《DB数据库指南》课件

数据库指南DB课程大纲数据库发展历程数据库基本概念从早期的文件系统到现代的云深入理解数据库的概念、类型数据库，回顾数据库技术的演、架构和应用场景进数据模型关系数据库探索不同的数据模型，包括关学习关系数据库的核心概念，系模型、面向对象模型等包括关系代数、语言和数SQL据库设计数据库发展历程早期文件系统数据的存储和管理非常简单，通常使用平面文件系统层次数据库模型将数据组织成树状结构，数据之间存在着父子关系网络数据库模型数据之间存在更复杂的关系，可以形成网状结构关系数据库模型将数据组织成二维表格，并使用关系代数操作进行数据管理面向对象数据库模型支持面向对象的概念，能够更好地处理复杂的数据类型和关系数据库NoSQL提供了一种灵活的、可扩展的、非关系型数据存储方式，适合处理海量数据数据库基本概念数据是数据库的核心，它是所有操数据库模式定义了数据结构，包括作和分析的基础它可以是数字、表、列、数据类型和关系，它就像文本、图像等各种形式一个蓝图，指导着数据组织和管理数据库是一个有组织的数据集合，它允许用户存储、管理和访问数据，并提供高效的数据检索和操作功能数据模型简介数据模型模型类型数据模型是描述数据结构、数据之间关系以及数据操作规则的常见的数据库模型包括层次模型、网状模型、关系模型、面向抽象表示它为数据库设计提供蓝图，确保数据的一致性和完对象模型等每个模型都有其优缺点，适合不同的应用场景整性关系数据模型表格结构主键约束外键约束关系数据模型使用表格来存储和管理数每个表格都具有一个主键，用于唯一标外键用于在不同表格之间建立关系外据表格包含行和列，分别代表记录和识每条记录主键值必须是唯一的，且键的值引用另一个表格的主键，确保数属性不可为空据一致性关系代数运算选择投影12从关系中选取满足特定条件从关系中选取特定的属性列的元组并集交集34将两个关系中所有元组合并将两个关系中同时存在的元在一起，去除重复元组组保留下来语言基础SQL数据定义数据操作数据控制语言基础包括数据定义、数据操作语言可进行数据插入、删除、更新语言可用于设定数据访问权限、控SQL SQLSQL、数据控制等语言，并包含、、查询等操作制数据完整性、管理数据库安全等DDL DML、语句DCL语句DDL创建表修改表删除表定义表结构，包括字段名、数据类型、修改现有表结构，例如添加字段、修改删除表及其所有数据约束等数据类型等语句DMLINSERT UPDATE插入新数据记录修改现有数据记录DELETE删除数据记录语句DCL数据控制语言主要语句语句用于控制数据库的访问权限，确保数据安全和完整性授予用户访问权限DCL•GRANT:取消用户访问权限•REVOKE:数据库设计概念需求分析概念设计12明确业务需求，确定要存储建立数据模型，描述数据结的数据及其关系构和关系，通常采用模E-R型逻辑设计物理设计34将概念模型转换为具体的数确定数据库的物理存储结构据库模式，选择合适的数据，例如文件组织方式、索引库系统策略等实体关系模型实体关系模型是数据库设计中的一种重要模型，它将现实世界的信ERM息以实体、属性和关系的形式表示实体是现实世界中可以区分的任何事物，例如学生、课程、教师等属性是实体的特性，例如学生姓名、学号、性别等关系是指实体之间的联系，例如学生和课程之间的选课关系“”关系数据库设计数据规范化1消除数据冗余关系模式设计2定义表结构和属性数据完整性3保证数据一致性和准确性范式理论第一范式（）第二范式（）第三范式（）1NF2NF3NF每个属性都是不可分割的原子值，每个满足，且所有非主键属性都完全依满足，且所有非主键属性都不传递1NF2NF属性值都是不可再分的赖于主键，避免部分依赖依赖于主键，避免传递依赖数据库安全性数据完整性数据保密性12确保数据准确、一致和可靠保护敏感数据不被未授权访，防止意外或恶意修改问，防止泄露或丢失数据可用性3保证数据随时可用，即使在故障或攻击情况下也能正常访问访问控制机制用户角色权限控制数据加密为不同用户分配不同的角色，例如管理控制用户对数据的操作，例如查看、修对敏感数据进行加密，防止未经授权的员、普通用户等，并根据角色设置不同改、删除等，确保数据安全性和完整性访问，提高数据安全等级的访问权限备份与恢