数据库案例分析与设计考核题

数据库设计与使用案例分析数据库是用来存储和管理数据的一种结构化信息系统，被广泛应用于各行各业。

本文将从数据库设计和使用案例分析两个方面进行阐述。

在数据库领域中，设计是一个关键的环节。

一个好的数据库设计能够提高数据的存储效率和查询效率，并且可以更好地满足用户需求。

在进行数据库设计时，需要考虑以下几个方面：首先，需求分析是数据库设计的第一步。

通过与用户沟通，了解和收集用户的需求，并进行需求分析，确保数据库设计满足用户的需求。

例如，如果是一个图书馆管理系统，需要明确图书馆管理员、读者、图书等实体之间的关系以及它们的属性。

其次，实体关系建模是数据库设计的关键步骤之一。

通过分析和抽象实际业务中的实体及实体之间的关系，可以确定实体的属性以及实体之间的联系。

例如，在图书馆管理系统中，图书、借阅、读者等实体之间存在借阅关系，需要建立相应的关系模型。

接下来，关系型数据库是当前最广泛使用的数据库技术之一，因此关系模型的设计是数据库设计的重要环节。

在关系模型中，关键是要确定实体的主键和外键，以及实体之间的关系。

通过合理地设计关系模型，可以提高数据存储和查询的效率，并且能够更好地支持数据的一致性和完整性。

此外，数据库的规范化也是数据库设计的重要一环。

规范化是指将数据库中的数据按照一定规则进行分解和组织，以减少数据冗余和提高数据的一致性。

规范化主要包括第一范式、第二范式和第三范式等概念，通过规范化可以减少数据冗余并提高数据库的性能和可靠性。

在数据库设计完成后，下一步就是对数据库进行使用案例分析。

通过对数据库的使用案例分析，我们可以更好地理解和评估数据库的设计是否满足实际需求，并对数据库进行优化和改进。

首先，对于数据库的读取操作，我们需要考虑如何高效地查询和检索数据。

通过对数据库建立合适的索引，可以提高查询的速度和准确性。

同时，还可以采用一些查询优化技巧，如分页查询、查询缓存等，从而提高数据库的查询效率。

其次，对于数据库的写入操作，我们需要考虑如何保证数据的一致性和完整性。

2010年上半年下午软件设计师考试试题-案例分析-答案与解析试题一某大型企业的数据中心为了集中管理、控制用户对数据的访问并支持大量的连接需求，欲构建数据管理中间件，其主要功能如下：（1）数据管理员可通过中间件进行用户管理、操作管理和权限管理。

用户管理维护用户信息，用户信息（用户名、密码）存储在用户表中：操作管理维护数据实体的标准操作及其所属的后端数据库信息，标准操作和后端数据库信息存放在操作表中：权限管理维护权限表，该表存储用户可执行的操作信息。

（2）中间件验证前端应用提供的用户信息。

若验证不通过，返回非法用户信息；若验证通过，中间件将等待前端应用提交操作请求。

（3）前端应用提交操作请求后，中间件先对请求进行格式检查。

如果格式不正确，返回格式错误信息；如果格式正确，则进行权限验证（验证用户是否有权执行请求的操作），若用户无权执行该操作，则返回权限不足信息，否则进行连接管理。

（4）连接管理连接相应的后台数据库并提交操作，连接管理先检查是否存在空闲的数据库连接，如果不存在，新建连接；如果存在，则重用连接。

（5）后端数据库执行操作并将结果传给中间件，中间件对收到的操作结果进行处理后，将其返回给前端应用。

现采用结构化方法对系统进行分析与设计，获得如图1-1所示的顶层数据流图和图1-2所示的0层数据流图。

【问题1】使用说明中的词语，给出图1-1中的实体E1〜E3的名称。

【参考答案】E1、前端应用；E2、数据管理员；E3、后端数据库；【答案解析】本问题考查顶层DFD。

顶层DFD 一般用来确定系统边界，将待开发系统看作一个加工，因此图中只有唯一的一个加工和一些外部实体，以及这两者之间的输入输出数据流。

题目要求根据描述确定图中的外部实体。

分析题目中的描述，并结合已经在顶层数据流图中给出的数据流进行分析。

题目中有信息描述：数据管理员可通过中间件进行用户管理、操作管理和权限管理；前端应用提交操作请求；连接管理连接相应的后台数据库并提交操作。

2014年下半年系统架构师下午真题案例分析试题一:请详细阅读有关Web应用架构设计方面的说明，在答题纸上回答问题1至问题3。

【说明】某软件公司开发运维了一个社交网站系统，该系统基于开源软件平台LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)构建，运行一段时间以来，随着用户数量及访问量的增加，系统在Web服务器负载、磁盘I/O等方面出现了明显瓶颈，已不能满足大量客户端并发访问的要求，因此公司成立了专门的项目组，拟对系统架构进行调整以提高系统并发处理能力。

