【大学课件】数据库管理系统引论

数据库管理系统引论数据库管理系统DBMS是一个软件系统，用于创建、管理和访问数据库它提供了数据组织、存储、检索和保护功能数据库管理系统是信息系统的重要组成部分，用于支持各种应用程序，例如电子商务网站、金融系统和社交媒体平台什么是数据库管理系统软件系统数据存储和访问12数据库管理系统是一种软件系它提供了一种结构化的方式来统，用于管理和组织数据库存储、检索和更新数据用户和应用程序数据安全和完整性34数据库管理系统充当用户和应它还负责保护数据安全，并确用程序与数据库之间的接口保数据完整性和一致性数据库管理系统的作用和优势数据管理中心化协同工作数据分析数据安全集中管理和存储数据，减少冗提供共享数据访问机制，支持提供数据查询、统计和分析工提供用户权限控制、数据加密余，提高数据一致性和安全性多人协同工作，提高工作效率具，帮助用户深入了解数据，和备份恢复机制，确保数据安发现价值全和完整性数据库系统的基本概念数据数据库数据库管理系统数据是描述客观事物的符号，数据库是长期存储在计算机内数据库管理系统（DBMS）是可以是数字、文字、图像、声的、有组织的、可共享的数据用于管理和使用数据库的软件音等集合系统数据是信息的载体，经过加工数据库是一个统一管理的、集DBMS提供数据定义、数据操处理后可以转化为有用的信息中存放数据的仓库，便于管理纵、数据控制等功能，方便用和使用户操作数据库数据模型及其分类数据模型定义层次模型数据模型是对数据组织方式的抽象描述，用于定义数据类型、层次模型将数据组织成树状结构，每个节点代表一个记录类型数据结构、数据关系等信息，帮助我们理解和管理数据，父节点包含子节点，形成层级关系，例如，图书目录结构网状模型关系模型网状模型允许一个记录类型有多个父节点和子节点，形成网状关系模型将数据组织成表格形式，每个表格代表一个关系，每结构，例如，员工和部门之间的多对多关系个记录对应一个元组，例如，学生信息表、课程信息表关系数据模型关系数据模型是数据库管理系统中最常用的一种数据模型，它基于集合论和关系代数，使用二维表格来表示数据，每个表格被称为一个关系关系数据模型具有结构清晰、易于理解、操作简单等特点，广泛应用于各种应用系统中，例如银行系统、电商平台、社交网络等关系数据库的基本操作数据查询使用SQL语言检索数据库中的数据，获取所需信息数据插入将新数据添加到数据库中，扩展数据表内容数据更新修改数据库中已存在的数据，更新信息数据删除从数据库中移除不需要的数据，清理数据表结构化查询语言SQL结构化查询语言语法数据操作数据库管理SQL SQLSQL是一种用于访问和操作关SQL具有清晰的语法，使开发SQL可用于创建、插入、更新SQL允许管理员定义数据结构系数据库的标准语言者能够轻松地编写查询和操作、删除和查询数据库中的数据、设置权限和维护数据库完整数据库性数据库系统的体系结构数据库系统体系结构分为多个层次每个层次都包含不同的组件和模块，以实现特定的功能体系结构设计决定着系统的性能、可靠性和可扩展性•用户层•应用程序层•数据库管理系统层•数据层数据库管理系统的功能数据存储和管理数据访问控制

11.

22.存储和管理各种类型的数据，定义用户权限，确保数据安全如文本、数字、图像和视频性和完整性数据检索和查询数据备份和恢复

33.

