第0章　緒論

知識目標

●　了解數據庫的基本概念；

●　了解數據管理技術的發展；

●　了解SQL Server 2012的新特性、版本、體系結構。

技能目標

●　掌握SQL Server 2012的安裝及配置方法；

●　掌握服務器選項的類型和配置方法。

知識學習

1.數據庫

信息（Information）是現實世界事物的存在方式或運動狀態的反映，其內容描述的是事物之間的相互聯系和相互作用。

數據（Data）是描述事物的符號記錄。數據包括文字、圖形、圖像、聲音等。數據包括兩個方面，即型和值。型是指數據的類型，是數值類、字符類還是日期類等；值是指數據在給定類型下的值，比如數值類的值可以是12、字符類的值可以是“中國”、日期類的值可以是“2016-3-22”等。

數據和信息之間存在著聯系，信息通過數據表示，而信息是數據的含義。

數據庫（Database，DB）是一個長期存儲在計算機內的、有組織的、能共享的、統一管理的數據集合。數據庫中的數據是按照一定的數據模型組織、描述和存儲的，有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性。

數據庫相當于一個容器，其內裝有表、視圖、存儲過程、觸發器等數據庫對象。表是數據庫的基本單位，用來存放數據；表結構給出表由哪些列組成以及每列的數據類型和存儲數據的長度；行用于存儲實體的實例，每一行就是一個實例。

2.數據庫管理系統

數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）是使用和管理數據庫的系統軟件，位于用戶與操作系統之間，負責對數據庫進行統一的管理和控制。所有對數據庫的操作都交由數據庫管理系統完成，這使得數據庫的安全性和完整性得以保證。

數據庫管理系統主要具備6個功能：數據定義，數據的組織、存儲和管理，數據操縱，數據庫的運行管理和安全保護，數據庫的維護，通信和互操作。

數據定義功能用于建立和修改數據庫的庫結構，數據庫管理系統提供數據定義語言（Data Definition Language，DDL）來完成數據定義功能。

數據的組織、存儲和管理功能的目標是提高存儲空間利用率，選擇合適的存取方法提高存取效率。數據的組織、存儲與管理功能主要包括DBMS如何分類組織、存儲和管理各種數據，包括數據字典、用戶數據、存取路徑等，需確定以何種文件結構和存取方式在存儲級上組織這些數據，如何實現數據之間的聯系。

數據操縱功能用于用戶對數據庫進行插入、更新、刪除和查詢操作，數據庫管理系統提供數據操縱語言（Data Manipulation Language，DML）完成數據操縱功能。

數據庫的運行管理和安全保護功能確保數據庫系統的正常運行，內容包括多用戶環境下的并發控制、安全性檢查、存取限制控制、完整性檢查、日志的管理、事務的管理和發生故障后數據庫的恢復。數據庫管理系統提供數據控制語言（Data Control Language，DCL）完成數據庫的運行管理和安全保護功能。

數據庫的維護功能包括數據庫的數據輸入、轉換、轉儲，數據庫的重組織，數據庫性能監視和分析等功能，這些功能是由若干實用程序和管理工具完成的。

通信和互操作功能是指數據庫管理系統與其他系統的通信和不同數據庫之間的互操作。

3.數據庫系統

數據庫系統（Database Systems，DBS）是指在計算機系統中引入了數據庫系統，專門用于完成特定的業務信息處理。數據庫系統包括硬件、軟件和用戶。其中，軟件包括數據庫、數據庫管理系統、操作系統、應用開發工具和數據庫應用程序。用戶包括系統分析員、數據庫設計人員、程序開發人員、數據庫管理員和最終用戶。數據庫系統的核心是數據庫管理系統。