目前系统采用了传统的三层结构，系统架构如下图所示。

【问题1】（10分）针对目前出现的Web服务器负载过大问题，项目组决定在客户端与中间层Web服务器之间引入负载均衡器，通过中间层Web服务器集群来提高Web请求的并发处理能力。

在讨论拟采用的负载均衡机制时，王工提出采用基于DNS的负载均衡机制，而李工则认为应采用基于反向代理的负载均衡机制，项目组经过讨论，最终确定采用李工提出的方案。

请用200字以内的文字，分别简要说明两个机制的基本原理；并从系统执行效率、安全性及简易性等方面将两种机制进行对比，将对比结果填入下表中。

【问题2】（7分）针对并发数据库访问所带来的磁盘I/O瓶颈问题，项目组决定在数据层引入数据库扩展机制。

经过调研得知系统数据库中存储的主要数据为以用户标识为索引的社交网络数据，且系统运行时发生的大部分数据库操作为查询操作。

经过讨论，项目组决定引入数据库分区和MySQL主从复制两种扩展机制。

数据库分区可采用水平分区和垂直分区两种方式，请用350字以内的文字说明在本系统中应采用哪种方式及其原因，并分析引入主从复制机制给系统带来的好处。

【问题3】（8分）为进一步提高数据库访问效率，项目组决定在中间层与数据层之间引入缓存机制。

赵工开始提出可直接使用MySQL的查询缓存(query cache)机制，但项目组经过分析好友动态显示等典型业务的操作需求，同时考虑已引入的数据库扩展机制，认为查询缓存尚不能很好地提升系统的查询操作效率，项目组最终决定在中间层与数据层之间引入Memcached分布式缓存机制。

XXXX下半年系统架构设计师考试案例分析真题及答案系统架构师XXXX下半年，系统架构师在下午提出了问题。

案例分析问题1:请详细阅读关于网络应用程序架构设计的说明，并回答答题纸上的问题1至3。

[注释]一家的软件公司开发并运行了一个社交网络网站系统。

该系统建立在开源软件平台LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)之上。

运行一段时间后，随着用户数量和访问量的增加，系统在网络服务器负载、磁盘输入输出等方面存在明显的瓶颈。

并且不能满足大量客户端并发访问的需求。

因此，公司成立了专门的项目团队来调整系统架构，以提高系统的并发处理能力目前，系统采用传统的三层结构，系统架构如下图所示[问题1] (10分)针对当前网络服务器负载过大的问题，项目组决定在客户端和中间层网络服务器之间引入负载平衡器，通过中间层网络服务器集群提高网络请求的并发处理能力在讨论所提出的负载平衡机制时，王工提出采用基于DNS的负载平衡机制，而巩俐认为应该采用基于反向代理的负载平衡机制。

经过讨论，项目组最终决定采用巩俐提出的方案。

请用少于200字的篇幅分别简要说明这两种机制的基本原理。

这两种机制在系统执行效率、安全性和简单性方面进行了比较，比较结果如下表所示[问题2] (7分)针对并发数据库访问导致的磁盘I/O瓶颈，项目团队决定在数据层引入数据库扩展机制经过调查，已知系统数据库中存储的主要数据是通过用户标识索引的社交网络数据，并且在系统操作期间发生的大多数数据库操作是查询操作。

