軟件技術概論與基礎 課件 第6章 數(shù)據(jù)庫技術

軟件技術概論與基礎第6章數(shù)據(jù)庫技術學習導入隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到人們生活中的方方面面，數(shù)據(jù)不僅是科學的度量，伴隨著數(shù)據(jù)量的爆炸性增長，它帶來的收益和價值也日趨顯現(xiàn)。在計算機的世界里，我們需要將各類數(shù)據(jù)組織成一個個表格來進行統(tǒng)一管理。這些以表格的形式組織起來的具備相互關聯(lián)關系的數(shù)據(jù)集合稱為數(shù)據(jù)庫（Database，DB）。數(shù)據(jù)庫技術研究和解決了計算機信息處理過程中大量數(shù)據(jù)有效組織和存儲的問題。通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）來管理數(shù)據(jù)庫，可以減少數(shù)據(jù)存儲冗余、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、保障數(shù)據(jù)安全及高效地檢索和處理數(shù)據(jù)。思維導圖學習目標了解數(shù)據(jù)庫技術的起源與發(fā)展了解軟件技術的特點了解SQL語言了解常用關系型及非關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點和安裝步驟了解國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點和安裝步驟重點難點學習重點數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展及特點數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)學習難點SQL語言相關知識6.1數(shù)據(jù)庫技術概述6.2SQL語言簡介6.3常用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.4常用非關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.5國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.1.1數(shù)據(jù)庫技術的起源與發(fā)展一6.1數(shù)據(jù)庫技術概述數(shù)據(jù)庫技術產(chǎn)生于20世紀60年代末70年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的數(shù)據(jù)資源。1951年，美國早期的一家電腦制造商雷明頓蘭德公司的UNIVACI電子計算機推出一種一秒可以輸入幾百條記錄的磁帶驅動器，引發(fā)了數(shù)據(jù)管理的革命。20世紀60年代，“阿波羅”計劃的主要合約者Rockwell公司和IBM公司合作開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，把應用程序的代碼與它所操作的數(shù)據(jù)相分離。1969年，埃德加·科德博士發(fā)明了關系型數(shù)據(jù)庫。6.1.2數(shù)據(jù)庫技術的特點（1）應用數(shù)據(jù)模型表示復雜的數(shù)據(jù)結構，可以表示復雜的聯(lián)系及面向整個應用去組織數(shù)據(jù)。（2）以數(shù)據(jù)項作為最小的數(shù)據(jù)存取單位，比文件系統(tǒng)以記錄為單位更加靈活。（3）數(shù)據(jù)冗余小、共享度高，所有用戶或程序可以共享數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，甚至可以在同一時刻共同使用同一數(shù)據(jù)。（4）數(shù)據(jù)和程序之間具有較高的獨立性。（5）通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)：安全性控制，即防止不合法使用造成的數(shù)據(jù)泄漏、破壞和更改，保護數(shù)據(jù)安全；完整性控制，即保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性，防止不符合語義的數(shù)據(jù)輸入或輸出；并發(fā)控制，即防止用戶并行使用數(shù)據(jù)時造成數(shù)據(jù)不完整和系統(tǒng)運行錯誤；數(shù)據(jù)可恢復，即通過記錄日志和定期做備份，保證數(shù)據(jù)在受到破壞時，能夠及時使數(shù)據(jù)庫恢復到正確狀態(tài)。一6.1數(shù)據(jù)庫技術概述SQL的全稱是StructuredQueryLanguage，即結構化查詢語言。使用SQL語言可以訪問和處理數(shù)據(jù)庫，包括創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建新表，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建視圖，數(shù)據(jù)的插入、查詢、更新和刪除，數(shù)據(jù)庫模式的創(chuàng)建和修改，設置表、存儲過程和視圖的權限及數(shù)據(jù)的訪問控制等。