數據庫管理員（Database Administrator，DBA）是專門負責管理和維護數據庫系統的人。通常，數據庫管理員的工作職責包括參與或負責數據庫設計，根據應用來創建和修改數據庫，設計系統存儲方案并制定未來的存儲需求計劃，維護數據庫的數據安全性、完整性、并發控制，安裝和升級數據庫服務器以及應用程序工具，管理和監控數據庫的用戶，監控和優化數據庫的性能，制訂數據庫備份計劃，定期進行數據庫備份，在災難出現時對數據庫信息進行恢復，等等。在實際工作中，一個數據庫系統可能有一個或多個數據庫管理員，也可能數據庫管理員同時也負責系統中的其他工作。

數據庫應用系統（Database Application Systems，DBAS）是指由數據庫、數據庫管理系統、數據庫應用程序組成的軟件系統。

4.數據管理技術的發展

數據管理技術是指對數據進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護的技術。數據管理技術的發展大致劃分為3個階段，即人工管理階段、文件系統階段和數據庫系統階段。

（1）人工管理階段

20世紀50年代中期之前，計算機剛剛出現，主要用于科學計算。硬件存儲設備只有磁帶、卡片和紙帶；軟件方面還沒有操作系統，沒有專門管理數據的軟件。因此，程序員在程序中不僅要規定數據的邏輯結構，還要設計其物理結構，包括存儲結構、存取方法、輸入/輸出方式等。數據的組織面向應用，不同的計算程序之間不能共享數據，使得不同的應用之間存在大量的重復數據，數據與程序不獨立。數據通過批處理方式進行處理，處理結果不保存，難以重復使用。

（2）文件系統階段

20世紀50年代中期到60年代中期，隨著計算機大容量存儲設備（如硬盤）和操作系統的出現，數據管理進入文件系統階段。在文件系統階段，數據以文件為單位存儲在外存，且由操作系統統一管理。用戶通過操作系統的界面管理數據文件。文件的邏輯結構與物理結構相獨立，程序和數據分離。用戶的程序與數據可分別存放在外存儲器上，各個應用程序可以共享一組數據，通過文件進行數據共享。但是，數據在文件中的組織方式仍然由程序決定，因此必然存在相當的數據冗余。數據的邏輯結構和應用程序相關聯，一方修改，必然導致另一方也要隨之修改。此外，簡單的數據文件不能體現現實世界中數據之間的聯系，只能交由應用程序進行處理，缺乏獨立性。

（3）數據庫系統階段

20世紀60年代后，隨著計算機在數據管理領域的普遍應用，數據管理開始運用數據庫技術，進入數據庫系統階段。數據庫技術以數據為中心組織數據，采用一定的數據模型，數據模型不僅體現數據本身的特征，而且體現數據之間的聯系，數據集成性高。根據數據模型建成的數據庫數據冗余小，易修改、易擴充，便于共享，程序和數據有較高的獨立性。數據庫管理系統統一管理與控制數據庫，保證了數據的安全性和完整性，可以有效地控制并發管理。

20世紀80年代中期以來，數據庫技術與其他新技術相結合，陸續產生了多種類型的數據庫，如面向對象數據庫、分布式數據庫、并行數據庫、多媒體數據庫、模糊數據庫、時態數據庫、實時數據庫、知識數據庫、統計數據庫等。隨著大數據時代的到來，各行各業不僅越來越多地面對海量數據，更迫切需求信息的挖掘和決策的制定，從而推動數據管理技術的進一步發展。

5.SQL Server 2012的特點

SQL Server最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate三家公司共同開發的，并于1988年推出了第一個OS/2版本。1992年，Microsoft公司開發了SQL Server的Windows NT版本；1993年，Microsoft公司發布了運行在Windows NT 3.1上的SQL Server4.2；1995年，Microsoft公司公布了SQL Server 6.0，該版本提供了集中的管理方式，并內嵌了復制的功能；1996年，Microsoft推出了SQL Server 6.5版本；1997年推出了SQL Server 6.5企業版，該版本包含了4GB的RAM支持，8位處理器以及對群集計算機的支持。

