《探索Web数据库技术》课件

探索数据库技术Web课程目标和学习成果课程目标学习成果掌握数据库技术的基础知识，了解数据库管理系统的发展Web历程，并熟练运用语言操作数据库SQL数据库基础概念回顾数据模型数据库模式数据模型是对现实世界数据的数据库模式定义了数据库的结抽象描述，常见的模型包括关构，包括表结构、数据类型、系模型、层次模型、网络模型约束等，是数据库设计的蓝等图数据库实例数据库管理系统的发展历程早期文件系统1最初的数据库管理系统采用文件系统管理数据，效率低下，数据冗余严重关系型数据库2关系型数据库的出现，为数据管理带来了革命性的变化，以其结构化、一致性、数据完整性等优势，成为主流数据库技术面向对象数据库3面向对象数据库将数据和操作封装在一起，更适合复杂的数据管理，但在应用中普及度有限Web数据库4随着互联网技术的快速发展，Web数据库应运而生，它将传统数据库技术与Web应用紧密结合，为Web应用提供强大的数据支持从传统数据库到数据库Web传统数据库以桌面应用程序为中心，数据存储和访问局限于本地环境数据库Web以应用为中心，数据存储和访问通过互联网实现，为全球Web用户提供服务数据库的定义和特点Web定义数据库是指将数据库技术与应用相结合，通过互联网提供数据Web Web存储、访问和管理服务的系统特点高可扩展性、高可用性、安全性强、跨平台性、数据共享性等数据库应用架构Web服务器端客户端网络包括数据库服务器、应指用户访问应用的连接客户端和服务器Web用服务器和服务设备，通过浏览器或移端，用于传递数据和指Web器，负责处理数据存动应用与服务器端进行令储、业务逻辑和用户请交互求三层架构详解表示层用户界面负责与用户交互，接受用户输入并呈现处理结果，例如页面、移动Web应用数据验证对用户输入进行验证，确保数据的有效性和安全性页面渲染根据用户请求和处理结果，生成动态页面或其他形式的输Web出三层架构详解业务逻辑层数据处理2对数据进行处理和转换，例如数据校验、计算、逻辑判断等业务规则1定义应用的业务逻辑，例如用户Web注册、商品购买、订单管理等安全控制实现访问控制和安全机制，确保数据安3全和应用稳定三层架构详解数据访问层数据库连接1建立数据库连接，用于访问数据库数据查询2执行语句，查询数据库中的数据SQL数据操作3对数据库进行增删改操作，例如插入、更新、删除数据数据事务4确保数据库操作的原子性和一致性常见数据库系统比较Web开源免费、高性能、电商网站、社交平MySQL高可扩展性、广泛应台、内容管理系统等用于应用Web开源免费、功能强企业级应用、地理信PostgreSQL大、安全性高、支持息系统、科学计算等多种数据类型商业数据库系统、高银行系统、金融交易Oracle性能、高可靠性、广系统、电信系统等泛应用于大型企业微软商业数据库系企业级应用、数据仓SQL Server统、高性能、高可靠库、商业智能等性、与微软平台集成度高数据库简介MySQL起源1诞生于年，由瑞典公司开发，最初是一个开放源代码的数据库管理系统MySQL1995MySQL AB发展2经历了快速的发展和演变，成为最受欢迎的开源数据库管理系统之一MySQL应用3广泛应用于各种应用和移动应用，例如MySQL Web、、等WordPress DrupalJoomla的优势和特点MySQL12开源免费高性能MySQL是开源免费的数据库管理系统，用户可以免费使用和修改MySQL具有高性能，能够处理大量的数据和用户请求34高可扩展性可靠性强MySQL支持水平扩展，可以轻松扩展数据库容量以满足不断增长的需求MySQL具有高度的可靠性，能够确保数据的安全性和完整性数据类型详解MySQL表设计原则MySQL规范化数据完整性可扩展性性能优化遵循数据库规范化理论，减少使用主键、外键和约束来确保设计可扩展的表结构，方便未选择合适的索引，优化查询语数据冗余，提高数据一致性数据的完整性和准确性来扩展和维护句，提高数据库性能数据库规范化理论数据库规范化理论是数据库设计的指导原则，旨在通过消除数据冗余，提高数据一致性和完整性，优化数据库性能第一范式（）详解1NF定义举例每个属性值都不可再分，即每个属性值都是原子值例如，一个学生表，每个学生的姓名、年龄、地址等属性值都是不可再分的第二范式（）详解2NF定义举例满足第一范式，并且所有非主键属性都完全依赖于主键例如，一个订单表，订单号是主键，订单详情、商品名称、价格等属性都依赖于订单号第三范式（）详解3NF定义举例满足第二范式，并且所有非主键属性都不依赖于其他非主键属例如，一个客户表，客户编号是主键，客户姓名、地址等属性都性依赖于客户编号，但客户地址不依赖于客户姓名范式和实际应用BC范式1BC范式，是最严格的规范化形式，满足范式意味着满足Boyce-Codd