數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)培訓(xùn)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)介紹

鄧志剛大綱數(shù)據(jù)庫發(fā)展數(shù)據(jù)模型三種類型數(shù)據(jù)庫的介紹Sql優(yōu)化(重點)SaaS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(補充)

數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的位置數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展?數(shù)據(jù)模型–數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),操作–層次,網(wǎng)狀,關(guān)系,OO,時態(tài),空間,圖,時空,文本,工程,生物,地理,圖像數(shù)據(jù)庫等?運行環(huán)境–集中式,分布式,并行,Cluster,Web,移動,嵌入,數(shù)據(jù)網(wǎng)格等?主動,實時數(shù)據(jù)庫（緩沖數(shù)據(jù)庫OracleWebCache）等?事務(wù)處理

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展及其相互關(guān)系示意圖

數(shù)據(jù)庫方法優(yōu)點–數(shù)據(jù)共享–減少數(shù)據(jù)冗余–數(shù)據(jù)一致–支持事務(wù)處理–數(shù)據(jù)完整性–數(shù)據(jù)安全性–并發(fā)控制–數(shù)據(jù)標準–數(shù)據(jù)獨立（邏輯獨立、物理獨立）

數(shù)據(jù)模型?數(shù)據(jù)模型為數(shù)據(jù)特征的抽象：–真實描述現(xiàn)實世界–易為人所理解–便于在計算機上實現(xiàn)?DBMS支持的數(shù)據(jù)模型直接支持用戶對現(xiàn)實世界的描述，其能力受實現(xiàn)模型的限制?抽象方法：用三層模型逐步抽象三層模型逐步抽象三層模型表示

物理層——對用戶透明–數(shù)據(jù)的表示（存儲格式）–數(shù)據(jù)的索引–高效的操作實現(xiàn)–一致性維護及故障處理邏輯層——數(shù)據(jù)模型–用戶通過DBMS看到的現(xiàn)實世界–傳統(tǒng)的DBMS模型：層次，網(wǎng)絡(luò)，關(guān)系模型–新型的DBMS模型：O—O模型，對象—關(guān)系模型等概念層——直接面對用戶–語義表達能力強–易于被用戶理解–獨立于任何DBMS–易于向邏輯模型轉(zhuǎn)換–語義模型

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型?層次模型（Hierarchicalsystem1960s)–C.W.BachmanIDS(IntegratedDataStore)–樹結(jié)構(gòu)模型–指針導(dǎo)航式操作–數(shù)據(jù)被多個應(yīng)用共享?網(wǎng)狀模型（NetworkSystem1970s)–CODASYLDBTG報告–圖結(jié)構(gòu)模型–指針導(dǎo)航式操作關(guān)系模型（Relationalsystem1980s)–E.F.CODD1969-1970提出–二維表結(jié)構(gòu)模型–集合操作–產(chǎn)品:DB2,Ingres,Informix,SQLserver,Oracle,Sybase,等.

圖靈獎

–Bachman(networkDB)in1973–E.F.Codd(RelationalDB)in1981–JimGray(Transaction)in1998

新領(lǐng)域的應(yīng)用需求?復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型定義：–抽象數(shù)據(jù)類型，–無結(jié)構(gòu)超長數(shù)據(jù)類型，–時間，版本數(shù)據(jù)類型，–圖像，圖形數(shù)據(jù)類型，特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于用關(guān)系模型描述。?復(fù)雜對象的存取結(jié)構(gòu)；?對象間復(fù)雜多樣的語義聯(lián)系及關(guān)聯(lián)查詢；?長事務(wù)和嵌套事務(wù)的處理；?對象模型的演進和版本控制；?程序設(shè)計語言與數(shù)據(jù)庫語言的無縫集成。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的局限性?面向機器的語法數(shù)據(jù)模型：–強調(diào)高度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)抽象簡單語義表示能力差?直接使用的缺點–數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與外部結(jié)構(gòu)不一致–由聯(lián)接構(gòu)造的視圖不可更新–關(guān)系系統(tǒng)是基于值的?數(shù)據(jù)類型簡單，固定簡單類型：整形，實型，字串，等等固定的類型集合，不支持ADT和嵌套?結(jié)構(gòu)與行為完全分離–不支持抽象行為描述?阻抗失配–SQL與通用編程語言的失配編程模式失配/類型系統(tǒng)不匹配?被動響應(yīng)

數(shù)據(jù)抽象?Aggregation（聚合）–Part-of聯(lián)系?Generalization（泛化）–Is-a聯(lián)系?Specialization（特化）–Is-a聯(lián)系

聚合（aggregation)抽象舉例

泛化（generalization）抽象舉例

泛化vs特化

概念模型及其描述工具E/R模型：實體—聯(lián)系模型–用實體描述對象屬性–用聯(lián)系描述對象間的語義關(guān)系缺點：–語義表達能力不夠強–不能描述實體的行為語義對象模型（SemanticObjectModel）–定義了7種對象類型，增強了對象語義表達能力–可以描述聚合抽象和繼承抽象–描述對象間的聯(lián)系和依賴關(guān)系缺點：不能描述對象的行為基于UML的面向?qū)ο蟮哪Ｐ停║nifiedModelingLanguage）–靜態(tài)對象模型描述對象的屬性，關(guān)聯(lián)，聚合，繼承，等等–動態(tài)對象模型描述對象行為，相互作用，合作和變化，等等–支持概念模型與邏輯模型無縫聯(lián)接缺點：基于XML的對象模型–易學(xué)，易擴充–易于快速開發(fā)軟件–已有多個工具可以支持結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換?問題：XML不是一個面向?qū)ο蟮恼Z言–不提供對象間的聯(lián)接–不支持屬性內(nèi)容的共享–不支持繼承和運算等O—O特征邏輯模型的發(fā)展

