SQL Server数据库概述

SQL Server中的数据库是由数据表的集合组成的，每个数据表中包含数据以及其他数据库对象，这些对象包括视图、索引、存储过程和触发器等。
数据库系统使用一组操作系统文件来映射数据库管理系统中保存的数据库，数据库中的所有数据和对象都存储在其映射的操作系统文件中。这些操作系统文件可以是数据文件或日志文件。
要熟练地理解和掌握数据库，必须对数据库的一些基本概念及构成有一个清楚的认识。

2.1.1  常见数据库对象

数据库中存储了表、视图、索引、存储过程、触发器等数据库对象，这些数据库对象存储在系统数据库或用户数据库中，用来保存SQL Server数据库的基本信息及用户自定义的数据操作等。
1．表与记录
表是数据库中实际存储数据的对象。由于数据库中的其他所有对象都依赖于表，因此可以将表理解为数据库的基本组件。一个数据库可以有多个行和列，并且每列包含特定类型的信息。列和行也可以称为字段与记录。字段是表中纵向元素，包含同一类型的信息，例如读者卡号(Rcert)、姓名(name)和性别(Sex)等；字段组成记录，记录是表中的横向元素，包含有单个表内所有字段所保存的信息，例如读者信息表中的一条记录可能包含一个读者的卡号、姓名和性别等。如图2-1所示为【图书管理系统（BookDateBase）】数据库中【读者信息（Reader）】数据表的内容.

图2-1  【读者信息（Reader）】数据表
2．视图
视图是从一个或多个基本（数据）表中导出的表，也被称为虚表。视图与表非常相似，也是由字段与记录组成。与表不同的是，视图不包含任何数据，它总是基于表，用来提供一种浏览数据的不同方式。视图的特点是，其本身并不存储实际数据，因此可以是连接多张数据表的虚表，还可以是使用WHERE子句限制返回行的数据查询的结果。并且它是专用的，比数据表更直接面向用户。如图2-2所示是正在创建的视图，它的结果来自【图书管理系统（BookDateBase）】数据库中的【读者信息（Reader）】表、【图书信息（Books）】表和【借阅信息（BorrowOrReturn）】表。


图2-2  【读者信息_借阅信息_图书信息表】视图
3．索引
索引是一种无须扫描整个表就能实现对数据快速访问的途径，使用索引可以快速访问数据库表中的特定信息。索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，例如【读者信息（Reader）】数据表中的【员工卡号（Rcert）】列。如果要查找某一读者姓名，索引会帮助用户更快地获得所查找的信息。
4．约束
约束是SQL Server 2008实施数据一致性和完整性的方法，是数据库服务器强制的业务逻辑关系。约束限制了用户输入到指定列中值的范围，强制了引用完整性。主键和外键就是约束的一种形式。当在数据库设计器中创建约束时，约束必须符合创建和更改表的ANSI标准。
5．数据库关系图
在讲述规范化和数据库设计时会详细讲述数据库关系图，这里只要清楚数据库关系图是数据库设计的视觉表示，它包括各种表、每一张表的列名以及表之间的关系。在一个实体关系（Entity-Relationship，或者叫E-R关系图）中，数据库被分成两部分：实体（如“生产企业”和“顾客”）和关系（“提供货物”和“消费”）。
6．默认值
如果在向表中插入新数据时没有指定列的值，则默认值就是指定这些列中所的值。默认可以是任何取值为常量的对象。默认值也是SQL Server提供确保数据一致性和完整性的方法。
在SQL Server 2008中，有两种使用默认值的方法。第一种，在创建表时，指定默认值。如果使用SQL Server Management Studio，则可以在设计表时指定默认值。如果使用Transact-SQL语言，则在CREATE TABLE语句中使用DEFAULT子句。第二种，使用CREATE DEFAULT语句创建默认对象，然后使用存储过程sp_binddefault将该默认对象绑定到列上。
7．规则
规则和约束都是限制插入到表中的数据类型的信息。如果更新或插入记录违反了规则，则插入或更新操作被拒绝。此外，规则可用于定义自定义数据库类型上的限制条件。与约束不同，规则不限于特定的表。它们是独立对象，可绑定到多个表，或者甚至绑定到特定数据类型（从而间接用于表中）。
8．存储过程
存储过程与其他编程语言中的过程类似，原因主要有以下几点：
l  接收输入参数并以输出参数的格式向调用过程或批处理返回多个值
l  包含用于在数据库中执行操作（包括调用其他过程）的编程语句
l  向调用过程或批处理的返回状态值，以指明成功或失败（以及失败的原因）
l  可以使用EXECUTE语句来运行存储过程。但是，存储过程与函数不同，因为存储过程不返回取代其名称的值，也不能直接在表达式中使用。
9．触发器
触发器是一种特殊类型的存储过程，这是因为触发器也包含了一组Transact-SQL语句。但是，触发器又与存储过程明显不同，例如触发器可以执行。如果希望系统自动完成某些操作，并且自动维护确定的业务逻辑和相应的数据完整，那么可以通过使用触发器来实现。
触发器可以查询其他表，而且可以包含复杂的Transact-SQL语句。他们主要用于强制服从复杂的业务规则或要求。例如，用户可以根据商品当前的库存状态，决定是否需要向供应商进货。
 

