份应用于不同领域，进行数据备份的操作人员也处于不同的层次。操作的简单与否直接影响操作的效果和数据的安全。
3.保护数据一致性的问题：
有些关键性的任务是要 24 小时不停机运行的，在备份的时候，有一些文件可能
仍然处于打开的状态。
4.容错的问题:
数据备份损坏了，怎样在最短的时间恢复它。
二、解决方法
为提高数据存储的安全性和高效率，保护企业的数据，数据快照技术（Flash copy, Snapshot, Point-in-time-copy）是其中比较成熟的技术之一。数据快照技术是一种保留某一时刻数据映像的技术，其保留的影像被称为快照（即 Snapshot）。数据快照的真实含义是: 用最短的时间和最低的消耗实现文件系统的备份，创作出您数据的"影子"图象，你可以象操作原始数据一样对其进行读取或写入。因此，采用数据快照技术给数据拍照，你能在进行备份、下载数据仓库或者转移数据的同时，保证应用不受影响而继续运行。使用真实的数据结果，你甚至能更开发和测试应用程序。IBM 的FlashCopy、HDS的 Shadow Image 软件都是使用快照技术来实现快速复制或备份的。
1．数据快照功能可以在数秒钟内建立拷贝，供备份应用所用。
举个例子：一个企业的数据量很大，而且应用昼夜不停，作一次磁带备份需要24 个小时。现在要求备份 9 月 18 日 0 点 0 分时的数据。如果用传统的在线备份方法，备份下来的数据开始时是0 点 0 分时的，最后的数据是 24 点 0 分时的，数据的前后一致性受到了挑战。利用数据快照技术，配合普通的备份软件是这样实现的：通过图形的管理界面发出做快照的命令，快照功能会自动寻找没有数据改变的时刻进行拷贝，几秒钟之后拷贝生成。再使用备份软件对该拷贝进行备份。24 小时后这个备份过程结束。所有的数据都是一个瞬间的，数据的一致性得到了保证。
2．利用数据快照的映像可以在数秒钟内把数据恢复到做快照的时间点，还允许系统管理员选择性地迅速恢复受损或被删文件。
举个例子：张三不小心把一个重要的文件夹彻底删除了，现在想要恢复。利用先前通过快照做的拷贝，把相应的文件夹拷回来即可。
3．数据快照的功能还有很多用处，比如现在需要一份最新的生产数据来做新系统的测试或者提供决策支持和数据分析所用，而系统又不能停机，使用磁带备份恢复一份数据时间又很长。这样的情况可以利用数据快照的备份功能在任一时间点建立快照拷贝，利用拷贝的数据进行测试和分析，不会影响系统的正常使用。
4．企业里虽然有了磁带备份，但是万一磁介质坏了，某些数据还是读不出来，如果有了快照生成的数据拷贝，相当于为数据做了双保险。
数据快照的原理和应用
一、数据快照基本原理
基本原理
这是正常情况下的文件系统在存储上的示意图：（如下）
文件系统描述就是一系列的指针，记录着磁盘上的数据块的逻辑关系。
现在假设你在上午 10:00 生成一个数据快照，那么在 10：00 这个时刻，快照功能要
做 3 件事：
1.把文件系统描述复制一份。
2.在磁盘空闲空间创建一个缓冲区。
3.在文件系统写操作中增加一个判断（图中没体现），就是判断应用是否是第一次
修改数据
在 10：00 以后，当有应用要修改数据块时，快照功能就把原来的数据块保留入缓冲区，同时把数据快照的访问入口转而指向缓冲区。
这样就生成了一个数据快照，通过快照入口访问到的就是 10：00 的数据。而同时，
应用程序仍然可以在文件系统上读写。也就是说，在应用不停的情况下，得到了一个 10：
00 的静态数据
数据快照中常用术语
以下列出了讨论数据快照技术中用到的术语：
主卷----磁盘的一个逻辑分区，存储特殊程序和成套程序的原始信息。
影像卷（快照卷）----磁盘的一个逻辑分区，存储已改变的时点数据或原
始主卷的完全映像。
卷对----由主卷和与其对应的影像卷组成，每一卷对由一个位图支持。
三重镜像----在已有的被保护的数据实现镜像后连接第三镜像卷（RAID1),
这是用以实现数据快照的方法之一。
位图----文件或磁盘物理分区，用以保存主卷和影卷之间的数据的当前状
态。
同步化----在影像卷上创建与主卷完全相同的复件或映像的过程。
完全的再同步----完全的磁盘复制，这是同步化操作中耗时最长的过程。
大多数情况下，影像卷按照主卷同步化，但有时主卷也可以按照影像卷
同步化。
快速再同步化----仅复制与数据日志相关的磁盘块从而降低了同步化时
间。
二．数据快照技术
数据快照是对在特殊时点（point in time）“复制”的数据的映像。以下是创
建数据快照的三种主要技术：
中断镜像----时点到达之前对数据创建并存储完全物理复制
按需复制----时点到达之后对数据进行完全物理复制
虚拟映象----时点到达的时刻，对数据进行虚拟的，非物理的复制。
这每一种技术伴有响应更新的选择能使之充分利用时间实现后来的时点。一般
说来，主数据和时点映象会有软件跟踪以实现有选择的刷新而不会执行费时又费力
的完全磁盘一磁盘复制。
1）中断镜像
EMC TIME FINDER 和 HDS Shadow Image 就是采用中断镜像方法实现数据快照的
产品。这一方法要求附属的镜像卷和主数据卷相联系（主卷自身可能被RAIDI 实现镜像，因此“三重镜像”）。利用中断镜像，数据能够在时点来临之前不断地复制到“第三镜像”中。
以下是使用“中断镜像”技术的典型过程：
●创建数据的附属镜象
在要求时点复制之前，一个新的镜卷与主卷相联系。接着，主卷的内含在后台
被复制到新镜之中。然后，附加镜像将调整与主卷一致。附属镜卷也会得到与主卷
一致的更新数据，以保证同步继续，在三途径镜卷中，子系统的存储设备对每一次
写入将受到 3 次输入/输出操作。
●使附属镜卷与主卷脱离
如果要创建一个能为后续程序所进入的时点映象。人们必须不时的暂停更新镜
卷并中断镜象。换句话说。分离第三镜卷将中断主卷与附属卷的同步性，使时点复
制独立出去。中断之后，附属镜像在时点保存了快速抽点的主数据，并且仅对主卷
进行刷新。
图：分离附属镜像
独立镜卷与主卷的再同步
分离之后，随着原程序和PIT 程序的独立运行，主卷和独立镜
卷的各自影像而逐渐大相径庭。这就是所谓的非同步化。再同步是这样一个过程：它能使一个影像又一次变成它所对应的信息的“克隆”。依据时点复初始化过程的不同，再同步技术分为好几类。2）按需复制
IBM Flash Copy 和 Sun Stor Edge Instant Image 是采用了按需复制技术的产品。按需复制与中断镜象有一些不同。最明显的是一旦完成全卷复制，就没有必要再继续对镜像源源不断地写入和复制而造成额外的资源开销。和中断镜像技术一样，一旦具备了时点独立卷的初始条件，按需复制就开始运行了。其后，每一次PIT 影像需要刷新的时候，只需进行新增数据的再同步。这种方法对降低在存储匹配影像中必不可少的 I/O 的时间将有望发挥极大潜力。
因为按需复制并非通过三镜技术而实现，所以它常灵活地用在主卷和时点影像被保护的场合下。作为预防，主卷应常常由不同级别的 RAID所保护。时点影像能被有选择地自由的保护，在大多数情况下，RAID 保护无须和主机相匹配。
当复制进行的时候按需复制技术需要记载正被写入主卷的数据的始发地址。当时点已经到达时它还需要被告知复制已经完成，因此，复制期间的失误将导致无意义的时点映象。以下就是使用按需复制技术的典型过程。
创建数据复件
在创建时后，开始从主磁盘向影像磁盘进行全卷复制。复制工作由后台控制。
与复制工作一起，主卷的要求写入引起了主块当前内容向对应影像磁盘的复制。这一方法保证了在主数据进行更多的修改时时点映像得以保护。
图 2-2 按需复制
获得时点复件
虽然复制技术处于进步阶段，但诸如Sun Stor Edge 瞬时映像技术却在复制行业伊始那一刻起就提出时点映像的准确描述。对未经复制的时点块进行读取的要求导致了对它的复制。后台复制又一次接管此项工作。一旦按需复制完毕，一个独宜的主数据的物理复件就产生了。
复件与主卷的再同步：
Sun StorEdgeTM 瞬时映像等产品，在按需复制启动时，就开始跟踪主卷当前映像与主卷内容之间的不同。这就用到了记分牌。软件参考记分牌并且仅复制变化了的块，这样，新的时点映像就产生了。
3）虚拟映象
IBM FlashCopy 和 Sun StorEdge Instant Image 是采用了按需复制技术的产品。中断镜像和按需复制方法在得到时点复件时都将产生一个完全独立的物理映像。相比之下，称作虚拟映象的选择性技术，包括了一个独立映象，其普通的非改变的内容可为主程序和时点用户所共享。因此，虚拟映象依赖于主卷，而只有主像与时点像的不同处才存入独立的物理区域中。
