青少年编程与数学 02-002 Sql Server 数据库应用 06课题、数据库操作

课题摘要:
一、数据库的文件组成
二、系统数据库
三、创建数据库
四、数据库配置
五、删除数据库
六、查看数据库信息

本课题介绍了SQL Server数据库的操作，包括数据库的文件组成、系统数据库、创建和配置数据库、删除数据库以及查看数据库信息。数据库由主数据文件、次要数据文件和事务日志文件组成，这些文件被组织成文件组。系统数据库如master、model、msdb和tempdb对SQL Server的运行至关重要。

课题摘要:

本课题介绍了SQL Server数据库的操作，包括数据库的文件组成、系统数据库、创建和配置数据库、删除数据库以及查看数据库信息。数据库由主数据文件、次要数据文件和事务日志文件组成，这些文件被组织成文件组。系统数据库如master、model、msdb和tempdb对SQL Server的运行至关重要。创建数据库可以通过T-SQL语句完成，而数据库配置可以通过修改文件大小、添加或移除数据文件、设置数据库选项等方法进行。删除数据库是一个谨慎的操作，需要确保数据已备份。查看数据库信息可以通过SSMS或使用系统视图和存储过程。这些操作对于数据库管理员来说至关重要，有助于优化性能、管理数据文件和维护数据库环境。

一、数据库的文件组成

SQL Server 数据库由一个或多个文件组成，这些文件存储在磁盘上，并被组织成文件组。以下是 SQL Server 数据库的文件组成：

主数据文件（Primary Data File）：
- 扩展名为 .mdf。
- 包含数据库的启动信息，并指向数据库中的其他文件。
- 每个数据库至少有一个主数据文件，通常存储系统表和用户数据。
次要数据文件（Secondary Data File）：
- 扩展名为 .ndf。
- 用户定义的可选数据文件，用于存储用户数据。
- 可以创建多个次要数据文件，并将它们分配给不同的文件组，以提高性能和数据管理的灵活性。
事务日志文件（Log Data File）：
- 扩展名为 .ldf。
- 包含用于恢复数据库的事务日志信息。
- 记录数据库的所有事务操作，如数据修改、事务开始和结束等。
文件组（File Groups）：
- 文件组是数据库中的逻辑分组，用于管理数据文件的集合。
- 主文件组（PRIMARY）包含主数据文件和未分配给其他文件组的任何次要文件。
- 用户可以创建自定义文件组，以将数据文件的集合分组，便于管理和优化性能。

文件组允许数据库管理员控制数据库对象的物理存储位置，例如，可以将表和索引分配到特定的文件组，从而影响它们的物理存储位置。这有助于优化数据库性能，特别是在处理大量数据和高并发访问时。

SQL Server 还支持内存优化的数据文件组，用于存储内存中的数据，以及 FILESTREAM 文件组，用于存储大型对象数据，如文件和图像。

数据库文件可以配置为自动增长，当空间不足时，SQL Server 会自动扩展文件大小，直到达到最大大小限制。

在创建数据库时，可以使用 CREATE DATABASE 语句定义文件和文件组，而在修改数据库结构时，可以使用 ALTER DATABASE 语句。

二、系统数据库

SQL Server 包含多个系统数据库，每个数据库都有其特定的用途和功能。以下是 SQL Server 中系统数据库的组成及其功能：

master 数据库：
- 记录 SQL Server 实例的所有系统级信息，包括服务器配置、登录账号、系统设置、数据库文件位置等。如果 master 数据库损坏，SQL Server 将无法启动。
model 数据库：
- 用作 SQL Server 实例上创建的所有数据库的模板。当创建新数据库时，会复制 model 数据库的结构和配置。对 model 数据库的修改将影响以后创建的所有数据库。
msdb 数据库：
- 用于 SQL Server 代理计划警报和作业。它还用于存储数据库邮件、维护计划、日志_shipping、SQL Server 代理作业和警报的历史信息。
tempdb 数据库：
- 一个临时数据库，用于存储临时表、索引创建过程中的中间数据、事务日志等。每次 SQL Server 启动时，tempdb 都会被重新创建，因此它在系统启动时总是干净的。
Resource 数据库：
- 一个只读数据库，包含 SQL Server 包括的所有系统对象。系统对象在物理上保留在 Resource 数据库中，但在逻辑上显示在每个数据库的 sys 架构中。

