《数据库基础知识》课件

数据库基础知识数据库是组织和管理数据的核心工具之一它提供了一个稳定、安全、高效的数据存储和访问平台,支持各种类型的应用程序本课件将深入探讨数据库的基本概念和原理为什么需要数据库海量数据管理数据共享和一致性数据量不断膨胀,传统的文件管理系统已无法有效管理数据库可以数据库可以为多个用户提供数据共享,确保数据的一致性和完整性高效存储和查询大量数据事务处理和安全性数据备份和恢复数据库提供事务管理机制,确保数据操作的原子性、一致性、隔离性数据库拥有强大的备份和恢复功能,可以保护数据不受意外损坏或丢和持久性同时也具有完善的安全机制失数据库的基本概念数据库是一种电子化的信息管理系统,用于存储、管理和维护有组织的数据它提供了一种有效的方式来保存、检索、更新和删除信息数据库系统可以跟踪数据之间的关系,并确保数据的完整性和安全性数据库包含一个或多个表,每个表都有一组相关的数据字段数据库管理系统DBMS则负责管理和控制对数据的访问数据库的三层模式外模式1外模式是针对特定用户或应用程序的数据视图,反映了用户对数据的需求和认知它隐藏了数据的内部存储细节,只显示用户所需的概念模式数据2概念模式是对整个数据库的逻辑结构的描述,它独立于存储细节和用户视图它是数据库设计的核心,描述了数据实体之间的逻辑关内模式3系内模式是对数据库的物理存储结构的描述,包括数据的实际存储方式、位置、格式等它是最底层的模式,为上层模式的实现提供基础数据库系统的组成部分数据库数据库管理系统DBMS12存储和管理数据的核心部分，包括各种类型的数据文件提供数据存储、检索、更新和管理功能的软件系统应用程序用户34连接用户和数据库的接口，实现对数据的操作和查询包括最终用户、应用程序开发人员和数据库管理员等数据库的主要功能数据存储数据管理数据查询数据集成数据库可以安全高效地存储庞数据库系统提供了完善的数据数据库允许用户使用SQL语言高数据库可以整合来自不同源的大的数据,并支持对数据的增删管理功能,确保数据的完整性、效地查询和检索所需的数据信数据,提供统一的数据视图和操改查操作一致性和安全性息作界面数据库管理系统的分类关系型数据库管理系统面向对象数据库管理系分布式数据库管理系统内存数据库管理系统统基于关系模型的数据库管理系将数据库分散存储在不同的计将整个数据库存储在内存中,能统，如Oracle、SQL Server、基于面向对象技术的数据库管算机系统上,通过网络进行数据提供极高的访问速度适用于MySQL等支持复杂的数据查理系统，能更好地支持复杂数访问和管理提高了数据可用对实时性和性能要求较高的应询和事务处理，广泛应用于企据类型和业务逻辑适用于需性和容灾能力用场景业信息系统要处理大量非结构化数据的应用场景关系型数据库基础关系型数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统它采用二维表格的形式来存储和管理数据,每个表格都由行记录和列字段组成这种结构简单直观,容易理解和使用,是目前应用最广泛的数据库类型之一关系型数据库具有完整的数据操作语言,如SQL,能高效地进行数据存储、查询和管理它还支持事务处理、并发控制等高级功能,保证了数据的一致性和完整性实体和属性实体属性键属性非键属性实体是数据库中可以唯一标识属性是描述实体特征的基本单键属性是能够唯一标识一个实非键属性是除键属性外的其他的对象,如人、商品、订单等元,如人的姓名、年龄、性别体的属性,如身份证号、学号描述实体的属性,如联系方式实体通常用矩形框表示,代等属性通常用椭圆形标记,等一个实体至少应有一个键、爱好等表一类具有相同属性的事物并与实体框相连属性关系和关系模式关系关系模式关系是一个二维表格,包含行和列每一行代表一个实体,每一列代关系模式定义了关系的结构,包括关系名称、属性列表以及每个属表一个属性关系中的每个元素都有一个唯一的值性的数据类型和约束条件关系模式描述了表格的逻辑结构关键字和主键数据库关键字数据库主键外键约束数据库关键字是一些特殊的语法词,用于定主键是唯一标识数据记录的列或列组合它外键用于在表之间建立关联,确保数据的完义和操作数据它们具有特殊的意义和功能确保每条记录都是唯一的,并可以快速定位整性它引用另一个表的主键列,确保从表,如SELECT、FROM、WHERE等,是构建SQL和访问记录主键是关系型数据库设计的关中的值都能在主表中找到对应的记录语句的基础键概念数据库设计的三范式第一范式1NF消除表中的重复组使每个属性都不可再分确保表中每一列都是原子性的第二范式2NF确保表中的每个非主键属性都完全依赖于主键消除部分依赖第三范式3NF确保表中的每个非主键属性都不依赖于其他非主键属性消除传递依赖语言概述SQL数据库语言标准化语句数据查询SQL是一种专门用于管理关系型数据库的编SQL语句采用标准化的语法结构,使得数据库SQL最主要的功能是从数据库中筛选、检索程语言它提供了丰富的功能,涵盖数据定操作更加规范有序,有利于数据管理和维护所需的数据,为用户提供强大的数据查询能义、数据操作、数据控制等各方面力语句的分类SQL数据操作语言数据定义语言DML DDL12用于对数据库中的数据进行增、删、改、查等操作如用于定义数据库对象,如创建、修改和删除数据库、表、视图INSERT、UPDATE、DELETE和SELECT等等如CREATE、ALTER和DROP等数据控制语言数据查询语言DCL