理想中，这种最优化技术省时省力并能提高得到时点映像的能力。程序在频繁更新卷中狭窄区域以保持映像的规整性中付出的代价很大以外行的眼光看，虚拟映像似乎是一个在主程序变化时时点信息赖以藏身的独立映像。事实上，虚拟映像能够通过一个含有指向两个独立的物理区域的指针的伪卷而得以实现。一个区域里仅是主卷里的不变的块，另一个是在主卷内容更新前收集它们的原始状态，就象时点用户使虚拟映像发生的任何变化一样。
当主卷被更新的时候，时点技术被用来保存独立的虚拟映像的假象。任何新的对主卷的写入要求都首先引发当前内容向相应的时点变化区域复制。这项技术保证了不会因主卷的新近修改而影响时点内容。
这种方法所需要的附加存储器的数量依赖于在Point-in-time 建立后主卷和虚拟映像更新的数量。
以下是应用虚拟技术的典型步骤
创建虚拟映像
在选定的时点开始创建虚拟映像，从这一时点开始，更新主卷和快速转储卷的场所将被记录下来。
在 8pm 创建时点（虚拟映像和主卷开始时相等）
图：创建虚拟映像
访问虚拟映像
指针跟踪数据的物理地址。当访问虚拟映像的时候，指针和PIT 变化区用来服
务于修改主数据。
在 8pm 后的虚拟映像（主卷数据已被更新）
图：访问虚拟景象
原程序访问主卷和副程序访问虚拟映像之间将会发生冲突。换句话说，用这种方法原程序的运行将受到影响。
压缩而减少容量
应用压缩技术，可以使用来从主卷抓取 copy-on-writes 并更新快速转储卷的附加空间压缩到记录区中。应用压缩的虚拟映像可以用最少的附加存储实现时点解决方案
虚拟映像与主卷的再同步
这种情况下，虚拟映像与主卷的再同步是通过创建一个新的虚拟映像而实现的。
为了创建这个新的虚拟映像，需要在 PIT 的变化区中安置指针。
4）创建时点复合映像
中断镜像，按需复制和虚拟映像技术都支持着时点复合映像的创建。它们可支持以下方面：在独立的时点创建 PIT 的第二映像
在同一时点创建 PIT 的复合映像
为了给任意的 PIT 映像提供迅速的再同步，每一个映像必须有独立的数据日志。由于这一点难以作到，所以大多数产品仅仅支持最后时点映像的快速再同步。
再同步方法通常使用以下三种再同步方法：
●完全同步化
●数据日志的再同步
●更新数据的再同步
后两种方法依赖于更新的数据日志缩小再同步的视窗
完全再同步
完全再同步实质上是完全的磁盘对磁盘的复制。当没有快速再同步的方法或者目标卷处于未知状态的情况下使用这一方法。
图：完全再同步（磁盘对磁盘的复制）
主卷和镜像分离时的数据记录
减少再同步时间的方法之一是记录时点创建后发生的数据变化。如图 2-6，记录和计分板（位
向量）是两个公认的降低再同步时间的方法。记录抓取新写入日志的内容，与此同时，记分板跟踪变化数据的位置。
记录
图：记录和记分板（位向量）
记录擅长按到达顺序收集变化数据。但是，记录的空间可能会因为不适当地记录第三镜像和主卷的分离而耗尽。
记分板设置指针指向在分离发生之后而变更的磁盘位置。不同的间隔尺寸，例如每 128K 字节一比特，将使记分板的空间减至最少。紧凑的记分板在一开始就被分配，记录时就不会有溢出的危险。但不会尝试按照到达顺序跟踪。
再同步的日志：
数据日志的再同步可以比作积累写入的回放以防止映像失效。适当地设计。再同步由于被记录，所以可以被中断而不会给目标的一致性带来严重后果。（即：信息会稍微滞后一些，但仍然有条不紊）
依据记分板更新再同步
记分板再同步来自于工作运行的观点，它不仅节省了空间，而且节省了时间，这对于磁盘对磁盘的复制以及记录方法都至关重要。这种优化技术起源于仅传送最终更新数据到地址，而不像其以前的方法那样。因为先前对同一区域的读写已被覆盖，没有必要传送它们，通过记分板更新再同步必须完全确保目标数据的一致性，因为复制顺序有可能与原始记录顺序不一致。
如果镜像与主卷时间达好几个小时，并且有大面积的数据更新，那么记分板和数据日志，所提供的返加数据返回数据就越来越少，磁盘对磁盘的复制因而可能变得高效迅捷起来
5）不同的数据快照方法的优缺点
中断镜像
EMC TIME FINDER 和 HITACHI Date Systems shadow Image 就是采用中断镜像方法实现时点快速转储的产品。中断镜像的优点在于它能立即得到时点映像，并且因为创建了一个独立的数据复件，主程序不会因辅助程序存取、使用时点映像而受到影响，独立的数据复件通常还支持复合时点映像和存储于其它子系统存储器的时点映像。
当同一盘组中的两块硬盘同时发生故障时：
数据得到保护
故障发生瞬时因原数据的丢
失而彻底丧失，在非快照生成
时间数据得不到任何保护。
“中断镜像”的不足之处在于它耗费存储资源，并且在生成镜像时因为要保持附加镜像的同步性，软件开销也随之增加。
按需复制
IBM Concurrent Copy（IBM 同时复制）和Sun Stor Edge Instant Image (SunStor Edge 瞬时映像)是采用按需复制技术的产品，按需复制技术的优点在于它不会引起有关维持镜像的软件开销，与中断镜像技术一样，主程序不会因辅助程序使用时点映像而受影响。另外，它也支持复合时点映像和位于其它子系统存储器的映像。
“按需复制”的不足之处在于它，在复制过程中，会发生某些难以觉察的错误，从而导致复件有可能不完整（之所以有这种可能性是因为复制过程发生在时点创建之后）。但是，这种情况极少发生并且事先有所准备；一旦确定有出错条件，将会有新的时点创建出来。
虚拟映像
IBM Snoop Shot (IBM 快速抓取)和Sun StorEdge Instant Image (Sun StorEdge
瞬时映像)是采用“虚拟映象”技术的产品。
“虚拟映像”的优点在于它运行时通常只需要比其它方法少得多的存储。另外
它还具有快速抓取的能力，不会产生与镜像有关的资源开销，并能够创建复合快速
抓取映像。
“虚拟映像”主要的缺陷在于原程序会因副程序使用快速抓取映像而遭受影响。
三、HDS数据备份快照Shadow Image原理和应用
数据备份快照Shadow Image与指针方式（例如Snap）的快照不同，是将全部数据进行实时复制的备份。
Shadow Image 最初的设计目的是在Ｙ２Ｋ解决方案测试时将数据备份，所以它是卷到卷的完全的数据备份，之后进行了开发。
ShadowImage 快写照支持工作方式
●同一个系统内支持多至9 个Open 平台及多至3 个IBM S/390 平台。
●允许用户同时复制内部磁盘系统的逻辑卷LVI 与逻辑单元LUN，而不中断客户服务、停
顿超时，或影响用户关键业务的性能。
●拷贝后LVI 与LUN 仍有RAID 保护，即时的拷贝可用于数据备份、应用测试等工作。
●在持续进行正常操作的时候可重新同步，减少数据复制的请求，提高系统使用率。
●HDS ShadowImage 实时快写照数据支持7X24 小时服务环境，同时实现同一系统内的数据
双备份（通过切换定义和数据恢复）
●可从目标拷贝再重新同步拷贝，可维护最多20 份关键数据的拷贝。
●支持同一磁盘系统内数据双份保护。
●所有数据在HDS RAID 0+1 和RAID5 保护下
ShadowImage 快速备份工作示意图
现在的Shadow Image 允许在一个存储器内同时最多生成多达９个子备份卷。使一个存储设备中可以同时有１０个同步的数据卷。所有备份工作都在存储器内部进行，不消耗任何主机资源。
其中被应用卷在正常工作状态下作为主卷备份到其他的目的卷，此时各目的卷处于实时备份状态，不可以被访问。
当需要对备份卷进行访问或应用时，可自动设置一个或多个固定时间，也可以手动设置：
●将前端应用停止，停止主卷与目的卷的备份。
●对目的卷进行操作。
●操作后恢复。
过程如下：
在使用时，必须保证主卷和目的卷处于不同的，但空间完全系统的逻辑卷，即如果计划生成２
个备份就必须在存储配置设置中划分三个空间相同的逻辑卷。再进行Shadow Image 的设置。这样，在本地存储器中，数据得到完整的备份，并可以逆向恢复，保证数据的安全。
用ShadowImage 备份快速恢复数据。
生产卷与备份卷是同步生成，在生产卷故障时可利用备份卷迅速恢复数据的应用。
四、IBM FlashCopy原理和应用
（IBM 网站《ESS FlashCopy 与快速数据库备份》）