这些系统数据库对于 SQL Server 的运行至关重要，它们共同支持 SQL Server 实例的管理和操作。在对这些数据库进行操作时应该非常小心，因为不正确的更改可能会影响整个 SQL Server 实例的稳定性和性能。

三、创建数据库

在 SQL Server 中创建数据库可以通过 SQL 语句来完成。以下是创建数据库的基本步骤和示例：

打开 SQL Server Management Studio (SSMS) 或者使用其他 SQL 客户端工具。
连接到 SQL Server 实例。
在查询编辑器中输入创建数据库的 SQL 语句。

创建数据库的基本 SQL 语句格式如下：

CREATE DATABASE [数据库名称]
ON
( NAME = [文件组名], FILENAME = '文件路径' , SIZE = [初始大小] , MAXSIZE = [最大大小] , FILEGROWTH = [增长大小] )
LOG ON
( NAME = [日志文件组名], FILENAME = '日志文件路径' , SIZE = [日志文件初始大小] , MAXSIZE = [日志文件最大大小] , FILEGROWTH = [日志文件增长大小] );

其中，[数据库名称] 是你想要创建的数据库的名字，[文件组名] 和 [日志文件组名] 是文件组的名称，文件路径 和 日志文件路径 是数据库文件和日志文件存储的路径，初始大小、最大大小、增长大小 和 日志文件初始大小、日志文件最大大小、日志文件增长大小 是数据库和日志文件的大小设置。

例如，创建一个名为 MyDatabase 的数据库，可以这样写：

CREATE DATABASE MyDatabase
ON
( NAME = MyDatabase_Data, FILENAME = 'C:\SQLData\MyDatabase.mdf' , SIZE = 10MB , MAXSIZE = 200MB , FILEGROWTH = 10% )
LOG ON
( NAME = MyDatabase_Log, FILENAME = 'C:\SQLLog\MyDatabase.ldf' , SIZE = 5MB , MAXSIZE = 100MB , FILEGROWTH = 5MB );

在这个例子中，数据库文件 (MyDatabase.mdf) 被创建在 C:\SQLData 目录下，日志文件 (MyDatabase.ldf) 被创建在 C:\SQLLog 目录下。数据库的初始大小设置为 10MB，最大大小为 200MB，并且每次增长 10%。日志文件的初始大小为 5MB，最大大小为 100MB，并且每次增长 5MB。

请注意，你需要确保 SQL Server 服务账户有权限访问指定的文件路径，并且路径是存在的。此外，根据你的 SQL Server 版本和配置，可能需要调整文件路径和大小设置。

也可以使用SSMS的功能菜单创建数据库。其方法请自行按功能提示完成操作，或参考一下网上的指导文件。本课程主要使用语句来完成。

四、数据库配置

在 SQL Server 中，已经创建的数据库可以通过多种方式进行配置，以优化性能、管理数据文件、设置数据库选项等。以下是一些常见的数据库配置方法：

1. 修改数据库文件大小和增长设置

如果你需要调整数据库文件的大小或增长设置，可以使用 ALTER DATABASE 语句。例如：

ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
MODIFY FILE
( NAME = N'YourDatabaseName_Data',
    SIZE = 20MB,
    MAXSIZE = UNLIMITED,
    FILEGROWTH = 10%);

2. 添加或移除数据文件

如果需要添加更多的数据文件或移除现有的数据文件，也可以使用 ALTER DATABASE 语句：

-- 添加数据文件
ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
ADD FILE
( NAME = N'YourDatabaseName_Data2', FILENAME = N'路径\YourDatabaseName_Data2.ndf' , SIZE = 10MB , FILEGROWTH = 10%);

-- 移除数据文件
ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
REMOVE FILE YourDatabaseName_Data2;