DQL34用于控制数据库的访问权限,如GRANT和REVOKE等用于查询和检索数据,如SELECT语句常用的语句SQL数据定义语句数据操作语句CREATE、ALTER、DROP等语句INSERT、UPDATE、DELETE语句用于定义数据库对象如表、索引用于增、改、删数据库中的记录等数据查询语句事务控制语句SELECT语句用于从数据表中查询COMMIT、ROLLBACK、和检索数据WHERE、GROUP SAVEPOINT语句用于管理数据库BY等子句用于过滤和分组数据事务数据操作语言DML插入更新INSERT UPDATE用于向数据库表中添加新行数据用于修改现有表行中的值可以支持单行和多行插入指定条件进行更新删除查询DELETE SELECT用于从表中删除一行或多行数据用于从表中检索数据是DQL数同样可以指定删除条件据查询语言的核心语句数据定义语言DDL数据定义语言简介常用的语句语句和语句DDL CREATEALTER DROP数据定义语言是一种用于定义主要包括CREATE、ALTER、CREATE语句用于创建新的数ALTER语句用于修改现有的数和管理数据库结构的SQL语言DROP、TRUNCATE等语句,用据库对象,如表、视图、索引据库对象,如添加、删除或修它用于创建、修改和删除数于实现数据库对象的添加、修等通过指定对象的名称、字改字段DROP语句用于删除据库对象,如表、视图、索引改和删除操作段和属性等定义新的数据库对数据库对象等象数据控制语言DCL数据库权限管理身份验证与审计数据保护策略DCL用于控制用户对数据库的访问权限,如DCL还提供了对用户身份进行验证的功能,并通过DCL语句,管理员可以制定并实施针对数GRANT和REVOKE语句合理的权限分配是可记录用户操作日志以便于事后审计据库的保护策略,提高数据的安全性数据库安全的重要保证数据查询语言DQL语句子句SELECT WHERE12用于从数据库中检索和显示数用于添加条件,筛选出符合要求据,可以选择指定的列、行或表的数据行支持多种运算符和逻辑连接操作聚合函数JOIN34连接多个表格,通过关联列获取用于对一组数据执行统计计算,跨表的数据支持内连接、外如求和、平均值、最大值等连接等多种连接方式事务处理基础事务的定义1一系列有关数据库操作，要么全部成功执行，要么全部失败回滚事务特性2原子性、一致性、隔离性、持久性事务处理步骤3开始事务-执行数据库操作-提交事务或回滚事务事务处理是数据库系统中的核心功能之一通过定义事务特性和严格的事务处理流程，可以确保数据库操作的正确性和一致性这对于保护数据完整性和可靠性至关重要事务的特性ACID原子性一致性隔离性持久性Atomicity ConsistencyIsolation Durability事务中的所有操作要么全部执事务执行前后,数据库都保持一事务之间互相独立,不会互相干事务一旦提交,它对数据库的改行成功,要么全部失败回滚,保证致状态,遵守完整性约束即使扰即使并发执行,也能保证数变就是永久的,即使系统崩溃,数事务的完整性和一致性出现故障,也不会损坏数据据的正确性据也不会丢失并发控制技术锁机制时间戳机制通过对数据加锁来保证同一时间为每个事务分配一个唯一的时间只有一个事务能访问该数据,避免戳,当事务访问数据时检查时间戳数据不一致包括共享锁和排他以决定是否需要回滚锁多版本并发控制为数据保留多个版本,允许事务并行访问不同版本的数据,减少事务之间的冲突数据库安全性身份认证访问控制确保只有授权用户可以访问数据库,通根据用户角色和权限设置精细的访问过密码、指纹或其他安全机制进行身控制策略,限制用户仅能访问所需的数份验证据数据加密数据备份对敏感数据进行加密存储,确保即使数定期备份数据,并存储在安全的异地,以据泄露也无法被窃取和利用防止数据丢失和灾难恢复数据备份与恢复定期备份多样化备份12建立周期性的数据备份计划,确使用磁带、硬盘等多种介质备保及时备份数据,避免意外数据份数据,并将备份文件储存于异丢失地,提高数据安全性快速恢复完整性检查34在发生数据丢失或系统故障时,定期检查备份数据的完整性,确能够快速将数据恢复到最新备保数据在恢复时不会出现丢失份状态,降低业务中断的影响或损坏性能优化策略数据库结构优化系统架构优化参数配置优化合理设计数据库表结构、适当创建索引、优采用分布式、集群等架构设计可以提高系统根据实际情况合理调整数据库参数,如缓存化查询语句等手段可以有效提高数据库的查的可扩展性和负载能力,从而优化性能大小、连接池大小等,可以充分发挥系统资询性能源数据库系统的发展趋势云计算与大数据数据库数据安全与隐私人工智能与自主管理NoSQL数据库系统正朝着云端部署和传统关系型数据库面临着海量随着数据量的迅速增长,数据AI技术有望应用于数据库系统集成大数据分析的方向发展非结构化数据的挑战,NoSQL安全和隐私保护成为数据库系,提供智能化的查询优化和故云计算提供弹性和可扩展性,数据库凭借其灵活性和可扩展统关注的重点加强加密技术障诊断,实现自主管理和维护大数据分析则能深入挖掘有价性正崭露头角和访问控制将成为未来发展方值的信息向总结与展望数据库发展方向新兴数据库技术人工智能与数据库随着技术的不断进步,数据库系统将朝着更NoSQL数据库、内存数据库等新型数据库人工智能技术的应用将推动数据库向智能化加智能化、分布式、云计算等方向发展,满技术将为数据管理提供更灵活、高效的解决方向发展,提供更智能的查询、分析和决策足大数据时代的需求方案支持能力。