在SQL Server 2008中，一个重要的特性是允许用户使用熟悉的CLR语言创建存储过程和触发器。

 
10．用户和角色
用户是指对数据库有存取权限的使用者。角色是指一组数据库用户的集合，和Windows中用户组类似。数据库中的用户组可以根据需要添加，用户如果被加入到某一角色，则将具有该角色的所有权限。

2.1.2  数据库构成

在SQL Server中，用于数据存储的实用工具是数据库。而数据库从大的方面分，包括系统数据库和用户数据库。每个SQL Server数据库（无论是系统数据库还是用户数据库）在物理上都由至少一个数据文件和至少一个日志文件组成。出于分配和管理目的，可以将数据库文件分成不同的文件组。
1．系统数据库
无论SQL Server的哪一个版本，都存在一组系统数据库。系统数据库中保存的系统表用于系统的总体控制。系统数据库保存了系统运行及对用户数据的操作等基本信息。这些系统数据分别是Master、Model、Msdb和Tempdb。这些系统数据库的文件存储在SQL Server的默认安装目录的MMSQL子目录的Data文件夹中。
l  master数据库
master数据库是SQL Server是最重要的数据库，它位于SQL Server的核心，如果该数据库被损坏，SQL Server将无法正常工作。master数据库中包含了所有的登录名或用户ID所属的角色；服务器中的数据库的名称及相关信息；数据库的位置；SQL Server如何初始化四方面的重要信息。
 

定期备份master数据库非常重要。确保备份master数据库是备份策略的一部分。

 
l  model数据库
创建数据库时，总是以一套预定义的标准为模型。例如，若希望所有的数据库都有确定的初始大小，或者都有特定的信息集，那么可以把这些信息放在model数据库中，以model数据库作为其他数据库的模板数据库。如果想要使所有的数据库都有一个特定的表，可以把该表放在model数据库里。
model数据库是tempdb数据库的基础。对model数据库的任何改动都将反映在tempdb数据库中，所以，在决定对model数据库有所改变时，必须预先考虑好并多加小心。
l  Msdb数据库
msdb给SQL Server代理提供必要的信息来运行作业，因而，他是SQL Server中另一个十分重要的数据库。
SQL Server代理是SQL Server中的一个Windows服务，用以运行任何已创建的计划作业（例如包含备份处理的作业）。作业是SQL Server中定义的自动运行的一系列操作，他不需要任何手工干预来启动。
l  Tempdb数据库
Tempdb数据库用作系统的临时存储空间，其主要作用是存储用户建立的临时表和临时存储过程，存储用户说明的全局变量值，为数据排序创建临时表，存储用户利用游标说明所筛选出来的数据。
 

因为tempdb的大小是有限的，所以在使用他时必须当心，不要让tempdb被来自不好的存储过程（对于创建有太多记录的表没有明确限制）的表中的记录所填满。如果发生了这种情况，不仅当前的处理不能继续，整个服务器都可能无法工作，从而将影响到在该服务器上的所有用户。

 
使用数据库的时候要记住一点，SQL Server 2008的设计是可以在必要时自动扩展数据库的。这意味着master、model、tempdb、msdb和其他关键的数据库将不会在正常的情况下缺少空间的。如表2-1中列出了这些系统数据库在SQL Server 2008系统中的主文件、逻辑名称、物理和文件增长比例。
表2-1  系统数据库

系统数据库	主文件	逻辑名称	物理名称	文件增长
master	主数据	master	master.mdf	按10%自动增长，直到磁盘已满
	Log	mastlog	mastlog.ldf	按10%自动增长，直到达到最大值2TB
msdb	主数据	MSDBData	MSDBData.mdf	按256KB自动增长，直到磁盘已满
	Log	MSDBLog	MSDBLog.ldf	按256KB自动增长，直到达到最大值2TB
model	主数据	modeldev	model.mdf	按10%自动增长，直到磁盘已满
	Log	modellog	modellog.ldf	按10%自动增长，直到达到最大值2TB
tempdb	主数据	tempdev	tempdb.mdf	按10%自动增长，直到磁盘已满
	Log	templog	templog.ldf	按10%自动增长，直到达到最大值2TB

