《数据库系统概念》课件

数据库系统概念本课件将深入探讨数据库系统的基本概念，涵盖数据模型、数据库设计、数据管理和数据库应用等方面数据库系统概述数据库系统是一种组织、存储和管理数据的系统它包含了数据本身、数据库管理系统（）和应用程序接口（）等组成部分DBMS API数据库系统的组成数据库管理系统（数据库应用程序用户）DBMS数据库是存储数据的集合，应用程序是使用数据库的软用户是数据库系统的最终用是一个软件系统，用它包含了数据结构、数据类件，它们与交互，户，他们使用应用程序访问DBMS DBMS于管理数据库，并提供数据型和数据之间的关系访问和操作数据库中的数据和操作数据库中的数据访问和操作的功能数据库系统结构用户界面数据库管理系统数据库服务器DBMS提供用户与数据库交互的界面，方便用户负责管理和控制数据库，包括数据存储、负责存储和管理数据库文件，并提供对数进行数据查询、更新、删除等操作数据访问、数据安全等功能据库的访问服务数据模型层次模型网状模型数据以树状结构组织，每个节数据以图状结构组织，允许节点可以有多个子节点点之间存在多对多的关系关系模型数据以二维表格的形式组织，每个表格代表一个关系层次模型树状结构一对多关系数据共享层次模型以树形结构组织数据，节点层次模型适合表示一对多关系，例如层次模型允许数据共享，通过指向父表示实体，父节点包含子节点每个部门和员工，一个部门可以包含多个节点可以访问其所有子节点数据节点只拥有一个父节点，形成一个层员工次关系网状模型网状模型是一种层次模型的扩展，允在网状模型中，记录之间可以有多种许一个记录有多个父记录连接方式，形成一个网状结构网状模型支持复杂的数据结构，例如多对多关系关系模型简单一致性灵活关系模型使用二维表来表示数据，易关系模型通过数据完整性约束来保证关系模型可以轻松地进行数据修改和于理解和操作数据的准确性和一致性扩展，适应不断变化的需求数据定义语言定义数据结构创建数据库对象描述数据类型、数据关系、约束等创建表、视图、索引等管理数据库权限控制用户对数据库的访问权限数据操纵语言查询插入更新删除检索数据库中的数据向数据库添加新的数据修改数据库中的现有数据从数据库中删除数据数据库设计概念设计1逻辑设计2物理设计3概念设计需求分析实体关系模型明确用户需求，确定数据类型和关系使用图描述数据之间的关系ER逻辑设计选择数据模型定义数据结构12根据业务需求选择合适的模型定义数据表、数据字段、数据，例如关系模型、面向对象模类型、主键、外键等型等数据完整性约束3定义数据约束，确保数据的准确性和一致性，例如主键约束、外键约束、唯一性约束等物理设计存储结构网络配置磁盘组织，索引结构等网络拓扑，带宽分配等安全策略访问控制，数据加密等关系数据库的基本概念关系域码关系数据库中最基本的概念是关系，它域是关系中每个属性可能取值的集合码是用于标识元组的属性集一个关系是一个二维表，用于存储数据每个关例如，一个名为学生的关系中，属性可以有多个候选码，其中一个被选为主“”“系都有一个唯一的名称，并且包含一组姓名的域可能是所有人的姓名域可以键主键用于唯一标识关系中的每个元”属性，每个属性代表一个数据项关系是基本数据类型，例如整数、字符串或组码的概念对于确保数据的完整性和中每一行对应一个元组，代表一个数据日期，也可以是用户定义的数据类型一致性非常重要记录关系代数选择投影从关系中选择满足特定条件的元从关系中选择特定的属性列组并集交集合并两个具有相同属性集的关系找出两个具有相同属性集的关系中共同存在的元组语言SQL结构化查询语言数据库管理系统是一种用于访问和操作数据库的标准化语言语言被广泛应用于各种系统，包括、SQL SQLDBMS MySQLOracle和SQL