SQL Server 2012是Microsoft公司繼SQL Server 2008發布后，于2011年推出的版本。

SQL Server 2012作為已經為云技術做好準備的信息平臺，能夠快速構建相應的快速解決方案實現本地和公有云之間的數據擴展。

SQL Server 2012可以進一步幫助企業保護其基礎架構——專門針對關鍵任務的工作負載，以合適的價格實現最高級別的可用性及性能。微軟不僅能為用戶提供一個值得信賴的信息平臺，它還是可靠的業務合作伙伴，企業可以通過它獲得大批有經驗的供應商的技術支持。SQL Server 2012的特性包括以下幾個方面。

（1）安全性和高可用性

全新的SQL Server AlwaysOn將災難恢復解決方案和高可用性結合起來，可以在數據中心內部、也可以跨數據中心提供冗余，從而有助于在計劃性停機及非計劃性停機的情況下快速地完成應用程序的故障轉移。AlwaysOn提供了如下一系列新功能。

①AlwaysOn Availability Groups是一個全新的功能，可以大幅度提高數據庫鏡像的性能并幫助確保應用程序數據庫的高可用性。

②AlwaysOn Failover Cluster Instances不僅可以增強SQL Server Failover Clustering的性能，并且由于支持跨子網的多站點群集，它還能夠幫助實現SQL Server實例跨數據中心的故障轉移。

③AlwaysOn Active Secondries使備結點實例能夠在運行報表查詢及執行備份操作時得到充分利用，這有助于消除硬件閑置并提高資源利用率。

④對于運行在可讀備結點實例上的查詢，SQL Server AlwaysOn AutoStat會自動創建并更新其所需的臨時統計數據。

（2）超快的性能

①內存中的列存儲。通過在數據庫引擎中引入列存儲技術，SQL Server成為第一個能夠真正實現列存儲的萬能主流數據庫系統。列存儲索引可以將在SQL Server分析服務（SSAS，PowerPivot的重要基礎）中開發的VertiPaq技術和一種稱作批處理的新型查詢執行范例結合起來，為常見的數據倉庫查詢提速，效果十分驚人。在測試場景下，星形連接查詢及類似查詢使客戶體驗到了近100倍的性能提升。

②全面改進全文搜索功能。SQL Server 2012中的全文搜索功能（FTS）擁有性能顯著提高的查詢執行機制及并發索引更新機制，從而使SQL Server的可伸縮性得到極大增強。全文搜索功能現在可以實現基于屬性的搜索，而不需要開發者在數據庫中分別對文件的各種屬性（如作者姓名、標題等）進行維護，經過改進的NEAR運算符還允許開發者對兩個屬性之間的距離及單詞順序作相應的規定。除了這些奇妙的變化之外，全文搜索功能還重新修訂了所有語言中存在的斷字，在最新的Microsoft版本中進行了相應的更新，并新增了對捷克語和希臘語的支持。

③表格分區可多達15000個。目前表格分區可擴展至15000個，從而能夠支持規模不斷擴大的數據倉庫。這種新的擴展支持有助于實現大型滑動窗口應用場景，這對于需要根據數據倉庫的需求來實現數據切換的大文件組而言，能夠使其中針對大量數據進行的維護工作得到一定程度的優化。

④擴展事件增強。擴展事件功能中新的探查信息和用戶界面使其在功能及性能方面的故障排除更加合理化。其中的事件選擇、日志、過濾等功能得到增強，從而使其靈活性也得到相應提升。

⑤Distributed Replay 6。全新的Distributed Replay功能可以簡化應用程序的測試工作，并使應用程序變更、配置變更以及升級過程中可能出現的錯誤最小化。這個多線程的重放工具還能夠模擬生產環境在升級或配置更改過程中的工作負載，從而可以確保變更過程中的性能不會受到負面影響。