3. 设置数据库选项

SQL Server 提供了许多数据库级别的选项，可以通过 ALTER DATABASE 语句进行设置。例如，设置数据库为只读模式：

ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
SET READ_ONLY;

或者设置数据库的兼容性级别：

ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
SET COMPATIBILITY_LEVEL = 130;

4. 配置数据库的恢复模型

数据库的恢复模型可以设置为 SIMPLE、FULL 或 BULK_LOGGED，这会影响事务日志的处理方式：

-- 设置为简单恢复模型
ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
SET RECOVERY SIMPLE;

-- 设置为完全恢复模型
ALTER DATABASE [YourDatabaseName]
SET RECOVERY FULL;

5. 管理数据库的访问权限

你可以使用 GRANT 或 REVOKE 语句来管理用户对数据库的访问权限：

-- 授予用户访问权限
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON DATABASE::[YourDatabaseName] TO [YourUserName];

-- 撤销用户访问权限
REVOKE SELECT, INSERT, UPDATE ON DATABASE::[YourDatabaseName] FROM [YourUserName];

6. 使用 SQL Server Management Studio (SSMS)

使用 SQL Server Management Studio (SSMS) 进行数据库配置是一个直观的过程，它提供了一个图形用户界面(GUI)来管理数据库的各种设置。以下是使用 SSMS 进行数据库配置的步骤：

（1）打开 SQL Server Management Studio (SSMS)

首先，启动 SSMS 并连接到你的 SQL Server 实例。

（2）访问数据库属性

在“对象资源管理器”中，找到并展开“数据库”节点。
右键点击你想要配置的数据库名称，然后选择“属性”。

（3）配置数据库选项

在“数据库属性”对话框中，你可以在不同的页面中设置各种数据库选项：

文件组页

数据文件和日志文件：在这里，你可以添加、删除或修改数据文件和日志文件的位置、大小和增长设置。

选项页

常规选项：设置数据库的兼容性级别、排序规则、恢复模型等。
状态：设置数据库的只读或只写状态，启用或禁用数据库等。
自动关闭：设置数据库在一定时间内无活动时自动关闭。
自动收缩：设置数据库在一定条件下自动收缩数据文件和日志文件。
安全性：设置数据库的访问权限和角色成员资格。

兼容性级别页

兼容性级别：设置数据库的兼容性级别，影响数据库的行为和功能。

排序规则和语言页

排序规则：设置数据库使用的排序规则。
默认语言：设置数据库的默认语言。

文件和文件组页

文件组：管理文件组和文件组中的文件。

触发器页

DDL触发器：管理数据库级别的数据定义语言(DDL)触发器。

镜像页

数据库镜像：配置数据库镜像设置。

事务日志传送页

日志传送：设置数据库的事务日志传送选项。

（4）应用更改

在“数据库属性”对话框中，对数据库进行配置后，点击“确定”按钮应用更改。在某些情况下，更改可能需要重启数据库才能生效。

（5）使用查询编辑器进行配置

除了使用 GUI 界面外，你还可以在 SSMS 的查询编辑器中使用 T-SQL 语句来配置数据库。例如，你可以编写并执行 ALTER DATABASE 语句来修改数据库设置。

