《数据库基础学习》课件

数据库基础学习欢迎来到数据库基础学习本课程将带您深入了解数据库系统的核心概念和技术by课程概述课程目标课程内容课程形式授课方式掌握数据库基础知识，并能运用•数据库系统基础理论讲解、案例分析、实践操作课堂授课、线上互动、课后练习SQL语言进行数据库操作•关系数据库模型•SQL语言•数据库设计•数据库管理•数据库应用为什么要学习数据库数据存储和管理信息共享和协作数据库提供结构化的方式存储、数据库能够将数据集中存储，并组织和管理大量数据，方便有效通过授权访问控制，实现数据的地访问和利用信息安全共享和协作数据分析和决策支持应用程序开发数据库支持数据分析和查询，为数据库是现代软件开发的重要组业务决策提供可靠的信息基础成部分，为各种应用程序提供数据支持数据库的基本概念数据组织数据管理12数据库用于有组织地存储和管提供数据插入、删除、更新和理数据查询等功能数据一致性数据安全34确保数据完整性，避免数据冲保护数据免遭非法访问和破坏突和错误数据库系统的组成数据库管理系统（数据库用户应用程序）DBMS数据库是存储数据的集合，它用户是数据库系统的使用者，应用程序是基于数据库系统的DBMS是数据库系统的核心，包含各种信息，例如客户信息通过DBMS访问和操作数据库软件，它提供用户界面，并通负责管理和维护数据库它、订单记录、产品目录等，进行数据查询、更新、插入过DBMS访问和操作数据库提供数据存储、访问、更新、和删除等操作安全性和完整性等功能关系数据模型关系数据模型是目前最流行的数据库模型之一，它使用二维表来表示数据，关系模型基于集合论和数学逻辑，具有结构清晰、易于理解和操作等优点关系模型的核心理念是将数据组织成关系，即二维表每个关系都有一个唯一的名称，并由若干个属性组成每个属性都有一个唯一的名称，并具有特定的数据类型关系代数基本运算符结果关系查询优化关系代数定义了一组运算符，用于对关系进关系代数运算的结果也是一个关系，包含从关系代数提供了一种结构化的查询表示方法行操作，例如选择、投影、连接、差集等源关系中提取的特定数据，有助于查询优化和性能改进语句简介SQL结构化查询语言数据操作查询数据SQL是一种用于访问和操作数据库的标准SQL可用于创建、修改和删除数据库中的SQL提供了强大的查询功能，用于检索和化语言，是关系型数据库系统的基础数据表以及插入、更新和删除数据过滤数据库中的数据，并根据需要对数据进行排序和分组语句语句SQL-SELECT语法1SELECT*FROM table_name;字段筛选2SELECT column1,column2FROM table_name;条件筛选3SELECT*FROM table_name WHEREcondition;排序4SELECT*FROM table_name ORDERBY columnASC/DESC;SELECT语句是用于从数据库中检索数据的核心语句语法简洁易懂，支持多种查询方式，包括字段筛选、条件筛选和排序等语句、SQL-INSERT、UPDATE DELETE语句INSERT1用于将新数据插入到数据库表中指定表名、列名和要插入的值语句UPDATE2用于修改现有数据指定表名、更新的列名和新值使用WHERE子句来选择要更新的行语句DELETE3用于从数据库表中删除数据指定表名和删除条件使用WHERE子句选择要删除的行数据库设计概述需求分析概念设计

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2.12确定业务需求，明确数据结构建立数据库概念模型，抽象出和功能需求实体和关系逻辑设计物理设计

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4.34将概念模型转换为逻辑模型，将逻辑模型映射到物理存储结选择合适的数据库模型构，优化数据库性能数据库设计的步骤数据库需求分析1确定业务需求和数据需求概念结构设计2建立实体关系图（E-R图）逻辑结构设计3选择数据模型，并进行规范化物理结构设计4选择存储结构和访问方法数据库实现5创建数据库，并加载数据数据库范式理论消除数据冗余规范数据结构减少数据冗余，提高数据完整性提供更清晰、更易于理解的数据库结构优化数据库性能简化数据维护通过减少数据冗余，提高查询效率降低数据更新和维护的复杂度实体关系图（图）E-R实体关系图E-R图是数据库设计中常用的工具，用于可视化地表示实体、属性和关系E-R图使用图形符号来表示实体、属性和关系，例如矩形表示实体、椭圆表示属性、菱形表示关系E-R图可以帮助数据库设计人员理解数据结构、识别数据之间的关系，并最终设计出符合业务需求的数据库数据库系统完整性约束实体完整性参照完整性确保每个关系中每个元组都有唯外键值必须匹配被引用关系的主一标识符，例如主键键值，防止数据丢失域完整性用户自定义完整性每个属性值必须来自其指定的域根据实际需求，定义额外的约束，保证数据的有效性和一致性，例如规则和检查约束事务的特性ACID原子性一致性隔离性持久性原子性保证事务作为一个不可一致性要求事务执行前后，数隔离性保证多个事务并发执行持久性保证事务一旦提交，其分割的单位执行要么全部成据库必须处于一致状态例如时，互不干扰例如，两个用结果将永久保存在数据库中，功，要么全部失败例如，银，银行转账事务，转账前后，户同时操作同一个账户，一个即使系统崩溃也不会丢失例行转账事务，如果从一个账户两个账户的余额之和应该保持用户存款，另一个用户取款，如，银行转账事务提交后，无中扣款成功，但转入另一个账不变隔离性保证这两个操作不会相论系统是否崩溃，转账结果都户失败，则整个事务应该回滚互影响，最终结果是正确的应该被永久保存，保证数据一致性事务的隔离级别读未提交读已提交