（3）企業安全性及合規管理

審核增強。SQL Server在審核功能方面的改進使其靈活性和可用性得到一定程度的增強，這能夠幫助企業更加自如地應對合規管理所帶來的問題。

針對Windows組提供默認架構。數據庫架構現在可以和Windows組而非獨立用戶相關聯，從而能夠提高數據庫的合規性。

用戶定義的服務器角色。用戶定義的服務器角色使SQL Server的靈活性、可管理性得到增強，同時也有助于使職責劃分更加規范化。

包含數據庫身份驗證。使用戶無須使用用戶名就可以直接通過用戶數據庫的身份驗證，從而使合規性得到增強。

（4）具有突破性的業務洞察力

快速的數據發現。報表服務項目PowerView向各級用戶提供基于網絡的高交互式數據探索、數據可視化及數據顯示體驗，這使得自助式報表服務成為現實。

PowerPivot增強。微軟能夠幫助企業釋放突破性的業務洞察力。

全文統計語義搜索。對于存儲在SQL Server數據庫中的非結構化的數據文件，全文統計語義搜索功能可以將從前無法發現的文件之間的關系挖掘出來，從而能夠使T-SQL開發者為企業帶來深刻的業務洞察力。

（5）可擴展的托管式自助商業智能服務

SQL Server Denali在分析服務中引入了商業智能語義模型。

（6）可靠、一致的數據

主數據服務（MDS）可以進一步簡化用于數據集成操作的主數據結構（對象映射、參考數據、維度、層次結構）的管理，而且提供了故障轉移集群和數據庫鏡像技術，使可用性更高。對于不同規模的企業，SQL Server集成服務（SSIS）均可以通過所提供的各種功能來提高它們在信息管理方面的工作效率。

（7）定制個性化云

SQL Server 2012能夠解決從服務器到私有云或從服務器到通過常用工具鏈接在一起的公有云的各種難題，并為新的商業機會創造條件。

SQL Server 2012是SQL Server系列中一個重要的產品版本，可以進一步幫助用戶構建關鍵任務環境，并從一開始就提供了相應的強大而且高效的支持。其中，新增加的功能以及對原有功能的增強能夠幫助各種級別的企業釋放突破性的洞察力；云就緒技術能夠跨服務器、私有云和公有云實現應用程序均衡，從而幫助客戶在未來的使用過程中保持自身的敏捷性。

6.SQL Server 2012的版本

SQL Server 2012提供了6個版本，服務組件主要有SQL Server數據庫引擎、Analysis Services、Reporting Services、Notification Services、Integration Services等。

SQL Server 2012的大部分版本都提供了服務器端和工作站的安裝，同時包括客戶端組件、工具和文檔。在保證標準版的價格競爭力的同時，微軟將大部分新的高可用性引入企業版。此外，微軟還設計了低端的工作組版本數據庫，并將該版本升級到工作版、標準版，并最終可以升級至企業版。下面對SQL Server 2012數據庫各版本的情況進行說明。

SQL Server 2012的主要版本介紹如表0-1所示。

（1）SQL Server 2012的專業版本

專業化版本的SQL Server可以面向不同的業務工作負荷。SQL Server的專業化版本介紹如表0-2所示。

（2）SQL Server 2012的延伸版本

SQL Server延伸版是針對特定的用戶應用而設計的，可免費獲取或只需支付極少的費用。SQL Server 2012的延伸版本介紹如表0-3所示。

7.SQL Server 2012的體系結構

SQL Server的體系結構是指對SQL Server的組成部分和這些組成部分之間關系的描述。下面分別介紹主要的組件。

（1）核心組件

SQL Server 2012系統由4個核心部分組成，每個部分對應一個服務，分別是數據庫引擎、分析服務、集成服務和報表服務，如圖0-1所示。

①數據庫引擎（Data Engine）：數據庫引擎是用于存儲、處理和保護數據的核心服務。利用數據庫引擎，可以控制訪問權限并快速處理事務，滿足企業中最需要占用數據的應用程序的要求。數據庫引擎還為維護高可用性提供了大量的支持。

②分析服務（Analysis Services）：分析服務為商業智能應用程序提供了聯機分析處理（OLAP）和數據挖掘功能，允許用戶設計、創建以及管理。分析服務包含從其他數據源聚合而來的數據的多維結構，從而提供OLAP支持。分析服務允許使用多種行業標準的數據挖掘方法來設計、創建和可視化從其他數據源構造的數據挖掘模型。