IBM ESS FlashCopy 是一种磁盘设备上的硬件数据复制功能，复制过程是一种逻辑数据复制处理，通常只需几秒钟就能完成，所以源数据很快就可以从数据复制的锁定中解除出来，让正在使用这些数据的生产系统能继续运行下去，而真正的物理数据复制处理随后以后台处理来进行。这一类产品主要用于大规模生产系统，尤其是不能间断的关键业务系统中，如大型数据中心的数据库系统。
目前FlashCopy 最主要用于大型数据库的大量数据复制，特别适合那些有前台联机处理系统和后台批处理系统两套系统同时运行的用户，他们为了让这两套系统不相互影响，分别设置了一个用于前台处理的联机数据库和一个用于后台批处理的数据库，开始批处理时把联机数据复制到后台。使用FlashCopy 就可以在短时间内把数据从联机数据库中复制到后台的批处理数据库中，开始处理量极大的批处理作业，前台联机处理受影响的时间很短。
这种复制方案在有着明显优点的同时，也有很严格的限制，即为了保证100%的数据一致性，一个复制处理单元中涉及的所有磁盘组都必须在某一时刻保证绝对不会发生任何数据写操作，使复制系统以这一时刻的数据为基础来复制，这一点对于所有同类产品都是一样的。对于数据库服务器而言，必须要执行特定的命令和操作，暂时禁止往磁盘上的数据写操作，所以使用FlashCopy 的数据复制功能还需要系统管理员的配合，通常需要编写一个命令文件，执行所有必需的操作。
ESS FlashCopy 功能简介
ESS FlashCopy 是一种快速的数据复制系统，基于源数据某一时刻的状态，把大量的数据在短时间内复制到目标数据系统中。所谓快速只是指逻辑数据复制过程通常在几秒钟内完成，所以正在使用源数据的生产系统只受到很轻微的影响。真正的物理复制过程在后台进行，物理复制过程进行期间源数据和复制目标数据都能被应用程序使用，即前台联机处理系统和后台批处理系统可以同时运行，使用不同的数据具体来说，FlashCopy 有两个选项，COPY 和NOCOPY，根据业务应用性质的不同而选择使用，下面分别详细描述这两类应用环境及FlashCopy 的使用。
COPY 选项的FlashCopy 应用
带COPY 选项的FlashCopy 产生一份物理的数据复制，与源数据系统在某一时刻的状态完全一致，复制的数据存储在磁盘设备上，通常会被这些应用使用：
1. 生产系统的数据备份，即要定期保存生产系统某一时刻的完整状态与数据。
2. 有多个后台应用系统要反复地使用复制的数据备份，始报表程序等。
3. 后台应用系统使用数据备份的访问量极高，如数据挖掘系统等。
总之，只要应用具有这些特点，就需要使用一份真正的数据复制，应用FlashCopy的COPY 选项所需的磁盘空间是需要复制的源数据量的总和。
下图表示使用FlashCopy 的COPY 选项时的系统结构，从生产系统中产生一份真实的物理复制，供后台的应用程序如报表程序、数据仓库系统等使用。
NOCOPY 选项的FlashCopy 应用
如果应用系统访问数据量或访问频度很低，就不需要使用物理的数据复制，只需要
访问生产系统中某一时刻的完整数据，可以使用NOCOPY 选项，这一选项不会产生源数据的物理复制。例如后台发出的状态检查/查询请求，只需要访问少量的数据；又如后台的磁带备份程序，从前台读取数据后即备份到磁带中不再使用，都属于这一类应用。
图下图表示使用NOCOPY 选项的FlashCopy 系统结构，由于没有物理的数据复制产生，所以后台应用I/O 请求都被转发到源数据组上。
NOCOPY 选项只需要不多的磁盘空间来作磁盘索引和写操作的缓冲区，不需要完成整的数据镜像空间，通常不会超过源数据量的20%。具体所需的空间大小由复制数据卷上的修改频率和使用时间跨度（即从产生复制到删除复制的时间）决定。
NOCOPY 选项的FlashCopy 系统还有一个特别的用法，即构造有限度的数据库共享系统。一般来说，共享数据库系统的配置和使用是极为复杂而且昂贵的，很多数据库产品的基本选项都不提供这种功能。但在特殊的情况下，为了不增加生产系统服务器的负载，用户会希望能把一些复杂的查询应用或统计报表应用放到另一台单独的机器上运行，或者为这台机器配置较高的CPU 和较多的内存，以提高这些应用的效率，这些应用要求使用当前最新的数据，而不是一份复制。这时能使用生产数据库的一个数据“映像”就很有用了，NOCOPY 选项正好能满足这种要求，只需FlashCopy 定时地执行数据库设备的
NOCOPY 复制，就能在这台独立于生产服务器的机器上，用很短的时间产生一个准数据库，供查询应用使用。用这种方法把数据复制到多台服务器上，就能并行执行多个复杂的查询/统计应用。
-下图表示用一个数据复制来产生一个数据库映象的系统结构。值得注意的是所有对共享数据的I/O 请求最终仍然会转发到源数据库的磁盘上，在映象数据库系统上获得的数据并不是完全实时更新的，只是由上一次NOCOPY 复制操作获得的当时的生产系统数据的复制，所以在数据库映象上只能执行受限制的应用系统功能。
用IBM FlashCopy 快速数据库备份
使用FlashCopy 的技术要求
使用磁盘的硬件复制功能可以实现快速的数据库备份，技术上有这些具体要求：
1. 在硬件复制操作执行的过程中，一个数据库服务器（或实例）拥有的所有hdisk
（如果使用SDD 则相应为vpath）上不能有任何写操作，这是为了保证被复制数
据的数据一致性。逻辑硬件复制操作一般只用几秒钟就可以完成。
2. 为了保证复制过程中不会发生写操作，系统管理员要在操作系统、应用服务器（如CICS）或数据库服务器等层次采取相应措施来禁止写操作的发生，具体措施有：
●把操作系统设为静止状态；
●停止CICS 服务器或把所有CICS 事务设置为不可用；
●停止数据库服务器，或把数据库设为只读方式；
把数据库服务器设为特殊的状态，禁止在磁盘级别上的写操作如Oracle 的热备份状态，Sybase 的静止状态）。这样做可以让不能中止的应用程序不间断运行。
3．系统管理员要事先编写一套操作命令文件，完成禁止数据库写操作、错误状态检查与开始数据复制等一系列操作。
要注意的是，这些技术要求是与具体的磁盘设备或复制技术无关，必须保证没有数据库的写操作，不管是IBM 的FlashCopy，还是其他存储设备厂商，做法都是一样的。
举例来说，下面一段是从EMC 的文档中摘录出来，关于做Oracle 数据库复制时TimeFinder 要满足的先决条件：
“EMC TimeFinder 数据库要求”
1. 预先设定一套操作方法和执行命令文本，作错误条件检查，以防止发生可能破坏数据库一致性的人为操作错误。
2. 只有满足以下条件才能分割BCV 设备：
●Oracle 数据库文件处于热备份状态（即表空间处于热备份状态）
●或者表空间正常地脱机或处于只读状态；
●或者数据库完整地正常停止。
由此可见，尽管EMC 与Oracle 数据库有着非比寻常的紧密合作关系，EMC 的TimeFinder 仍然要求Oracle 数据库满足以下要求中的一条
1. 处于热备份状态，即不能有写操作。
2. 处于脱机状态或只读状态。
3. 完全停止。
只有满足了这些要求，TimeFinder 的BCV 设备才能分割或复制。
但应注意的是停止数据库的写操作并不等于停下整个数据库服务器。
FlashCopy 复制操作过程
用FlashCopy 复制数据库的操作过程大致如下：
1. 为所有数据库设图示配置FlashCopy 设备对
2. 把应用程序访问的数据源切换到脱机的映象数据库上
3. 把生产系统的数据库设为静止状态。
4. 执行FlashCopy 复制，这个复制是批处理前的状态记录。
5. 把生产系统的数据库恢复为正常状态。
6. 执行后台批处理作业。
7. 批处理作业完成后，再次把数据库设为静止状态。
8. 执行FlashCopy 复制，这个复制是批处理后的状态记录。
9. 把数据库恢复为正常状态。
10.把前台应用程序在映象数据库上执行的数据库事务记录传送到生产系统数据库
上重新执行一次。
IBM FlashCopy 功能特别适合于高速磁盘复制系统，即使要复制几个TB 的数据，
逻辑数据复制只需几秒就能完成。与特定的数据库静止操作结合使用，FlashCopy 就能在产生一份生产系统数据的无损备份的同时不中止用户应用的运行。本文中所述的FlashCopy 复制流程通常要编成一个UNIX 的命令文件，在日常的数据备份操作中执行。