经过讨论，项目团队决定引入两种扩展机制:数据库分区和MySQL主从复制数据库分区可分为水平分区和垂直分区。

请用350系统架构师的字内的文字说明该系统应采用哪种方法及其原因，并分析引入主从复制机制给系统带来的好处。

[问题3)(8分)为了进一步提高数据库访问效率，项目团队决定在中间层和数据层之间引入缓存机制。

召公开始提出一种可以直接使用MySQL的查询缓存机制。

系统架构设计师案例分析试题加答案（一）系统架构设计师考试属于软考中的一项高级资格考试，考试分综合知识、案例分析和论文3个科目。

下午的案例分析是考试的一大难点，希赛小编为大家整理了几道系统架构设计师案例分析试题，希望对大家有所帮助。

试题一阅读以下关于软件系统数据建模的说明，回答问题。

某软件公司成立项目组为某高校开发一套教职工信息管理系统。

与教职工信息相关的数据需求和处理需求如下。

数据需求：在教职工信息中能够存储学校所有在职的教工和职工信息，包括姓名、所属部门、出生年月、工资编号、工资额和缴税信息；部门信息中包括部门编号、部门名称、部门人数和办公地点信息。

33处理需求：能够根据编制内或外聘教职工的工资编号分别查询其相关信息；每个月的月底统一核发工资，要求系统能够以最快速度查询出教工或者职工所在部门名称、实发工资金额；由于学校人员相对稳定，所以数据变化及维护工作量很少。

项目组王工和李工针对上述应用需求分别给出了所设计的数据模型(如图所示)。

王工遵循数据库设计过程，按照第三范式对数据进行优化和调整，所设计的数据模型简单且基本没有数据冗余；而李工设计的数据模型中存在大量数据冗余。

项目组经过分析和讨论，特别是针对数据处理中对数据访问效率的需求，最终选择了李工给出的数据模型设计方案。

1、请用300字以内的文字，说明什么是数据库建模中的反规范化技术，指出采用反规范化技术能获得哪些益处，可能带来哪些问题。

2、请简要叙述常见的反规范化技术有哪些。

3、请分析李工是如何应用反规范化技术来满足教职工信息管理需求的。

参考答案1、规范化设计后，数据库设计者希望牺牲部分规范化来提高性能，这种从规范化设计的回退方法称为反规范化技术。

采用反规范化技术的益处：降低连接操作的需求、降低外码和索引的数目，还可能减少表的数目，能够提高查询效率。

可能带来的问题：数据的重复存储，浪费了磁盘空间；可能出现数据的完整性问题，为了保障数据的一致性，增加了数据维护的复杂性，会降低修改速度。

系统分析师2013年下午题-1-案例分析（附答案）试题一某软件公司拟为物流企业开发一套库存管理系统，该系统的部分需求陈述如下：（1）库存管理系统主要包括货物入库管理、货物出库管理、仓库管理统计报表和系统管理等功能；（2）库存管理系统的用户包括仓库管理员、仓库经理和系统管理员，用户必须在注册后才能使用系统功能；用户可以选择使用邮件注册或电话注册。

（3）仓库管理员在进行出入库操作前必须先登录；仓库经理可以通过系统查看统计报表，如果前一个月的报表未生成，则系统自动生成统计报表，否则直接显示。

（4）系统管理员可以在系统中设置仓库温度范围，当仓库内温度超过最高值或者低于最低值时，系统自动调用温控管理操作，连接温度调节系统进行制冷或加热。

（5）仓库管理功能要求每个月1日零点对前一个月货物入库和出库记录进行数据汇总操作。

项目组决定构造用例模型以描述系统需求。

【问题1】用例建模的首要任务是识别系统中的参与者。

请根据题目中所描述的需求，识别出系统中有哪些参与者？【答案】用例模型的参与者：仓库管理员、仓库经理、系统管理员、时间、温度、温度调节系统。

【问题2】用例建模的主要工作是书写用例规约。

用例规约通常包括哪几部分内容？【答案】用例建模的主要工作是书写用例规约（use case specification），而不是画图。

用例模板为一个给定项目的所有人员定义了使用规约的结果，其内容至少包括用例名、参与者、目标、前置条件、事件流（基本事件流和扩展事件流）和后置条件等，其他的还可以包括非功能需求和用例优先级等。

【问题3】建立了用例模型后，可以利用用例之间的关系调整用例模型，用例之间的关系包括哪几种？对于每种关系，请根据题目中所描述的需求分别给出一组用例。

【答案】（1）用例之间的关系包括：包含关系、扩展关系、泛化关系。

（2）“出入库操作”与“登录”属于包含关系；“查看统计报表”与“生成统计报表”属于扩展关系；“用户注册”与“电话注册“、邮件注册”与“电话注册”属于典型的泛关系。