③集成服務（Integration Services）：集成服務是一種企業數據轉換、數據集成解決方案，用戶可以使用它從不同的數據源提取、轉換以及合并數據，并將其移至單個或多個目標。

④報表服務（Reporting Services）：報表服務是一種基于服務器的新型報表平臺，可用于創建和管理包含來自關系數據源和多維數據源的數據的表報表、矩陣報表、圖形報表和自由格式報表。可以通過基于Web的連接來查看和管理用戶創建的報表。

（2）其他組件

①復制（Replication）：復制是在數據庫之間，對數據和數據庫對象進行復制、分發和同步以保持一致性的一組技術。使用復制可以將數據通過局域網、廣域網、無線連接等分發到不同位置，以及分發給遠程用戶或移動用戶。

②通知服務（Notification Services）：通知服務用于開發和部署，可生成并發送通知的應用程序。通知服務可以生成并向大量訂閱方發送個性化的消息，還可以向各種各樣的設備傳遞消息。

③服務代理（Service Broker）：Service Broker是一種用于生成可靠、可伸縮且安全的數據庫應用程序的技術。Service Broker是數據庫引擎中的一種技術，它對隊列提供了本機支持。Service Broker還提供了一個基于消息的通信平臺，可用于將不同的應用程序組件連接成一個操作整體；提供了許多生成分布式應用程序所必需的基礎結構，可顯著減少應用程序的開發時間。Service Broker還可以幫助用戶輕松自如地縮放應用程序，以適應應用程序所要處理的流量。

④全文搜索（Full Text Search）：SQL Server包含對SQL Server表中基于純字符的數據進行全文查詢所需的功能。全文查詢可以包括單詞和短語、一個單詞或者短語等多種形式。

8.SQL Server 2012安裝環境的配置

安裝SQL Server 2012數據庫軟件之前，除了要確保計算機滿足最低硬件要求外，還要適當地考慮數據庫未來發展的需要。SQL Server 2012數據庫的安裝程序，在不滿足安裝所要求的最低硬件配置時，將會給出提示。

（1）硬件和軟件需求

對于SQL Server 2012的32位和64位版本，應注意以下事項：

①建議在使用NTFS文件格式的計算機上運行SQL Server 2012。支持但建議不要在具有FAT32文件系統的計算機上安裝SQL Server 2012，因為它沒有NTFS文件系統安全。

②SQL Server安裝程序將阻止在只讀驅動器、映射的驅動器或壓縮驅動器上進行安裝。

③為了確保Visual Studio組件可以正確安裝，SQL Server要求安裝更新。 SQL Server安裝程序會檢查此更新是否存在，然后要求先下載并安裝此更新，接下來才能繼續SQL Server安裝。若要避免在SQL Server安裝期間中斷，可在運行SQL Server安裝程序之前先按下面所述下載并安裝此更新（或安裝Windows Update上提供的.NET 3.5 SP1的所有更新）：

如果在使用Windows Vista SP2或Windows Server 2008 SP2操作系統的計算機上安裝SQL Server 2012，則可以從此處獲得所需更新。

●　如果在使用Windows 7 SP1、Windows Server 2008 R2 SP1、Windows Server 2012或Windows 8操作系統的計算機上安裝SQL Server 2012，則已包含此更新。

●　SQL Server 2012的組件要求如表0-4所示，這些要求適用于SQL Server 2012所有版本的安裝。

（2）處理器、內存和操作系統的要求

表0-5所列出的內存和處理器要求適用于SQL Server 2012的所有版本。

安裝SQL Server 2012數據庫之前，要求對操作系統進行檢測，只有在滿足其最低的版本要求后才能進行安裝；否則，可能會造成組件安裝不全或者系統安裝失敗。表0-6列出了針對SQL Server 2012的主要版本的操作系統要求。