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2.12允许一个事务读取另一个未提一个事务只能读取已经提交的交的事务修改的数据，可能导事务的数据，避免脏读，但可致脏读问题能出现不可重复读和幻读问题可重复读串行化

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4.34在同一个事务内多次读取相同事务按照顺序执行，每个事务的数据，保证结果一致，避免在其他事务完成之前不能开始不可重复读，但可能出现幻读执行，能避免所有并发问题，问题但效率最低并发控制技术乐观锁悲观锁多版本并发控制MVCC假设多个事务不会冲突，只在提交时检查是假设多个事务会冲突，在操作数据前加锁，为每个事务创建数据快照，不同事务读写不否冲突效率较高，但冲突时需要重试防止其他事务访问效率较低，但能有效防同版本，避免冲突适用于读多写少的场景止冲突数据库索引机制索引的作用索引类型索引的优化索引可以提高数据库查询效率它类似于书常见的索引类型包括B树索引、哈希索引、选择合适的索引类型和索引字段，以及优化的目录，通过索引可以快速定位数据全文索引等，每种索引类型都有其优缺点索引的结构，可以进一步提升数据库性能查询优化技术查询优化器优化策略数据库管理系统DBMS使用查询优化器查询优化器会采用多种策略来提高查询效来分析和改进用户提交的SQL查询率，包括索引的使用、表连接优化、数据预处理和查询重写优化器会根据数据库的统计信息和查询计划算法来选择最有效的执行路径选择最佳策略取决于数据库系统、数据量和查询本身的复杂性数据库安全性数据加密访问控制数据加密是一种重要的安全措施，可以保护敏感信息不被未授权访访问控制机制限制用户对数据库资源的访问权限，确保只有授权用问户才能访问特定数据备份与恢复安全审计定期备份数据库，并在数据丢失或损坏时进行恢复，以确保数据完记录数据库操作，跟踪用户活动，识别潜在的攻击和安全漏洞，提整性和可用性高数据库安全性数据备份和恢复数据丢失风险备份策略12意外删除、硬件故障、软件错定期备份数据，选择合适的备误或攻击等多种因素会导致数份方式，例如全备份、增量备据丢失份、差异备份恢复方案备份验证34制定数据恢复计划，确保在数定期验证备份数据的完整性和据丢失的情况下可以快速有效可用性，确保备份数据可以正地恢复数据常恢复数据库性能调优查询优化系统调优数据管理监控分析使用索引、优化SQL语句、使调整数据库配置参数、优化数定期清理数据库中的无效数据监控数据库性能指标，分析数用数据库缓存等技术，提高数据库架构、使用数据库集群等、优化数据存储方式，降低数据库瓶颈，制定优化策略据库查询效率技术，提高数据库系统性能据库负载数据库简介NoSQL灵活的架构高扩展性NoSQL数据库以其灵活的架构脱颖而NoSQL数据库通常具有水平扩展能力出，可以轻松适应各种数据结构，如，可以轻松扩展以处理大量数据和高键值对、文档和图并发高性能高可用性NoSQL数据库注重性能，为应用程序NoSQL数据库通过分布式架构和数据提供快速响应时间和高吞吐量复制机制来确保高可用性和数据容错能力分布式数据库数据分布数据复制将数据分散存储在多个节点上，复制数据到多个节点，提高数据提高数据的可用性和可扩展性容错性和可读性数据一致性分布式事务确保不同节点上的数据一致，以管理跨多个节点的操作，确保数保持数据的完整性和可靠性据的一致性云数据库服务云数据库服务优势安全可靠按需付费云数据库服务提供弹性扩展、高可用性和易云数据库服务提供数据加密、访问控制和备用户可以根据实际需求选择不同的云数据库于管理等优势，方便用户快速部署和管理数份恢复等安全措施，确保数据安全可靠服务，按需付费，降低成本据库大数据时代的数据库技术海量数据存储实时数据处理传统数据库无法应对大数据规模，分布式数据库和云数据库应运实时数据流处理技术不断发展，例如Apache Kafka、Apache而生，提供高可用性、可扩展性、可容错性Flink，能够实时分析海量数据流，满足实时决策需求云数据库平台，如Amazon Redshift、Google BigQuery，提数据流处理平台，如Amazon Kinesis、Google Cloud供高性能数据仓库服务，支持复杂分析查询Dataflow，支持实时数据分析，应用于欺诈检测、个性化推荐等场景未来数据库技术发展趋势云原生数据库无服务器数据库云原生数据库利用云计算的优势无服务器数据库将数据库管理任，提供弹性可扩展性和高可用性务外包给云服务提供商，用户无，满足现代应用的需求需管理基础设施，简化运维操作分布式数据库人工智能数据库分布式数据库将数据分散到多个人工智能技术将被应用于数据库节点，提高性能和容错能力，适管理，例如自动优化查询、预测应大数据和高并发场景数据需求、识别异常数据课程总结与展望本课程系统地介绍了数据库基础知识希望同学们能够掌握数据库基本原理，涵盖关系数据库模型、SQL语言、，并能够将所学知识应用到实际项目数据库设计、事务管理等核心内容开发中数据库技术不断发展，未来将更加注希望同学们能够持续学习，不断提升重分布式、云计算和人工智能等方面自己的数据库技术水平，迎接未来挑战问答互动课程结束后，我们将留出时间进行问答互动您有任何关于数据库基础知识的疑问，欢迎随时提出通过互动交流，我们可以更深入地理解数据库概念，并解决实际问题。