關(guān)系模型的擴充——復(fù)雜數(shù)據(jù)模型–結(jié)構(gòu)擴充：嵌套關(guān)系模型–語義擴充：支持繼承，可以定義函數(shù)域和運算–局限性：?仍然用關(guān)鍵字標識元組?不支持太多的關(guān)聯(lián)語義?不區(qū)分類和實例面向?qū)ο竽Ｐ汀狾—O模型–對象標識OID–對象封裝–類和類的嵌套–類和類的繼承–持久對象概念面向?qū)ο竽Ｐ偷膯栴}：–索引與封裝–導(dǎo)航的計算與集合操作–數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不完美–多重繼承的多義性–共享對象與持久對象的引用副作用，等等對象—關(guān)系模型——在關(guān)系的基礎(chǔ)上擴充面向?qū)ο蟮母拍瞑C支持抽象數(shù)據(jù)類型（允許定義復(fù)雜類型）–支持對象行為（允許定義操作)–支持復(fù)合對象（允許對象嵌套）–不支持繼承概念面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫?面向?qū)ο蠓椒ㄔ跀?shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的應(yīng)用?面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的主要特征與要求–具有多種數(shù)據(jù)類型并能構(gòu)造抽象數(shù)據(jù)類型能力–具有構(gòu)造復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模式能力–具有多種數(shù)據(jù)操作能力–具有模式演化能力

面向?qū)ο竽Ｐ完P(guān)系與對象數(shù)據(jù)模型的比較

集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式系統(tǒng)與分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)?計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了分布式系統(tǒng)?分布式系統(tǒng)是一些獨立的計算機集合，但是對這個系統(tǒng)的用戶來說，系統(tǒng)就像一臺計算機一樣?硬件角度單個計算機是自治的?軟件角度整個系統(tǒng)是一臺計算機?特點–高性價比、高速度、高可靠、高可擴展-------------------------------------------------------------------------?定義:物理上分散而邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).?特點–物理分布性數(shù)據(jù)不在單個Site上,按全局需求將數(shù)據(jù)劃分成一定的數(shù)據(jù)子集,分散存儲在各個Site上–邏輯整體性各個Site上的數(shù)據(jù)子集,相互間有嚴密的約束規(guī)則加以限定,邏輯上是一個整體–站點自治性各個Site上的數(shù)據(jù)(即LDB)是由本地的DBMS管理,具有自治處理能力

為什么需要分布式數(shù)據(jù)庫舉例:–某大公司分別在London,NewYork及北京有分公司.–職工數(shù)據(jù):EMP(ENO,NAME,JOB,SALARY,…)?問題:–該職工數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)應(yīng)該如何存儲

職工數(shù)據(jù)的訪問方式?大多數(shù)情形,職工數(shù)據(jù)被其服務(wù)的各分公司管理–E.g.工資,福利,聘用與解聘?定期地,總公司統(tǒng)一地訪問職工數(shù)據(jù)–E.g.總公司修改影響所有職工的利益計劃–E.g.根據(jù)公司的全體凈利潤,銷售確定年終分紅與公司發(fā)展計劃等

分布式數(shù)據(jù)庫組成同構(gòu)型(Homogeneous)–各個Site上的DB數(shù)據(jù)模型相同,–進一步可分為同構(gòu)同質(zhì)型同構(gòu)異質(zhì)型?異構(gòu)型(Heterogeneous)各個Site上的DB數(shù)據(jù)模型不同.分布控制的類型?集中型DDB的全局控制信息位于一個中心Site上?分散型每個Site上包含有全局控制信息的一個Copy?可變型DDB分成兩組,一組Site包含全局控制信息Copy(主Site),另一組不含全局Copy(輔Site)

分布DB的研究因此,分布式數(shù)據(jù)庫是要考慮在具有多處理器并可能是自治,異構(gòu)情況下的數(shù)據(jù)管理–受影響的內(nèi)容有:?數(shù)據(jù)組織?查詢處理?存取結(jié)構(gòu)?并發(fā)控制?恢復(fù)處理參考面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用>科學(xué)出版社<分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用>科學(xué)出版社2003年<數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全書>機械工業(yè)出版社數(shù)據(jù)庫核心SQLSql優(yōu)化分析執(zhí)行計劃理解優(yōu)化器模式掌握Oracle中一些特性來提高SQL性能掌握書寫優(yōu)化的SQL經(jīng)驗性規(guī)則表分區(qū)https://localhost:1158/em/console/可用性>SQL工作表:oracle>統(tǒng)計信息設(shè)置優(yōu)化器模式可以通過在初始化文件中設(shè)定optimizer_mode來設(shè)定優(yōu)化器模式：choose：這是默認的優(yōu)化器模式，如果統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在，就使用CBO，否則使用RBO。

(CBO和RBO為不同的SQL優(yōu)化器)

rule：忽略統(tǒng)計數(shù)據(jù)，完全基于數(shù)據(jù)字典的