注意事项

在进行配置更改时，确保你有足够的权限。
在生产环境中，建议在进行重大更改之前进行备份和测试。
某些配置更改可能需要重启数据库，这可能会影响数据库的可用性。

通过这些步骤，你可以使用 SSMS 来配置 SQL Server 数据库的各种设置，以满足你的业务需求和性能要求。

五、删除数据库

在 SQL Server 中删除数据库是一个需要谨慎处理的操作，因为一旦执行，所有与该数据库相关的数据和对象都将被永久删除。以下是删除数据库的步骤：

备份数据库（如果需要）：
在删除数据库之前，如果数据库中包含需要保留的数据，你应该先进行备份。可以使用 SQL Server Management Studio (SSMS) 或 T-SQL 命令来备份数据库。
使用 SQL Server Management Studio (SSMS) 删除数据库：
- 打开 SSMS 并连接到 SQL Server 实例。
- 在对象资源管理器中，找到并展开“数据库”节点。
- 右键点击你想要删除的数据库名称。
- 选择“删除”选项。
- 在弹出的对话框中，确认数据库名称，可以选择删除数据库的同时删除相关的数据库文件，然后点击“确定”按钮。
- 系统会提示你确认删除操作，点击“确定”执行删除。
使用 T-SQL 命令删除数据库：
- 打开 SSMS 的查询编辑器。
- 连接到目标 SQL Server 实例。
- 执行以下 T-SQL 命令：
```
USE master;
GO
DROP DATABASE [YourDatabaseName];
GO
```
- 将 [YourDatabaseName] 替换为你想要删除的数据库名称。
- 执行该命令，数据库将被删除。
处理依赖于数据库的对象：
如果数据库中的对象（如登录名、作业、服务器级触发器等）被其他数据库或服务器对象所依赖，你可能需要先删除或修改这些依赖对象。
确认数据库已被删除：
在对象资源管理器中检查“数据库”节点，确认目标数据库已经不再列表中。

安全提示：

确保你有足够的权限来删除数据库。
删除数据库是一个破坏性操作，一旦执行，所有数据都将丢失，除非有备份可以恢复。
在生产环境中，建议在维护时间窗口内进行此类操作，并通知所有相关的利益相关者。

在执行删除操作前，请确保已经考虑了所有相关的因素，并且已经采取了适当的数据保护措施。

六、查看数据库信息

在 SQL Server 中，你可以通过多种方式查看数据库信息。以下是一些常用的方法：

1. 使用 SQL Server Management Studio (SSMS)

查看数据库列表

打开 SSMS 并连接到 SQL Server 实例。
在“对象资源管理器”中，展开“数据库”节点，你将看到一个数据库列表。

查看数据库属性

在“对象资源管理器”中，右键点击你想要查看的数据库。
选择“属性”以查看数据库的详细信息，如数据库大小、所有者、创建时间、兼容性级别等。

2. 使用系统视图查询数据库信息

查看所有数据库的基本信息

SELECT name, database_id, creation_date, compatibility_level, collation_name, recovery_model_desc
FROM sys.databases;

查看数据库的大小

SELECT 
    DB_NAME() AS [DatabaseName], 
    CAST(SUM(size) * 8 / 1024 AS DECIMAL(10, 2)) AS [SizeInMB]
FROM 
    sys.master_files
WHERE 
    database_id = DB_ID();

查看数据库的文件信息

SELECT 
    name AS FileName,
    physical_name AS PhysicalPath,
    type_desc AS FileType,
    size AS FileSizeInPages,
    max_size AS MaxSizeInPages,
    growth AS FileGrowth
FROM 
    sys.master_files
WHERE 
    database_id = DB_ID();

查看数据库的扩展属性（如所有者、创建者等）

SELECT 
    name, 
    create_date, 
    principal_id, 
    type_desc, 
    owner_sid
FROM 
    sys.databases
WHERE 
    name = N'YourDatabaseName';

3. 使用系统存储过程

查看数据库的详细信息

EXEC sp_helpdb 'YourDatabaseName';

这个存储过程提供了数据库的详细信息，包括数据库大小、所有者、创建日期等。

4. 使用动态管理视图 (DMVs)

查看数据库的 I/O 统计信息

SELECT 
    DB_NAME(database_id) AS [DatabaseName], 
    io_stall_read_ms AS [ReadLatency], 
    io_stall_write_ms AS [WriteLatency], 
    num_of_reads AS [NumberOfReads], 
    num_of_writes AS [NumberOfWrites], 
    (size/128.0) AS [SizeInMB]
FROM 
    sys.dm_io_virtual_file_stats(NULL, NULL) AS vfs
CROSS JOIN 
    sys.master_files AS mf
WHERE 
    vfs.database_id = mf.database_id;

这些方法可以帮助你从不同的角度查看数据库的详细信息。在实际应用中，你可以根据需要选择合适的方法来获取所需的信息。