磁盘存储设备设计硬件层次上的复制功能，如IBM 的ESS FlashCopy或EMC的TimeFinder,主要目的是为了缩短数据备份所需的时间。在生产系统中，某一时该的完整备份通常要比模糊的数据库备份更有用。虽然这两种机制都能实现无损失的数据备份，备份操作也不会影响生产系统的正常运行，但后者只能用于某些特定的数据库对象，前者则适用于业务系统中的所有数据组织，如数据库、数据文件和程序、共享库等
《数据库原理及应用》课程标准 一、课程说明 课程名称：数据库原理及应用 课程代码：PE123037 参考学分：3 参考学时：48 课程管理系部：计算机系 适用专业：计算机应用技术专业 开发人员:职业技术学院计算机系数据库原理及应用教学团队 二、课程概述 （一）课程性质与定位 1.课程性质 《数据库原理及应用》课程是计算机专业的专业核心课程，是培养数据库管理及开发人员的基础支撑课程。 2.课程定位 根据高职计算机专业人才培养模式的要求,培养学生基于当今主流软件开发技术的应用开发能力，确立了本课程作为开发后台数据库在专业课程体系中的地位。如今各类信息系统、动态网站、移动应用的开发都需要使用后台数据库，数据库已成为当今计算机时代中不可或缺的组成部分。通过本课程的学习，要求学生掌握关系型数据库的开发过程，为软件开发、动态网站的创建打下坚实的技术基础。 前导课程：程序设计基础 后续课程：网页设计、JSP动态网页开发、.NET编程技术、高级编程技术 （二）课程设计思路 本课程采用“项目驱动，案例教学，一体化课堂”的教学模式开展教学。整个课程通过一个实际数据库应用开发项目驱动，完成教师与学生互动的讲练结合教学过程。学生在完成各项任务、子任务的过程中，学会数据库的应用技术、原理和工具的使用。 本课程的理论安排在多媒体教室，实践环节安排在设施先进的多媒体机房进行，教学中以学生为中心，教师负责讲授知识，指导项目设计，充分调动师生双方的积极性以达到教学目标。 （1）项目贯穿教学
以学生管理系统等数据库为载体开展教学，贯穿数据库的整个开发过程，包括：概念模型设计、关系模型设计、创建与维护数据库、创建与维护表、对表的查询、建立存储过程、数据库备份与恢复、数据库安全等。 （2）任务分解知识点 明确每堂课的任务、子任务，教学就是完成任务的过程，在这一过程中融入相关知识，以达到“任务完成，知识掌握，本领学会”的教学目的。 （3）“教、学、做”一体化教学 在一体化教室完成教师与学生互动的讲练结合的教学过程。教师讲解项目、分解任务、传授知识、演示示范；学生重复操作过程，学习知识技能；做拓展项目，如“选课管理”数据库、“图书管理”数据库、“活期存单”数据库等可供学生选做。 三、课程的教学目标 表1 四、课程内容与要求 选取难易度适中的案例、项目，加以分解、序化，兼顾从简单到复杂的认知规律和学生的学习兴趣，作为载体，以项目为导向，创设学习情境，学生按照工作流程，合作完成一个小型项目的后台数据库的设计工作。
浙江林学院2007 – 2008学年第 2学期考试卷（A 卷） 课程名称：数据库原理与技术 课程类别：必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 120分钟。 3、答案写在答题纸上。 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案， 每小题1分，共30分）。 1. 以下的英文缩写中表示数据库管理系统的是（ ）。 A ．DB B ．DBMS C ．DBA D ．DBS 2．下列说法不正确的是( )。 A ．数据库避免了一切数据重复 B ．数据库减少了数据冗余 C ．数据库数据可为经DBA 认可的用户共享 D ．控制冗余可确保数据的一致性 3．下面哪个不是E-R 模型的基本要素( )。 A ．实体 B ．属性 C ．实体联系 D ．键 4．( )是用户可以看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。 A ．模式 B ．外模式 C ．内模式 D ．概念模式 5. 当两个关系没有公共属性时，其自然连接表现为（ ）。 A ．笛卡儿积 B ．等值连接 C ．结果为空 D ．出错 学院： 专业班级： 姓名： 学号： 订 线 内 不 要 答 题
6.四元关系R（A,B,C,D），下述中正确的是（）。 A．πB,C（R）表示取值为B，C的两列组成的关系 B．π2，3（R）表示取值为2，3的两列组成的关系 C．πB,C（R）与π2，3（R）表示的是同一个关系 D．πB,C（R）与π2，3（R）表示不是同一个关系 7．实体完整性要求主属性不能取空值，这一点可以通过（）来保证。A．定义外码 B.定义主码 C.用户定义的完整性 D.由关系系统自动生成8.已知关系：厂商（厂商号，厂名）PK=厂商号 产品（产品号，颜色，厂商号）PK=产品号，FK=厂商号 假设两个关系中已经存在如图所示元组： 厂商产品 若再往产品关系中插入如下元组： I（P03，红，C02）II（P01，蓝，C01） III（P04，白，C04）IV（P05，黑，null） 能够插入的元组是（）。 A I，II，IV B I，III C I，II D I，IV
数据库原理及应用 课后答案 第一章 选择题 1、A。 从数据库管理系统的角度看，数据库系统的结构通常分为三级模式的总体结构，在这种模式下，形成了二级映像，实现了数据的独立性。其中三级模式结构指的是外模式、模式和内模式，二级映像指的是外模式/模式映像、模式/内模式映像。对于外模式/模式映像，当模式改变时，相应的外模式/模式映像作相应的改变，以使外模式保持不变，而应用程序是依据数据的外模式来编写的，外模式不变，应用程序就没必要修改，这保证了数据与程序的逻辑独立性。对于模式/内模式映像，当数据库的存储结构变了，模式/内模式映像会作相应的改变，以使模式保持不变，而模式不变，与模式没有直接联系的应用程序也不会改变，这保证了数据与程序的物理独立性。 数据逻辑独立性指的就是当模式改变时，外模式和应用程序不需要改变，所以选项A正确。C选项的内模式改变，模式不变指的是数据的物理独立性，所以C选项不正确，B选项中前后两句与C选项相比顺序不符，所以B选项不正确。D选项中，应为“模式和应用程序不变”，不应为“外模式”，所以D选项不正确。 2、B。 DB指的是数据库（DataBase），DBMS指的是数据库管理系统（DataBase Management System），DBS指的是数据库系统（DataBase System），DBA指的是数据库管理员（Database Administrator），Data指的是数据。
由书中概念易得DBS（数据库系统）包括DBMS（数据库管理系统），DBMS管理和控制DB（数据库），而DB载入、存储、重组与恢复Data（数据）。所以B选项正确。 3、C。 数据库系统的特点有：⑴、实现数据共享；⑵、减少数据冗余度；⑶、保持数据的一致性； ⑷、数据的独立性；⑸、安全保密性；⑹、并发控制；⑺、故障恢复 由以上可得C选项错误，应改为数据冗余度“低”。 4、C。 DB是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合；DBS是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问计算机软件、硬件和数据资源组成的系统；DBMS 是把用户对数据的操作转化为对系统存储文件的操作，有效地实现数据库三级（外模式、模式和内模式）之间的转化；MIS指的是管理信息系统（Management Information System），是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件及其他办公设备进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。由以上概念可知，位于用户和数据库之间的一层数据管理软件是DBMS。所以C选项正确。 5、C。 书中图1.6明确指出模式/内模式映像把概念数据库与物理数据库联系起来，所以C选项正确。 6、C。 数据库有这样三层关系，第一层和第三层不能直接发生关系，所以D选项不正确，内模式与外模式没有直接关系，应改为“模式与应用程序不变”。