Server索引加速数据访问提高查询效率12通过创建索引，数据库可以快索引减少了数据库扫描的范围速定位到特定数据行，从而加，从而提高了查询的执行速度速查询操作辅助排序和分组3索引可以帮助数据库系统快速对数据进行排序和分组，简化数据分析过程视图基于基本表或其他视图构建的虚拟表提供数据访问限制，只显示部分数据，不提高数据安全性，隐藏敏感信息，简化查会改变实际表结构询，便于维护存储过程预编译代码提高效率安全性增强存储过程是预编译的语句集合，存存储过程可以提高数据库的执行效率，减存储过程可以帮助限制对数据库的访问权SQL储在数据库中，可通过名称执行少网络通信量，并增强代码重用性限，提高数据安全性事务原子性一致性事务是一个不可分割的工作单位事务执行前后，数据库必须保持，要么全部完成，要么全部不完一致状态，即数据完整性约束必成须满足隔离性持久性多个事务并发执行时，相互之间事务成功提交后，其对数据库的不会互相影响，事务之间彼此隔修改是永久的，即使系统发生故离障也不会丢失并发控制数据一致性事务隔离12确保多个用户同时访问数据库隔离不同用户的事务，防止数时，数据保持一致性和完整性据冲突和相互影响并发访问3允许多个用户同时访问数据库，提高系统效率和响应速度锁机制排他锁共享锁一个事务获得排他锁后，其他事务不能再获取该数据的任何类型多个事务可以同时获取共享锁，但不能修改数据的锁死锁定义条件解决方法两个或多个事务互相等待对方释放资源互斥、占有且等待、不可剥夺、循环等死锁预防、死锁检测、死锁恢复，导致所有事务都无法继续执行待备份与恢复数据备份数据恢复定期备份数据库以防数据丢失或损坏数据备份可用于恢复到先数据恢复是恢复数据丢失或损坏的过程恢复可以使用备份或其前状态他方法完成备份策略定期备份增量备份12定期备份数据，确保数据安全仅备份自上次完整备份以来更性和可靠性改的数据，节省时间和存储空间差异备份日志备份34备份自上次增量备份以来更改备份数据库日志文件，用于恢的数据，提高备份速度和效率复到特定时间点恢复机制数据库恢复是指将数据库从故障状态恢复机制依赖于数据库备份和日志文恢复到一致状态的过程件恢复操作包括恢复数据库备份和重放日志文件数据库安全性数据机密性数据完整性确保数据只被授权用户访问，防保证数据的准确性、一致性和可止未经授权的访问或修改靠性，防止数据被篡改或损坏数据可用性确保数据在需要时可访问，并防止数据丢失或不可用授权管理用户权限角色管理定义不同用户对数据库对象的访问权将用户分组到不同的角色，并赋予角限，如读、写、更新等色特定的权限，简化权限管理访问控制根据用户身份和权限，控制用户对数据库对象的访问操作审计机制跟踪操作检测异常记录数据库中的所有操作，例如通过分析审计日志，可以发现异数据插入、删除或更新常操作，例如未经授权的访问或数据篡改责任追溯审计日志可以帮助确定谁执行了哪些操作，从而方便追查责任数据仓库数据整合历史数据分析决策支持数据仓库从多个数据源收集数据并进行数据仓库存储大量历史数据，用于分析数据仓库为企业决策提供支持，帮助企整合，形成统一的数据视图趋势、模式和预测业制定更明智的策略数据仓库概述数据仓库的概念数据仓库的用途数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失性的、随时间变化数据仓库用于分析历史数据，帮助企业了解趋势、模式和异常，的数据集合，用于支持管理决策支持决策制定数据仓库体系架构数据仓库体系架构通常包含以下几个层次数据源层、数据抽取层、数据转换层、数据存储层、数据展现层数据源层包含各种数据源，如关系型数据库、日志文件、服Web务器等数据抽取层负责从数据源中提取数据，并进行数据清洗和去重处理数据转换层负责将数据转换为数据仓库所需的格式，包括数据类型转换、数据标准化等数据存储层负责存储数据仓库中的数据，通常采用关系型数据库或数据仓库专用数据库数据展现层负责将数据仓库中的数据展示给用户，通常采用数据可视化工具或报表工具数据库性能优化查询优化索引优化12通过优化查询语句和执行计划合理创建和使用索引，加快数来提高数据库查询的效率据检索速度，提高查询效率数据存储优化系统配置优化34选择合适的存储方式，合理分调整数据库系统参数，例如内配存储空间，减少数据访问时存分配、缓存大小等，提高系间统性能查询优化索引优化查询语句优化12通过创建合适的索引来加速查使用更有效的查询语句结构和询速度操作符数据预处理3对数据进行预处理，例如数据压缩或缓存索引优化选择合适的索引类型优化索引字段避免过度索引根据查询需求选择合适的索引类型，选择最常用的查询字段作为索引字段过多索引会降低写操作效率，应根据例如树索引、哈希索引等，提高查询效率实际需求选择索引数量B数据库应用案例数据库在各种应用场景中发挥着至关重要的作用，例如:电子商务平台•金融交易系统•社交媒体平台•医疗信息系统•制造业管理系统•。