BC所有其他范式实际应用2在实际应用中，通常不需要将数据库设计到范式，因为过度规范化BC会导致查询性能下降语言基础SQL数据查询语言（）DQL1用于查询数据库中的数据，例如语句SELECT数据操作语言（）DML2用于对数据库进行增删改操作，例如、、语INSERT UPDATEDELETE句数据定义语言（）DDL3用于定义数据库结构，例如、、语句CREATE ALTERDROP数据控制语言（）DCL4用于控制数据库访问权限，例如、语句GRANT REVOKE语句详解SELECT语法SELECT column1,column2FROM table_name WHEREconditionORDER BYcolumn_name LIMITnumber;功能从数据库表中检索数据，并根据条件进行过滤、排序和限制输出子句和条件查询WHERE等号不等号大于号WHERE WHERE WHEREcolumn_name=value;column_name!=column_namevalue;例如，例如，例如，WHERE age=value;WHEREWHERE age20;age!=20;20;小于号WHEREcolumn_namevalue;例如，WHEREage20;排序和分组查询排序表示升序，ORDER BYcolumn_name ASC|DESC;ASC表示降序DESC分组对指定列进行分组，并使用聚合GROUP BYcolumn_name;函数对每组进行统计多表联接查询左外联接2返回左表中的所有行，以LEFT JOIN;及右表中匹配的行内联接1返回两个表中匹配的INNER JOIN;行右外联接返回右表中的所有行，以RIGHT JOIN;3及左表中匹配的行子查询和嵌套查询子查询1将一个查询语句嵌套在另一个查询语句中，作为条件或数据源使用嵌套查询2子查询可以嵌套在多个查询语句中，形成多层嵌套查询结构数据操作语言（）DMLINSERT UPDATEDELETE将数据插入到数据库表中更新数据库表中的数据从数据库表中删除数据数据定义语言（）DDLCREATE ALTERDROP创建数据库表、视图、索引等数据库对修改数据库表结构，例如添加、删除或修删除数据库表、视图、索引等数据库对象改列象数据控制语言（）DCL1GRANT授予用户对数据库对象的访问权限2REVOKE撤销用户对数据库对象的访问权限存储过程和触发器存储过程1预编译的语句集合，可以提高数据库性能和代码可复用SQL性触发器2与数据库表相关联的特殊存储过程，在数据库表发生特定事件时自动执行与交互基础PHP MySQL数据库连接语句执行结果处理SQL使用函数连接到数据库使用函数执行语句，操作数据处理查询结果，并将数据显示在页PHP MySQLPHP SQLWeb库数据面上数据库连接技术扩展MySQLi面向对象的扩展，提供更灵活和安全的数据库访问方式MySQL扩展PDO数据对象，提供统一的接口，支持多种数据库系统PHP技术详解PDO连接数据库使用函数连接到数据库PDO MySQL执行语句SQL使用函数执行语句，操作数据库数据PDO SQL错误处理使用函数处理数据库操作中的错误PDO预处理语句使用安全性性能可复用性防止注入攻击，提预编译语句，提高预处理语句可以多次使SQL SQL高数据库安全性数据库执行效率用，提高代码可复用性事务处理机制原子性一致性1事务中的所有操作要么全部成功，要么事务必须保证数据库从一个一致性状态2全部失败转换到另一个一致性状态持久性隔离性4事务一旦提交，其修改将永久保存在数多个事务之间相互隔离，不会互相影3据库中响并发控制策略悲观锁乐观锁在操作数据之前先加锁，防止其他事务修改数据在操作数据之后检查数据是否被其他事务修改数据库索引优化1主键索引用于快速查找数据，必须唯一2唯一索引确保索引列中的值是唯一的3普通索引用于提高查询速度，但允许重复值4全文索引用于快速搜索文本数据，例如文章内容查询性能优化优化语句数据预处理数据库连接池SQL使用合适的索引、避免使用通配符、减少对数据进行预处理，例如缓存数据，减少使用连接池管理数据库连接，提高数据库数据读取量数据库访问次数连接效率数据库安全策略用户权限管理注入防范12SQL设置不同用户的访问权限，控使用预处理语句、数据验证等制用户对数据库的操作手段防止注入攻击SQL数据加密3对敏感数据进行加密，提高数据安全性用户权限管理角色管理1将用户划分为不同的角色，赋予角色不同的权限权限控制2设置角色对数据库对象的访问权限，例如读、写、删除等操作权限分配3将角色分配给用户，用户继承角色的权限注入防范SQL预处理语句将语句和数据参数分开处理，防止恶意代码注入SQL数据验证对用户输入的数据进行验证，确保数据的类型和范围符合预期安全编码使用安全的编码方式，例如转义特殊字符，防止恶意代码执行应用安全最佳实践Web协议安全漏洞扫描安全审计HTTPS使用协议加密网络传输数据，定期对应用进行安全漏洞扫描，对应用进行安全审计，评估安全HTTPS