第1章数据概述 一．选择题 1．下列关于数据库管理系统的说法，错误的是C A．数据库管理系统与操作系统有关，操作系统的类型决定了能够运行的数据库管理系统的类型 B．数据库管理系统对数据库文件的访问必须经过操作系统实现才能实现 C．数据库应用程序可以不经过数据库管理系统而直接读取数据库文件 D．数据库管理系统对用户隐藏了数据库文件的存放位置和文件名 2．下列关于用文件管理数据的说法，错误的是D A．用文件管理数据，难以提供应用程序对数据的独立性 B．当存储数据的文件名发生变化时，必须修改访问数据文件的应用程序 C．用文件存储数据的方式难以实现数据访问的安全控制 D．将相关的数据存储在一个文件中，有利于用户对数据进行分类，因此也可以加快用户操作数据的效率 3．下列说法中，不属于数据库管理系统特征的是C A．提供了应用程序和数据的独立性 B．所有的数据作为一个整体考虑，因此是相互关联的数据的集合 C．用户访问数据时，需要知道存储数据的文件的物理信息 D．能够保证数据库数据的可靠性，即使在存储数据的硬盘出现故障时，也能防止数据丢失 5．在数据库系统中，数据库管理系统和操作系统之间的关系是D A．相互调用 B．数据库管理系统调用操作系统 C．操作系统调用数据库管理系统 D．并发运行 6．数据库系统的物理独立性是指D A．不会因为数据的变化而影响应用程序 B．不会因为数据存储结构的变化而影响应用程序 C．不会因为数据存储策略的变化而影响数据的存储结构 D．不会因为数据逻辑结构的变化而影响应用程序 7．数据库管理系统是数据库系统的核心，它负责有效地组织、存储和管理数据，它位于用户和操作系统之间，属于A A．系统软件B．工具软件 C．应用软件D．数据软件 8．数据库系统是由若干部分组成的。下列不属于数据库系统组成部分的是B A．数据库B．操作系统 C．应用程序D．数据库管理系统 9．下列关于客户/服务器结构和文件服务器结构的描述，错误的是D A．客户/服务器结构将数据库存储在服务器端，文件服务器结构将数据存储在客户端 B．客户/服务器结构返回给客户端的是处理后的结果数据，文件服务器结构返回给客户端的是包含客户所需数据的文件 C．客户/服务器结构比文件服务器结构的网络开销小 D．客户/服务器结构可以提供数据共享功能，而用文件服务器结构存储的数据不能共享
大数据技术原理与应用第四章课后作业 黎狸 1.试述在Hadoop体系架构中HBase与其他组成部分的相互关系。 HBase利用Hadoop MapReduce来处理HBase中的海量数据，实现高性能计算；利用Zookeeper作为协同服务，实现稳定服务和失败恢复；使用HDFS作为高可靠的底层存储，利用廉价集群提供海量数据存储能力; Sqoop为HBase的底层数据导入功能，Pig 和Hive为HBase提供了高层语言支持，HBase是BigTable的开源实现。 2.请阐述HBase和BigTable的底层技术的对应关系。 3.请阐述HBase和传统关系数据库的区别。 4.HBase有哪些类型的访问接口？ HBase提供了Native Java API , HBase Shell , Thrift Gateway , REST GateWay , Pig , Hive 等访问接口。 5.请以实例说明HBase数据模型。
6.分别解释HBase中行键、列键和时间戳的概念。 ①行键标识行。行键可以是任意字符串，行键保存为字节数组。 ②列族。HBase的基本的访问控制单元，需在表创建时就定义好。 ③时间戳。每个单元格都保存着同一份数据的多个版本，这些版本采用时间戳进行索 引。 7.请举个实例来阐述HBase的概念视图和物理视图的不同。 8.试述HBase各功能组件及其作用。 ①库函数：链接到每个客户端； ②一个Master主服务器：主服务器Master主要负责表和Region的管理工作； ③③许多个Region服务器：Region服务器是HBase中最核心的模块，负责存储和 维护分配给自己的Region，并响应用户的读写请求
习题参考答案 第1章习题参考答案 一、选择题 1. C 2. B 3. D 4. C 5. D 6. B 7. A 8. B 9. D 10. B 11. C 12. D 13. D 14. D 15. B 16. C 17. D 18. A 19. D 20. A 21. D 22. D 23. C 24. A 25. C 二、填空题 1. 数据库系统阶段 2. 关系 3. 物理独立性 4. 操作系统 5. 数据库管理系统（DBMS） 6. 一对多 7. 独立性 8. 完整性控制 9. 逻辑独立性 10. 关系模型 11. 概念结构（逻辑） 12. 树有向图二维表嵌套和递归 13. 宿主语言（或主语言） 14. 数据字典 15. 单用户结构主从式结构分布式结构客户/服务器结构浏览器/服务器结构 16. 现实世界信息世界计算机世界 三、简答题 1、简述数据库管理技术发展的三个阶段。各阶段的特点是什么 答：数据库管理技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。 (1）、人工管理数据的特点： A、数据不保存。 B、系统没有专用的软件对数据进行管理。 C、数据不共享。 D、数据不具有独立性。（2）、文件系统阶段的特点： A、数据以文件的形式长期保存。 B、由文件系统管理数据。 C、程序与数据之间有一定的独立性。 D、文件的形式已经多样化 E、数据具有一定的共享性 （3）、数据库系统管理阶段特点： A、数据结构化。 B、数据共享性高、冗余度底。 C、数据独立性高。 D、有统一的数据控制功能。 2、从程序和数据之间的关系来分析文件系统和数据库系统之间的区别和联系 答：数据管理的规模日趋增大，数据量急剧增加，文件管理系统已不能适应要求，数据库管理技术为用户提供了更广泛的数据共享和更高的数据独立性，进一步减少了数据的余度，并为用户提供了方便
数据库原理及应用 习题及解答 1. 数据库基础知识 1. 答： 数据是用于载荷信息的物理符号。 数据的特征是：①数据有“型”和“值”之分；②数据受数据类型和取值范围的约束； ③数据有定性表示和定量表示之分；④数据应具有载体和多种表现形式。 数据与信息的关系为：数据是信息的一种表现形式，数据通过能书写的信息编码表示信息。信息有多种表现形式，它通过手势、眼神、声音或图形等方式表达，但是数据是信息的最佳表现形式。由于数据能够书写，因而它能够被记录、存储和处理，从中挖掘出更深层的信息。但是，数据不等于信息，数据只是信息表达方式中的一种。正确的数据可表达信息，而虚假、错误的数据所表达的是谬误，不是信息。 2． 答： 数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。围绕着数据所做的工作均称为数据处理。 数据处理的目的为：通过数据管理，收集信息并将信息用数据表示和保存，在需要的时候，为各种使用和数据处理提供数据；通过数据加工，对数据进行变换、抽取和运算，从而得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；通过数据传播，使更多的人得到并理解信息，从而使信息的作用充分发挥出来。 3． 答： 数据管理的功能为：(1)组织和保存数据功能，即将收集到的数据合理地分类组织，将其存储在物理载体上，使数据能够长期地被保存；(2)数据维护功能，即根据需要随时进行插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作；(3)数据查询和数据统计功能，即快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求；(4)数据的安全和完整性控制功能，即保证数据的安全性和完整性。 数据管理的目标是：收集完整的信息，将信息用数据表示，按数据结构合理科学地组织并保存数据；为各种使用快速地提供需要的正确数据，并保证数据的安全性和完整性。 4． 答： 数据库是数据管理的新方法和技术，它是一个按数据结构来存储和管理数据的算机机软件系统。数据库中的数据具有的特点是：①数据库中的数据具有数据整体性，即数据库中的数据要保持自身完整的数据结构；②数据库中的数据具有数据共享性，不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据，多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。 5． 答： 数据库管理系统简称DBMS(DatabascManagementSystem)，它是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。
