《数据库概述》课件

数据库概述数据库是现代信息系统的核心它们是存储、管理和检索数据的组织化方式by数据库概述现代数据中心云计算与数据库移动设备数据大数据分析数据中心是存储和管理大量数云计算平台提供了灵活可扩展随着移动设备的普及，移动设大数据分析依赖数据库技术，据的场所，为现代企业提供可的数据库服务，满足不同规模备上的数据也成为数据库的重对海量数据进行存储、管理和靠的数据服务和类型的业务需求要组成部分，例如位置信息、分析，为企业提供决策依据照片、社交媒体数据等数据库的定义结构化的数据集合信息管理系统数据库是一个组织良好的数据集数据库是信息系统的重要组成部合，可以有效地存储和检索信息分，用于管理、存储和维护各种信息共享数据资源数据库中的数据可以被多个用户或应用程序共享，提高数据利用率数据库的特点数据持久性数据一致性数据共享数据独立性数据存储在数据库中，即使系确保数据准确可靠，避免数据多个用户可访问同一数据库中数据与应用程序逻辑分离，便统关闭也能保持数据完整性冗余和冲突的数据，提高数据利用率于维护和更新数据库系统的组成数据库数据库管理系统12DBMS存储数据的核心，包含各种数据表和数据文件管理和维护数据库的软件，提供数据访问、操作和管理功能数据库应用程序数据库用户34提供用户界面，允许用户与数据库交互，执行查询、更新和使用数据库应用程序访问和操作数据的用户，可以是个人、数据分析应用程序或其他系统数据模型概述数据模型是数据库系统中的关键概念，描述了数据结构、数据之间关系以及数据操作方法它为数据库设计、开发和使用提供统一的框架，确保数据的一致性和完整性常见的数据库模型包括关系模型、层次模型、网状模型和面向对象模型等关系数据模型关系元组关系数据模型将数据组织成二维表格每行代表一个数据记录，称为元组，称为关系属性主键每列代表一个属性，描述数据的特征用于唯一标识元组的属性或属性组合关系数据库概念关系元组

1.

2.12关系是一个二维表，用于存储数据表中的每一行代表一个元组是关系中的一行，代表一个数据记录，包含多个属性值元组，每一列代表一个属性属性域

33.