Web Web提高数据安全性发现并修复安全漏洞风险并制定安全策略数据备份与恢复备份策略恢复策略灾难恢复制定数据备份策略，定期备份数据库数制定数据恢复策略，确保在数据丢失时能建立灾难恢复机制，在灾难发生时能够快据，防止数据丢失够快速恢复数据速恢复数据库服务数据库监控与维护数据库优化错误日志分析根据监控数据和日志分析结果，优化数据性能监控分析数据库错误日志，及时发现并解决数库配置和性能监控数据库性能指标，例如CPU使用率、据库问题内存占用率、磁盘等IO负载均衡策略定义方法将用户请求分散到多个数据库服务器上，提高数据库性能和可用常用的负载均衡方法包括轮询、随机、最小连接数等性数据库集群技术高可用性高可扩展性当一个数据库服务器出现故障可以轻松添加或删除数据库服时，其他服务器可以接管服务器，以满足不断增长的数据务，保证数据库服务的连续存储和处理需求性高性能多个数据库服务器协同工作，提高数据库的处理能力和响应速度数据库简介NoSQL定义数据库是一种非关系型数据库，它不遵循关系型数据NoSQL库的结构化数据模型特点灵活的数据模型、高扩展性、高性能、支持多种数据类型基础知识MongoDB文档型数据库数据模型查询语言以文档的方式存储数据，每使用灵活的数据模型，允许使用类似于的查询语MongoDB MongoDBMongoDB JSON个文档是一个对象存储各种类型的数据，例如文本、数言，简化了数据查询操作JSON字、数组、对象等缓存技术Redis提高性能数据共享可扩展性将频繁访问的数据存储可以作为数据共支持水平扩展，Redis Redis在缓存中，减少享平台，实现不同应用可以轻松扩展缓存容Redis数据库访问次数，提高之间的数据共享量应用性能Web分布式数据库概念数据分布将数据分散存储在多个数据库服务器上，提高数据存储容量和可用性数据一致性确保分布式数据库中数据的一致性和完整性数据访问提供统一的接口，方便用户访问分布式数据库中的数据数据库开发实例Web我们将通过几个实际的数据库开发实例，展示数据库技术在不同应用场景中的应用WebWeb电商网站数据库设计用户表1存储用户信息，例如用户名、密码、地址等商品表2存储商品信息，例如商品名称、价格、库存等订单表3存储订单信息，例如订单号、商品信息、用户地址等购物车表4存储用户添加的商品信息社交平台数据库架构用户表关系表内容表存储用户信息，例如用户名、密码、个存储用户之间的关系，例如好友、关存储用户发布的内容，例如帖子、评人资料等注、粉丝等论、图片等内容管理系统设计文章表1存储文章信息，例如标题、内容、作者等分类表2存储文章分类信息，例如新闻、科技、娱乐等评论表3存储文章评论信息，例如评论内容、评论时间等设计RESTful API资源定义方法数据格式HTTP将数据库中的数据定义为资源，例如用使用方法（、、使用或格式传递数据HTTP GETPOST JSONXML户、商品、订单等、）操作资源，例如获PUT DELETE取、创建、更新、删除资源数据库版本控制版本管理代码审查使用版本控制工具管理数据库变对数据库变更进行代码审查，确更，方便回滚和追踪修改历史保变更的质量和安全性自动化测试使用自动化测试工具对数据库变更进行测试，保证变更的正确性敏捷开发与数据库迭代开发沟通协作自动化测试将数据库开发融入敏捷加强开发人员与数据库使用自动化测试工具进开发流程，快速迭代，管理员之间的沟通协行数据库测试，提高测快速反馈作，提高开发效率试效率云数据库服务弹性扩展高可用性12根据需求动态调整数据库容提供高可用性服务，保证数据量，降低成本库服务的稳定性数据安全3提供安全保障措施，保护数据库数据安全大数据处理技术数据存储数据处理数据分析使用分布式存储系统存储大规模数据，使用分布式计算框架处理大数据，例如使用数据分析工具分析大数据，例如例如、、、Hadoop HBaseSpark FlinkHive Pig未来发展趋势展望数据库技术将继续发展，未来将更加注重数据安全、性能优化、可扩展性、云计算集成、人工智能等方面的应用Web。