大数据技术原理与应用-林子雨版-课后习 题答案
第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。
8.举例说明大数据的基本应用 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。
数据库原理及应用 数据库技术简介 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。 第一章绪论 1.1 数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念 数据(Data) 数据库（Database）数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS) 一、数据 数据(Data)的定义 数据是信息的具体表现形式 描述事物的符号记录 数据的表现形式——数字文字图形图像声音等 各类数据必须数字化后才能加工处理。 数据与其语义是不可分的 例如：93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2007级学生人数 例如：学生档案中的一条记录：（李明男1982 江苏计算机系2000） 二、数据库(续) 数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 三、数据库管理系统 什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 DBMS的用途 组织和存储好大量的数据，并提供方便、高效地检索数据和维护数据的手段。 DBMS的主要功能: 数据定义功能 数据组织 存储和管理 数据操纵功能 数据库的事务管理和运行管理 数据库的建立和维护功能 其它功能 四、数据库系统 什么是数据库系统
数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统。 数据库系统的构成 数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 数据库管理员（DBA） 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 数据管理：是指对数据的分类、组织、编码、存储、查询和维护等活动，是数据处理的中心环节。 数据处理：是指对数据进行收集、组织、存储、加工、抽取和传播等一系列活动的总和。其目的是从大量的、原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息。 数据管理技术的发展动力：应用需求的推动、计算机软/硬件的发展 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中--50年代中) 文件系统阶段(50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(60年代末--现在) 一、人工管理 时期 40年代中--50年代中 产生的背景 应用需求科学计算 硬件水平纸带、卡片、磁带 软件水平没有操作系统 处理方式批处理 特点：数据不保存、数据由程序各自管理（逻辑结构、存储结构、存取方法、输入方式等） 数据不共享：一组数据只能对应一个程序 数据不具独立性：数据的结构发生变化后（物理或逻辑上），应用程序必须做相应的修改。 应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段) .. 二、文件系统 时期
第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？
答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。 8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术
答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。
2004-2005学年第二学期期末考试C2002级计算机科学与技术专业 《数据库原理与应用》课程试题 一、选择题（15分，每空1分）： 1．在数据库中，产生数据不一致的根本原因是____。 A．数据存储量太大 B．没有严格保护数据 C．未对数据进行完整性控制 D．数据冗余 2．相对于其他数据管理技术，数据库系统有①、减少数据冗余、保持数据的一致性、②和③的特点。 ①A．数据统一B．数据模块化 C．数据结构化D．数据共享 ②A数据结构化B．数据无独立性 C．数据统一管理D．数据有独立性 ③A．使用专用文件B．不使用专用文件 C．数据没有安全与完整性保障D．数据有安全与完整性保障 3．关系运算中花费时间可能最长的运算是____。 A．投影B．选择C．笛卡尔积D．除 4．关系数据库用①来表示实体之间的联系，关系的数学定义是②。 ①A．层次模型B．网状模型C．指针链D．二维表格数据 ②A．若干域（domain）的集合B．若干域的笛卡尔乘积（Cartesian product） C．若干域的笛卡尔乘积的子集D．若干元组（tuple）的集合 5．集合R与S的连接可以用关系代数的5种基本运算表示为________。 A．R-(R-S) B．σ F (R×S) C．空D．空 6．在关系代数中，对一个关系做投影操作后，新关系的元组个数____原来关系的元组个数。 A．小于B．小于或等于C．等于D．大于 7．下列SQL语句中，创建关系表的是____。 A．ALTER B．CREATE C．UPDATE D．INSERT 8．关系数据库设计中的陷阱（pitfalls）是指________。
【最新整理，下载后即可编辑】 第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。
3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。
8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。
11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 数据库原理及应用课程 设计 《图书馆管理系统》 数据库设计报告 成都信息工程学院信息管理与信息系统专业 班级：09级二班 姓名：谢泽勇、彭广川、彭圆圆、肖玲
在信息时代，图书馆已成为全社会的一个重要的公共信息资源，面对成千上万的图书和众多的借阅者，妥善的管理图书 和借阅者的资料是及其重要的，借助计算机信息系统可大大减 轻工作强度，提高工作效率。 本文根据《数据库技术及应用》课程要求而做。 课程作业要求如下： 1、严格按照数据库设计步骤，完成该系统的需求分析、概念模型设计、逻辑结 构设计； 2、需求分析分需求调查和需求分析两部分。其中需求调查应首先明确调查对象 （即，图书馆）。然后按照课程讲授的需求调查内容、步骤与方法，对图书馆进行调查。调查结果通过需求分析得到“图书馆管理信息系统”的数据字典和数据流程图，并严格按照数据字典和数据流图的标准格式与图符进行描述。 3、在得到的数据字典和数据流程图基础上，通过概念模型设计方法，得到“图 书馆管理信息系统”的E-R图。 4、将“图书馆管理信息系统”的E-R图转换为SQL Server2000支持的关系模式， 并按标准关系模式格式描述。 5、通过SQL Server2000对数据库物理结构进行设计；组织数据入库，利用SQL 语言进行简单、连接、嵌套、组合、统计等查询操作，将SQL代码及其运行结果保存；利用SQL语言对数据进行更新、删除和修改操作。 一、功能分析 (1) 读者信息的制定、输入、修改、查询，包括种类、性别、借书数量、 借书期限、备注。 (2) 书籍基本信息制定、输入、修改、查询，包括书籍编号、类别、关 键词、备注。 (3) 借书信息制定、输入、修改、查询，包括书籍编号、读者编号、借 书日期、借书期限、备注。 (4) 还书信息制定、输入、修改、查询，包括书籍编号、读者编号、还 书日期、还书期限、备注。 (5) 有条件、多条件查询各种信息.