44.属性是关系中的一列，代表数据的特征或属性域是属性的取值范围，定义了属性可以接受的值类型关系数据库的基本操作数据查询1使用语句检索数据SELECT数据插入2使用语句添加新数据INSERT数据更新3使用语句修改已有数据UPDATE数据删除4使用语句删除数据DELETE关系数据库的基本操作包括数据查询、数据插入、数据更新和数据删除这些操作使用语句执行，并通过数据库管理系统（）实现SQL DBMS数据定义语言DDL数据库对象定义数据类型定义数据完整性约束权限控制创建、修改、删除数据库中的定义表中每个列的数据类型，定义数据的约束规则，确保数定义用户对数据库对象的访问各种对象，例如表、视图、索例如整数、字符串、日期等据的一致性和完整性，例如主权限，控制数据的访问和操作引和存储过程等键约束、外键约束等数据操作语言DML数据插入数据更新使用语句将新数据插入数据库表中使用语句修改现有数据DML INSERTUPDATE数据删除数据查询使用语句从数据库中删除数据使用语句检索数据，并将结果显示给用户DELETE SELECT数据库完整性约束实体完整性参照完整性域完整性主键约束，保证每个关系中的元组唯一性外键约束，维护关系之间的数据一致性，保属性值必须属于定义的域，保证数据的类型证数据完整性和范围正确数据库管理系统DBMS数据库管理系统（）是用于管理和操作数据库的软件系统它提供了一套DBMS工具和机制，用于创建、维护、访问和控制数据库的功能DBMS数据定义数据操作数据控制数据库管理创建、修改和删除数据库对象插入、删除、修改和查询数据管理数据库用户、权限和安全备份和恢复数据，优化数据库，例如表、视图、索引等，这些操作是数据库系统最基，确保数据的完整性和一致性性能，监控数据库运行状况本的功能数据库系统的体系结构层次式结构多个层次互相依赖，分为外部层、概念层和内部层每个层次提供不同的数据视图分布式结构数据分布在多个节点上，提高性能和可靠性支持数据复制和数据分区星型结构一个事实表与多个维度表关联，用于分析和数据仓库维度表提供上下文信息云数据库基于云计算平台提供的数据库服务，提供弹性和可扩展性可根据需求调整资源客户端服务器体系结构/客户端程序服务器程序客户端程序负责与服务器进行交服务器程序负责管理数据和资源互，执行用户请求并接收来自服，处理客户端请求，并返回响应务器的响应，例如，应用程序、网页浏览器等网络通信协议客户端和服务器之间使用网络通信协议进行交互，例如协议TCP/IP分布式数据库系统数据分布数据复制将数据分布在多个节点上，提高性能将数据复制到多个节点，确保数据的、容错能力和可扩展性可用性和一致性分布式事务分布式查询在多个节点上进行操作，保证数据的支持跨节点查询，提高查询效率和数原子性和一致性据访问能力数据库系统的安全性数据加密用户身份验证访问控制审计跟踪数据库系统使用加密技术来保验证用户的身份和权限，确保限制用户对数据库对象的访问记录所有对数据库的操作，以护敏感数据，防止未经授权的只有授权用户可以访问数据库权限，例如表、视图和存储过便进行安全审计和追溯访问程数据库系统的备份和恢复数据备份1定期备份数据，防止数据丢失备份策略2制定备份计划，选择合适的备份方式备份验证3定期验证备份数据的完整性数据恢复4使用备份数据恢复丢失的数据数据备份是保护数据库的重要手段，可以有效防止数据丢失备份策略要考虑备份频率、备份范围、备份方式等因素备份验证可以确保备份数据完整性，方便数据恢复数据恢复可以使用备份数据恢复丢失的数据，确保数据库的正常运行数据库系统的性能优化索引优化查询优化数据结构优化硬件配置优化索引可以帮助快速查找数据，使用高效的语句，避免选择合适的数据库表结构，减使用高性能的硬件，例如SQL提高查询效率选择合适的索不必要的查询，例如使用索引少数据冗余，提高数据访问效、内存和磁盘，提高数据CPU引类型和字段，避免过度索引、减少表连接等率库的处理能力数据库系统的并发控制并发访问并发控制目标12多个用户同时访问数据库，可确保数据一致性，防止数据丢能导致数据不一致失或错误并发控制方法锁机制34锁定机制、时间戳机制、乐观对数据加锁，防止其他用户访并发控制问或修改事务处理概述原子性1事务是一个不可分割的工作单元，要么全部执行，要么全部不执行一致性2事务必须使数据库从一个一致的状态转换到另一个一致的状态隔离性3多个事务并发执行时，彼此之间互不干扰持久性4事务一旦成功完成，其对数据库的修改将永久保存事务的特性ACID原子性一致性隔离性持久性Atomicity ConsistencyIsolation Durability事务是一个不可分割的操作单事务必须保证数据库从一个一多个事务并发执行时，互不干事务一旦提交，其结果将永久元，要么全部成功，要么全部致的状态转移到另一个一致的扰保存到数据库中失败状态事务的隔离级别读未提交读已提交可重复读串行化Read ReadRepeatable SerializableUncommittedCommitted Read最高隔离级别，避免脏读、不最低隔离级别，允许读取未提避免脏读，允许读取已提交的避免脏读、不可重复读，可能可重复读、幻读现象，事务之交的数据，可能出现脏读、不数据，但可能出现不可重复读出现幻读现象，确保同一事务间完全隔离，相当于串行执行可重复读、幻读现象、幻读现象内多次读取相同数据的结果一致并发控制技术锁机制时间戳序12锁机制是并发控制的常用方法时间戳序是一种乐观并发控制，用于保护数据不被并发访问技术，使用时间戳来标记数据破坏锁可以是行级锁，页面版本每个事务都使用一个时锁或表级锁，并支持独占锁和间戳来标识它，并且只有在所共享锁有被访问的数据都具有与时间戳一致的版本时，事务才能提交多版本并发控制MVCC3是一种乐观并发控制技术，它允许多个事务同时访问相同的数据MVCC，而不会相互阻塞数据库系统的备份策略定期备份增量备份定期备份数据，确保数据安全增量备份只备份自上次备份后更可以每天或每周进行全备份，以改过的数据可以提高备份效率便在数据丢失时可以恢复所有数，减少备份时间据日志备份备份策略记录数据库中所有操作的日志文根据数据库的大小、重要性和预件，可以用于恢复数据日志备算，制定合理的备份策略，例如份可以帮助恢复丢失的数据备份时间、备份类型、备份存储位置等数据库系统的恢复策略备份恢复日志恢复事务恢复数据库备份是数据恢复的重要基础定期备通过日志文件记录数据库操作，以恢复到最确保事务的原子性，未完成的事务可以回滚份数据，以便在数据丢失时进行恢复近的完整备份状态到一致状态数据库系统的性能调优索引优化查询优化12选择合适的索引类型，优化索使用合适的查询语句，避免不引结构必要的表扫描数据结构优化系统参数调整34选择合适的数据类型和存储结根据数据库负载和系统资源，构，减少存储空间和查询时间调整数据库参数数据库系统的监控与维护数据库性能监控数据备份和恢复安全审计和管理性能优化和调优监控数据库的性能指标，例如定期备份数据库数据，以防止定期进行安全审计，识别安全根据监控结果对数据库进行优响应时间、使用率、内存数据丢失，并制定恢复计划漏洞，并采取措施防范安全风化，例如调整配置参数、索引CPU使用率等险优化等总结与展望数据库技术不断发展，新技术层出不穷，例如数据库、云数据库等NoSQL未来数据库技术将朝着更加智能化、分布式、安全、高效的方向发展。