2．示例数据库
示例数据库是Microsoft给出的用于用户使用的数据库。示例数据库中包含了各种数据库对象，使用户可以自由地对其中的数据或者表结构进行查询、修改等操作。
在安装SQL Server 2008的过程中，可以在安装组件窗口中选择安装示例数据库，默认的示例数据库有AdventureWorks和AdventureWorksDW两个。AdventureWorks数据库相对于以前SQL Server版本的示例数据库更加健壮。虽然他对于初学者有一定的复杂性，但是该数据库具有相当完成的实例，及更接近实际的数据容量、复杂的结构和部件。AdventureWorksDW数据库是Analysis Services（分析服务）的示例数据库。Microsoft将分析示例数据库与事务示例数据库联系在一起，以提供展示两者协同运行的完成示例数据库。

2.1.3  数据库文件和文件组

在SQL Server 2008系统中，一个数据库至少有一个数据文件和一个事务日志文件。当然，该数据库也可以有多个数据文件和多个事务日志文件。数据文件用于存放数据库的数据和各种对象，事务日志文件用于存放事务日志。
数据文件又可以分成主数据文件和辅助数据文件两种形式。主数据文件是数据库的起点，每一个数据库都有且仅有一个主数据文件。主数据文件名称的默认后缀是.mdf。辅助数据文件是可选的，用来存放不在主数据文件中的其他数据和对象。数据库可以没有辅助数据文件，也可以有多个辅助数据文件，默认后缀是.ndf。
事务是一个单元的工作，该单元的工作要么全部完成，要么全部不完成。SQL Server 2008系统具有事务功能，可以保证数据库操作的一致性和完整性。SQL Server 2008系统使用数据库的事务日志来实现事务的功能。通常情况下，事务日志记录了对数据库的所有修改操作。事务日志记录了每一个事务的开始、对数据的改变和取消修改等信息。随着对数据库的持续不断地操作，日志是连续增加的。对于一些大型操作，例如创建索引，日志只是记录该操作的事实，而不是记录所发生的数据。事务日志还记录了数据页的分配和释放，以及每一个事务的提交和回滚等信息。这样就允许SQL Server系统恢复和取消事务。当事务没有完成时，则取消该事务。事务日志以操作系统文件的形式存在，在数据库中被称为日志文件。每一个数据库都至少有一个日志文件。日志文件名称的默认后缀是.ldf。
在操作系统中，数据库是作为数据文件和日志文件而存在的，明确地指明了这些文件的位置和名称。但是，在SQL Server系统内部，例如在Transact-SQL语言中，由于物理文件名称比较长，使用起来非常不方便。为此，数据库又有逻辑文件的概念。每一个物理文件都对应一个逻辑文件。在使用Transact-SQL语句的过程中，引用逻辑文件非常快捷和方便。
文件组就是文件的逻辑集合。文件组可以把一些指定的文件组合在一起，以方便管理和分配数据。例如，在某个数据库中，3个文件（如data1.ndf、data2.ndf和data3.ndf）分别创建在3个不同的磁盘驱动器中，并且为他们指定了一个文件组group1。以后，所创建的表可以明确指定存放在文件组group1中。对该表中数据的查询将分布在这3个磁盘上同时进行，因此可以通过执行并行访问而提高查询性能。在创建表时，不能指定将表放在某个文件中，只能指定将表放在某个文件组中。因此，如果希望将某个表放在特定的文件中，必须通过创建文件组来实现。使用文件和文件组时，应该考虑下列因素：
l  一个文件或者文件组只能用于一个数据库，不能用于多个数据库。
l  一个文件只能是某一个文件组的成员，不能是多个文件组的成员。
l  数据库的数据信息和日志信息不能放在同一个文件或文件组中，数据文件和日志文件总是分开的。
l  日志文件永远也不能是任何文件组的一部分。
在SQL Server 2008系统中，可管理的最小物理空间以页为单位，每一个页的大小是8KB，即8192字节。在表中，每一行数据都不能跨页存储。这样，表中每一行的字节数不能超过8192个字节。在每一个页上，由于系统占用了一部分空间用来记录与该页有关的系统信息，所以每一个页可用的空间是8060个字节。但是，包含了varhcar、nvarchar、varbinary等数据类型的列的表则不受这种规则限制。每8个连续页称为一个区，即区的大小是64KB。这意味着1MB的数据库有16个区。区用于控制表、索引的存储。
通过理解数据库的空间管理，可以估算数据库的设计尺寸。数据库的大小等于所有表大小与索引大小之和。假设某个数据库只有一个表，该表的数据行字节是800Byte。这时，一个数据页上最多只能放10行数据。如果该表大约有100万行的数据，那么该表占用10万个数据页的空间。因此，该数据库的大小估计为：100000×8KB=800000KB=781.25MB。根据数据库大小的估计值，再考虑其他的因素，就可以得到数据库的设计值。
 

SQL Server不强制这主数据文件、辅助数据文件和日志文件类型的文件必须带mdf、ndf和ldf扩展名，但使用扩展名指出文件类型是个良好的文件命名习惯。

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