数据库原理与技术课程习题答案 第1章 一、选择题 1.下列关于用文件管理数据的说法，错误的是D A．用文件管理数据，难以提供应用程序对数据的独立性 B．当存储数据的文件名发生变化时，必须修改访问数据文件的应用程序 C．用文件存储数据的方式难以实现数据访问的安全控制 D．将相关的数据存储在一个文件中，有利于用户对数据进行分类，因此也可以加快用户操作数据的效率 2.下列说法中，不属于数据库管理系统特征的是 C A．提供了应用程序和数据的独立性 B．所有的数据作为一个整体考虑，因此是相互关联的数据的集合 C．用户访问数据时，需要知道存储数据的文件的物理信息 D．能保证数据库数据的可靠性，即使在存储数据的硬盘出现故障时，也能防止数据丢失 3.数据库管理系统是数据库系统的核心，它负责有效地组织、存储和管理数据，它位于用 户和操作系统之间，属于A A．系统软件B．工具软件 C．应用软件D．数据软件 4.数据库系统是由若干部分组成的。下列不属于数据库系统组成部分的是B A．数据库B．操作系统 C．应用程序D．数据库管理系统 5.下列关于数据库技术的描述，错误的是D A．数据库中不但需要保存数据，而且还需要保存数据之间的关联关系 B．数据库中的数据具有较小的数据冗余 C．数据库中数据存储结构的变化不会影响到应用程序 D．由于数据库是存储在磁盘上的，因此用户在访问数据库时需要知道其存储位置 二、简答题 1．试说明数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念。 答: 数据是描述事物的符号记录。描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等，数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后保存在计算机中。 数据库是长期存储在计算机中的有组织的、可共享的大量数据的集合。 数据库管理系统是一个专门用于实现对数据进行管理和维护的系统软件。 数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及相关的实用工具）、应用程序、数据库管理员组成。 2．数据管理技术的发展主要经历了哪几个阶段？ 答: 数据管理技术的发展因此也就经历了文件管理和数据库管理两个阶段。 最初对数据的管理是以文件方式进行的，也就是用户通过编写应用程序来实现对数据的存储和管理。后来产生了数据库技术，也就是用数据库来存储和管理数据。 3．文件管理方式在管理数据方面有哪些缺陷？ 答: 文件方式管理数据有如下缺点。（1）编写应用程序不方便。（2）数据冗余不可避免。（3）
数据库原理及应用 1：ER图是表示概念模型的有效工具之一，在ER图中的菱形框表示 1.联系 2.实体 3.实体的属性 4.联系的属性 2：（）完成对数据库数据的查询与更新 1.DCL 2.DDL 3.DML 4.DQL 3：如果关系模式R中的每一个非主属性既不部分依赖也不传递依赖于键，则称这个关系模式属于 1.第一范式 2.第二范式 3.第三范式 4.BC范式 4：SQL语言中，删除记录的命令是 1.DELETE 2.DROP
4.REMORE 5：数据库三级模式体系结构的划分，有利于保持数据库的 1.结构规范化 2.数据安全性 3.数据独立性 4.操作可行性 6：数据的管理方法主要有 1.文件系统和分布式系统 2.批处理系统和实时处理系统 3.数据库系统和文件系统 4.数据库系统和实时处理系统 7：下列哪一个不是数据库开发的可选数据库。 1.mysql 2. DB2 3.Oracle 4.Excel 8：绝大多数数据库系统的总体结构，都具有外模式、模式和内模式三级模式结构。描述数据库中全体数据的全局逻辑结构和特征的是 1.模式和内模式
3.模式 4.外模式 9：如果在关系的分片过程中使用了选择操作，则不可能是 1.水平分片 2.垂直分片 3.导出分片 4.混合分片 10：以下关于E-R图的叙述正确的是 1. E-R图建立在关系数据库的假设上 2. E-R图使用过程和数据的关系清晰，实体间的关系可导出应用过程的表示。 3. E-R图可将现实世界（应用）中的信息抽象地表示为实体以及实体间的联系 4. E-R图能表示数据生命周期。 11：SQL语言中，创建一个表的命令是 1.View 2.DROP 3.CLEAR 4.Create 12：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件是 1.DBS
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大数据技术原理及应用 大数据处理架构—Hadoop简介 Hadoop项目包括了很多子项目，结构如下图 Common 原名：Core，包含HDFS, MapReduce和其他公共项目，从Hadoop 版本后，HDFS和MapReduce分离出去，其余部分内容构成Hadoop Common。Common为其他子项目提供支持的常用工具，主要包括文件系统、RPC(Remote procedure call) 和串行化库。 Avro Avro是用于数据序列化的系统。它提供了丰富的数据结构类型、快速可压缩的二进制数据格式、存储持久性数据的文件集、远程调用RPC的功能和简单的动态语言集成功能。其中，代码生成器既不需要读写文件数据，也不需要使用或实现RPC协议，它只是一个可选的对静态类型语言的实现。Avro系统依赖于模式（Schema），Avro数据的读和写是在模式之下完成的。这样就可以减少写入数据的开销，提高序列化的速度并缩减其大小。 Avro 可以将数据结构或对象转化成便于存储和传输的格式，节约数据存储空间和网络传输带宽，Hadoop 的其他子项目（如HBase和Hive）的客户端和服务端之间的数据传输。 HDFS HDFS：是一个分布式文件系统，为Hadoop项目两大核心之一，是Google file system（GFS）的开源实现。由于HDFS具有高容错性（fault-tolerant）的特点，所以可以设计部署在低廉（low-cost）的硬件上。它可以通过提供高吞吐率（high throughput）来访问应用程序的数据，适合那些有着超大数据集的应
窗体顶端 四、分析与设计题（4） 1．请依据下表内容完成题目要求。(40分) 1.建立数据库student。（2分） 2.按照图表中给出的表定义，请在student数据库中创建学生表。(4分) 3.查询学生表中女同学的基本信息。（2分） 4.查询成绩表中选修了课程号为'002'的所有学生的学号及成绩，并按成绩降序排列。（3分） 5.查询成绩表中课程号为'003'课程的成绩最高分。（2分） 6.查询所有学生的学号、姓名、所选课程的课程名称及相应成绩（4分） 7.查询学生表中各系的的学生人数，结果显示系别和人数两列。（3分） 8.向成绩表成绩中插入一行数据，列值分别为：（''，'003'，89 ）（2分） 9.修改课程表中 '数据结构'课程的学分，将其学分改为6 。（2分） 10.删除学生表中姓张的学生记录（2分） 11.根据学生表创建视图View1，视图包含计算机系所有学生的基本信息。（3分） 12.查询视图View1所包含的数据。（2分） 13.创建存储过程Proc1，使其完成如下功能：根据任意输入的学生学号，查询成绩表中该学生的学号、课程号及成绩。（使用输入参数）（5分） 14.执行第13小题中创建的存储过程Proc1，执行时输入的学生学号为''（2分） 15、删除成绩表。（2分） 答案： 完成如下所要求所用的操作命令：（共40分） 1、创建一个存放在D：\SQL路径下Test数据库，该数据库的主数据文件逻辑名称为Test_data，物理文件名为，初始大小为4MB，最大尺寸为10MB，增长速度为10%；数据库的日志文件逻辑名称为Test_log，物理文件名为，初始大小为1MB，最大尺寸为5MB，增长速度为1MB。（4分） 2、依据表结构创建score表。（3分） 3、查看表中所的的数据行。（2分） 4、查看表中姓名、SQL 两列数据，并按成绩降序排列。。（2分） 5、查看表中姓王学生的基本信息。（3分） 6、查看所有学生的学号、姓名及总分（三门课相加）。（2分） 7、向score表中插入一行数据，值分别为：（2分） （1005 ， '赵强'， 64， 82 ， 69） 8、修改表中姓名为王英的数据，使VB的值改为：85 （2分） 9、创建视图xs1，使其包含学号、姓名、SQL三列。（3分） 10、创建存储过程pjf，用它来按姓名查询score表中任一学生的平均成绩。（4分） 11、执行第10小题中创建的存储过程pjf。 (2分) 12、建立触发器tr1p，防止用户对score表有删除、修改及插入操作。(4分) 13、显示score中各门课的平均值。（3分） 14、删除score表中姓王的所有数据行。（2分） 15、删除test数据库。（2分）