44.提供高效的数据检索和查询功定期备份数据库，防止数据丢能，方便用户获取所需信息失，并提供数据恢复机制数据库安全性管理数据机密性数据完整性数据可用性数据安全审计确保数据仅可被授权用户访问保护数据的准确性、一致性和确保数据始终可用，防止数据定期审计数据库系统，识别安，防止未经授权的访问和泄露可靠性，防止数据被篡改或破丢失或系统故障导致数据无法全漏洞，并采取措施进行修复坏访问数据库完整性管理确保数据的准确性维护数据一致性数据验证与约束数据规则和策略防止无效数据进入数据库，维确保不同数据源中的相关数据通过数据类型、长度、范围等定义数据之间的关系和约束，护数据一致性和可靠性保持一致，避免冲突和错误约束，确保数据的有效性保障数据完整性和一致性数据库并发控制并发访问问题并发控制目标多个用户同时访问数据库，可能确保数据的一致性和完整性，防会导致数据不一致止并发访问带来的冲突常用技术•锁机制•时间戳•多版本并发控制数据库事务管理事务的特性原子性事务是一个不可分割的操作单元，要么全部成功，要么全部失败一致性事务执行前后，数据库必须保持一致性状态隔离性多个事务并发执行时，互不干扰，保持数据完整性持久性事务一旦提交，其更改将永久保存在数据库中数据库恢复管理数据恢复恢复技术数据库恢复是指将数据库恢复到一致性状态数据库恢复技术包括日志文件、备份文件和事数据库恢复的主要目的是将数据库从故障中恢务恢复等技术日志文件记录了数据库的修改复到正常状态，确保数据的完整性和一致性操作，用于撤销或重做事务；备份文件用于恢数据库恢复的目标是将数据库恢复到故障发生复到特定时间点的数据库状态；事务恢复则是之前的状态，或者恢复到最近的一致性状态利用日志文件和备份文件将数据库恢复到一致性状态数据库优化技术索引查询优化索引可以帮助数据库系统快速定优化查询语句，例如使用索引，位所需数据，提高查询效率减少数据访问量数据压缩数据库架构优化压缩数据可以减少存储空间，提优化数据库架构，例如使用分布高数据读取速度式数据库或数据缓存数据库系统设计需求分析1明确用户需求，确定系统目标和功能概念设计2建立数据模型，描述数据结构和关系逻辑设计3选择合适的数据库管理系统，设计数据库模式物理设计4选择存储结构，优化数据库性能数据库系统设计是系统开发的重要阶段，需要遵循规范化的流程，确保系统满足需求，并具有良好的可扩展性和维护性数据库系统开发与实现需求分析1明确用户需求，定义数据库功能、数据结构、数据关系等数据库设计2设计数据库模式、表结构、索引等，并进行数据建模数据库实现3选择合适的数据库管理系统，编写代码实现数据库功能数据库测试4进行功能测试、性能测试、安全性测试等部署与维护5将数据库系统部署到生产环境，并进行定期维护数据库系统的部署与维护数据库系统部署与维护是确保数据库正常运行的重要环节，涉及多个步骤和方面规划与设计1确定部署环境、架构和资源需求安装与配置2根据需求安装数据库软件和配置系统参数数据迁移3将数据从旧系统迁移到新系统性能优化4监控数据库性能并进行优化调整安全管理5设置安全策略和控制访问权限维护包括定期备份、故障排除、更新升级和日常管理等工作，确保数据库的稳定性和安全性数据仓库与数据挖掘数据仓库数据挖掘数据仓库是一个面向主题的、集成的数据挖掘是从大量数据中提取隐藏的、非易失的、随时间变化的数据集合、有价值的、先前未知的、可理解的，用于支持管理决策、可操作的模式和知识的过程数据库管理系统的发展趋势云数据库人工智能与数据库区块链数据库云数据库管理系统，提供按需扩展、弹性可人工智能技术与数据库管理系统相结合，提区块链技术应用于数据库管理，确保数据安伸缩、高可用性等优势，满足大规模数据存升数据库管理效率和性能，实现更智能的数全性和完整性，并实现去中心化数据管理和储和处理需求据分析和决策访问关系型数据库管理系统结构化数据存储数据完整性12关系型数据库管理系统RDBMS提供数据完整性约束RDBMS以表格形式存储数据，确保数据的一致性和可靠性，并使用关系代数来操作数据，例如主键约束和外键约束事务处理查询语言34RDBMS支持ACID属性的事RDBMS使用结构化查询语言务，确保数据操作的原子性、SQL来查询、更新和管理数一致性、隔离性和持久性据面向对象数据库管理系统数据建模继承与多态面向对象数据库使用对象模型来表示数据，将数据和操作封装在一继承和多态等面向对象特性使数据模型更加灵活，可以更好地表示起，更接近现实世界复杂关系和概念复杂数据类型应用领域支持复杂数据类型，如图形、图像、声音和视频等，可以更有效地广泛应用于需要处理复杂数据结构和关系的领域，例如CAD/CAM管理多媒体数据、地理信息系统和软件工程多媒体数据库管理系统存储和管理检索和查询内容管理支持各种格式的多媒体数据，例如图像、音提供高效的检索和查询功能，允许用户根据管理多媒体数据，包括版本控制、权限管理频和视频内容或元数据查找多媒体数据和数据备份数据库管理系统XML数据模型定义应用场景XML SchemaXML数据库使用XML结构化数据，支持数XML数据库可以使用XML Schema定义适用于需要灵活数据结构和半结构化数据的据存储、查询和更新数据结构，确保数据的一致性和完整性应用，例如电子商务和Web应用分布式数据库管理系统数据分布数据冗余数据分布在多个节点或服务器上，克服了单一数据库的性能瓶颈通过数据复制和分区技术，分布式数据库可以提高数据可用性和，可以处理更大规模的数据容错能力数据库管理系统NoSQL灵活性和可扩展性高可用性和容错性NoSQL数据库能够处理大量非结构化数据，支持灵活的数据NoSQL数据库通常采用分布式架构，能够实现高可用性和容模型，适应现代应用程序的需求错性，保证数据持久性和服务可用性高性能成本效益NoSQL数据库的分布式架构和非关系型数据模型设计，能够NoSQL数据库通常采用开源软件或云服务，能够降低数据库实现高性能数据读取和写入操作管理和维护成本云数据库管理系统弹性扩展高可用性安全保障成本优化云数据库提供灵活的资源配置云数据库利用多节点和冗余机云数据库提供完善的安全机制云数据库按需付费，降低运维，可根据需要动态调整数据库制，确保数据库的高可用性和，包括访问控制、数据加密、成本，提高资源利用效率，帮规模，满足业务需求的变化容错能力，最大限度减少服务备份恢复等功能，保障数据安助企业节约开支中断全大数据时代的数据库管理数据量激增数据类型多样数据速度加快数据质量问题海量数据的存储、处理和分析传统数据库难以应对结构化、实时数据分析和处理能力至关数据清洗、验证和治理变得更成为主要挑战半结构化和非结构化数据的混重要加关键合数据库管理系统的应用实践电子商务金融行业医疗保健电商平台需要处理大量的商品金融机构需要管理客户的账户医疗机构需要存储和管理患者信息，订单信息和用户数据信息，交易记录和风险数据的健康信息，诊断结果和治疗方案数据库管理系统可以有效地存数据库管理系统可以确保数据数据库管理系统可以帮助医疗储和管理这些数据，并提供快的安全性和完整性，并提供高机构进行数据分析，提高医疗速查询和更新功能效的金融交易处理功能服务质量和效率本课程总结与展望本课程回顾了数据库管理系统的基本概念、技术和应用展望未来，数据库技术将继续发展，例如云数据库、大数据技术和人工智能技术将对数据库领域产生深远影响。