复数据备份数据恢复定期备份数据以防止数据丢失或损坏常见备份方法包括使用备份数据恢复丢失或损坏的数据恢复过程通常包括完整备份备份整个数据库还原完整备份••增量备份备份自上次完整备份以来更改的数据应用增量或差异备份••差异备份备份自上次增量备份以来更改的数据验证恢复数据••事务处理概念原子性一致性事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，保证数据的事务执行后，数据库必须从一个一致状态转换为另一个一致状一致性态隔离性持久性多个事务并发执行时，互不干扰，保证数据完整性事务一旦提交，其修改将永久保存在数据库中，即使系统崩溃也不会丢失事务特性ACID原子性一致性Atomicity Consistency12事务是一个不可分割的操作事务执行前后，数据库必须单元，要么全部执行成功，保持一致性即事务执行前要么全部执行失败如果事数据库处于一个一致的状态务执行过程中出现错误，则，执行完之后也必须处于一会回滚到初始状态个一致的状态隔离性持久性Isolation Durability34多个事务并发执行时，彼此事务一旦提交，其对数据库之间相互隔离，一个事务的的修改就应该永久保存，即执行不会影响其他事务的执使系统出现故障，也应该能行结果恢复并发控制机制乐观锁悲观锁乐观锁假设冲突很少发生，在更新数据时不会立即锁定数据，悲观锁假设冲突经常发生，在更新数据时会立即锁定数据，直而是在提交更新时检查数据是否被其他事务修改过，如果有冲到更新完成才释放锁，防止其他事务修改数据突就进行回滚死锁问题资源竞争循环等待多个事务同时请求资源，导致多个事务形成循环等待关系，相互等待，无法继续执行每个事务都等待对方释放资源，无法完成操作预防死锁检测与解除使用锁顺序、超时机制等方法通过监测系统状态，检测死锁防止死锁发生发生，并采取措施将其解除索引机制加速数据检索提升查询性能优化数据库操作索引类似于书籍目录，提供快速查找数索引帮助数据库引擎快速定位符合搜索索引优化数据排序、分组、连接等操作据的方法，无需扫描整个数据库表条件的数据，大幅缩短查询时间，提高数据库整体效率优化策略SQL执行计划分析索引优化了解语句的执行计划，识别性选择合适的索引类型和字段，提升SQL能瓶颈查询效率查询语句优化使用更有效的查询语句，减少数据访问量数据库管理系统数据存储与管理数据一致性和完整性是用于创建、维护和访确保数据的一致性和完DBMS DBMS问数据库的软件系统，提供数整性，通过数据约束、事务处据存储、检索和管理功能理等机制，保证数据的准确性和可靠性数据安全性和权限控制数据备份与恢复提供数据安全性和权限提供数据备份与恢复功DBMS DBMS控制，通过用户身份验证、访能，可以定期备份数据，并在问控制列表等机制，保护数据出现数据丢失或损坏时进行恢库安全复分布式数据库数据分布式存储数据处理并行化12将数据分散到多个物理节点将查询和更新操作分散到多上，以提高数据存储容量和个节点上，以提升性能和吞可用性吐量提高数据容错性3通过数据复制和冗余机制，即使部分节点失效，仍然可以保证数据的完整性云数据库平台弹性扩展安全可靠根据需求动态调整资源，无需预先提供数据加密、访问控制等安全措规划施成本优化按需付费，降低运维成本数据库NoSQL灵活的结构高性能可扩展性数据库提供灵活的结构，可以轻数据库旨在处理大规模数据集，数据库通常可以水平扩展，通过NoSQL NoSQLNoSQL松存储和查询各种类型的数据，不受传并提供比关系型数据库更高的性能，特添加更多节点来处理不断增长的数据量统关系型数据库的限制别是在读写密集型场景中和用户流量数据库发展趋势云原生数据库1基于云计算平台，提供高可用性、可扩展性和弹性无服务器数据库2自动伸缩，按需付费，简化数据库管理数据湖和数据仓库3整合结构化和非结构化数据，提供更全面的数据分析能力人工智能数据库4融合人工智能技术，增强数据分析和决策能力总结与展望数据库技术不断发展数据库应用场景更加广泛近年来，数据库技术取得了长足的进步，并将在未来继续发展数据库应用于各种领域，如人工智能、大数据分析、物联网等，例如云数据库、数据库等新兴技术的应用，为各行各业提供数据支撑，推动数字化转型NoSQL。