数据库原理与技术-习题答 案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
习题1 1．数据与信息有何区别有何联系 数据的概念：数字、文字、图画、声音和活动图象 信息的概念：信息是对人有用的数据 （1）数据与信息的区别： 数据包含信息 数据处理之后产生结果为信息 信息具有相对性，时效性 （2）数据与信息的联系： 信息是客观事物属性的反映。是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式。数据是反映客观事物属性的记录，是信息的具体表现形式。数据经过加工处理之后，成为信息。而信息必须通过数据才能传播，才能对人类有影响。 2．简述数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 （1）数据库（ DataBase ，简称 DB ) ：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。 （2）数据库管理系统（ DataBase Management sytem ，简称 DBMs ) ：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。 DBMS 的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。DBMS 是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。目前，专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。著名的有美国 IBM 公司的 DB2 关系数据库管理系统和 IMS 层次数据库管理系统、美国 Oracle 公司的 oracle 关系数据库管理系统、美国微软公司的 SQL Server关系数据库管理系统等。 （3）数据库系统（ DataBaseSystem ，简称 DBS ) ：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。 3．数据管理技术经历了哪几个阶段各阶段的主要特点是什么 （1）人工管理阶段。 特点： 数据的管理者：人 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享,冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构
《数据库原理与应用》（第三版）习题参考答案 第 1 章数据库概述 1．试说明数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念。 答：数据是描述事物的符号记录。 数据库是长期存储在计算机中的有组织的、可共享的大量数据的集合。 数据库管理系统是一个专门用于实现对数据进行管理和维护的系统软件。 数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及相关的实用工具）、应用程序、数据库管理员组成。 2．数据管理技术的发展主要经历了哪几个阶段？ 答：文件管理和数据库管理。 3．与文件管理相比，数据库管理有哪些优点？ 答：与文件系统管理数据相比，数据库系统管理数据带来了如下好处：将相互关联的数据集成在一起，较少的数据冗余，程序与数据相互独立，保证数据的安全可靠，最大限度地保证数据的正确性，数据可以共享并能保证数据的一致性。 4．在数据库管理方式中，应用程序是否需要关心数据的存储位置和存储结构？为什么？ 答：不需要。因为数据库管理系统提供了逻辑独立性和物理独立性。 5．在数据库系统中，数据库的作用是什么？ 答：数据库是数据的汇集，它以一定的组织形式保存在存储介质上。 6．在数据库系统中，应用程序可以不通过数据库管理系统而直接访问数据文件吗？ 答：不能 7．数据独立性指的是什么？它能带来哪些好处？ 答：数据独立性是指应用程序不会因数据的物理表示方式和访问技术的改变而改变，即应用程序不依赖于任何特定的物理表示方式和访问技术，它包含两个方面：逻辑独立性和物理独立性。 物理独立性是指当数据的存储位置或存储结构发生变化时，不影响应用程序的特性； 逻辑独立性是指当表达现实世界的信息内容发生变化时，不影响应用程序的特性。 8．数据库系统由哪几部分组成，每一部分在数据库系统中的作用大致是什么？ 答：数据库系统一般包括数据库、数据库管理系统（及相应的实用工具）、应用程序和数据库管理员四个部分。数据库是数据的汇集，它以一定的组织形式保存在存储介质上；数据库管理系统是管理数据库的系统软件，它可以实现数据库系统的各种功能；应用程序专指以数据库数据为基础的程序，数据库管理员负责整个数据库系统的正常运行。 第2章数据模型与数据库结构 1．解释数据模型的概念，为什么要将数据模型分成两个层次？ 答：答：数据模型是对现实世界数据特征的抽象。数据模型一般要满足三个条件：第一是数
《现代数据库原理与应用》课程标准 一．课程信息 课程名称：现代数据库原理与应用课程类型：（计算机软件与网络专业公共必修课）课程代码：（07010106）授课对象：（工科类专业） 学分：（4学分）先修课：（C语言程序设计） 学时：（64学时）后续课：（无） 制定人：苏绍培制定时间：2011年6月20日星期一 二．课程性质、任务和目的 1、课程性质： 《现代数据库原理与应用》是计算机网络技术、软件技术专业的一门主干课程。该课程讲述了数据库系统的基本概念，基本原理和基本技术。由于该课程是一门实践性很强的专业课，对培养网络与软件专业这种应用方面的专业技术人才有重要意义，仅学习原理性知识是不够的，必须将理论与实践结合起来。《数据库课程设计》通过实际设计一个小型数据库管理系统，或者设计与实现一个颇具规模的数据库应用系统，使学生进一步理解所学到的原理性知识，培养学生开发大型系统软件的能力。 2、课程目的： （1）培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。 （2）培养学生的团队开发意识和工作方式。 （3）通过课程设计使学生了解和掌握数据库应用系统的开发原理和开发方法，对软件系统开发的全过程有一个初步的认识和实践，增强学生的系统分析、设计、调试能力。 （4）借助课程设计，对学生进行基本的软件工程训练。 3、课程的主要任务： （1）完成至少一个实际的数据库应用系统的需求分析、总体设计与详细设计。 （2）选择合适的数据库前台开发工具和后台数据库，创建数据库，进行相应功能模块的程序设计，最后调试成功。 三．课程设计 （一）．课程目标设计
本课程设计重在培养学生的团队开发意识和工作方式，培养并提高学生设计一个具有一定规模、并且完整的数据库应用软件的能力，具体包括系统分析、设计、调试，以及撰写软件开发文档等方面的能力。 1．选题要求：课题应满足课程设计的目的和基本要求，尽量选择经典的数据库应用课题。具体选题可以采用自主选题和教师指派两种方式。 2．组织方式：基于小组开发和设计，每个小组由3-4位学生组成，设置组长，强调协作，同时明确个人分工。 3．实施步骤：课程设计分系统分析、总体设计、详细设计、合成调试四个阶段进行，每个阶段提交不同的设计文档并进行验收。 4．数据库结构设计：结构设计要合理、冗余度小，信息存储完备，满足功能需求。 5．功能设计：实现数据库应用系统一般应具备的用户登录验证、数据编辑、查询统计、报表输出、系统维护等功能。 6.编程语言可由小组根据自己的情况选择，但一般情况下应该是小组的每个成员都对该语言较熟悉。避免把学习语言的时间放在设计期间。 参考使用的语言有：VF、SQL_Server、VB、Delphi 、VC等,详细介绍SQL_Server。（二）。课程课时分配