一6.2SQL語言簡介SQL語言包含如下3部分：數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage，DDL），如CREATE（創(chuàng)建）、DROP（刪除）、ALTER（更改）等語句。數(shù)據(jù)操作語言（DataManipulationLanguage，DML），如INSERT（插入）、UPDATE（更新）、DELETE（刪除）等語句。數(shù)據(jù)控制語言（DataControlLanguage，DCL)，如GRANT（授權）、REVOKE（回收）、COMMIT（提交）、ROLLBACK（回滾）等語句。一6.2SQL語言簡介6.3.1SQLServer數(shù)據(jù)庫微軟公司的SQLServer數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的分布式存儲和訪問，有效地降低了系統(tǒng)負擔，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它既屬于大型數(shù)據(jù)庫，也屬于中型數(shù)據(jù)庫，可以應用于各個中小型企業(yè)。SQLServer數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲在它本身的文件內(nèi)，在安裝目錄的DATA目錄下，由和數(shù)據(jù)庫同名的數(shù)據(jù)文件和日志文件組成。此外，SQLServer數(shù)據(jù)庫支持存儲器、觸發(fā)器、自定義函數(shù)、數(shù)據(jù)倉庫功能等操作，在集成性、可用性、安全性、可伸縮性、性能、并發(fā)控制能力、聯(lián)機操作、數(shù)據(jù)挖掘等方面都強于Access數(shù)據(jù)庫。一6.3常用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.3.2MySQL數(shù)據(jù)庫MySQL是如今最流行的數(shù)據(jù)庫之一。它的使用率高的原因，一方面是開源和跨平臺；另一方面，它是由一個天賦極高并充滿人格魅力的芬蘭作者MontyWidenius用持續(xù)20多年的努力編寫開發(fā)出的新一代關系型數(shù)據(jù)庫。MySQL是一款安全、高效、跨平臺的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它完全開源，具有體積小、安全性高、存儲容量大、成本低、運行速度快、源碼開放的優(yōu)勢，這讓許多中小型企業(yè)網(wǎng)站都選擇使用MySQL數(shù)據(jù)庫來降低總體研發(fā)成本。一6.3常用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.3.3Oracle數(shù)據(jù)庫Oracle數(shù)據(jù)庫是美國Oracle（甲骨文）公司的一款關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它在世界范圍都是非常受歡迎的，是最流行的適用于客戶/服務器（Client/Server）或B/S（Broswer/Server）體系結構的數(shù)據(jù)庫之一。Oracle數(shù)據(jù)庫的可移植性好、使用方便、功能強，適用于各類大型、中型、小型、微型機環(huán)境。它是一種分布式、高效率、可靠性好、適應高吞吐量的數(shù)據(jù)庫方案。Oracle數(shù)據(jù)庫具備完整的數(shù)據(jù)管理功能，能適應數(shù)據(jù)的大量性、數(shù)據(jù)保存的持久性、數(shù)據(jù)的共享性和可靠性。一6.3常用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.4.1MongoDB數(shù)據(jù)庫MongoDB數(shù)據(jù)庫是一種介于關系型數(shù)據(jù)庫和非關系型數(shù)據(jù)庫之間的產(chǎn)品，是非關系型數(shù)據(jù)庫中功能最豐富、最像關系型數(shù)據(jù)庫的可拓展的非關系型數(shù)據(jù)庫。MongoDB數(shù)據(jù)庫基于NoSQL分布式文檔存儲模型，數(shù)據(jù)對象被存儲成集合中的文檔，文檔是以比較松散的數(shù)據(jù)結構格式JSON（BSON）存儲的。MongoDB數(shù)據(jù)庫是由C++語言開發(fā)的，為Web應用提供了一種可擴展、高性能、高可用的數(shù)據(jù)存儲解決方案。一6.4常用非關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.4.2Redis數(shù)據(jù)庫Redis數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建者SalvatoreSanfilippo是意大利西西里島人。在2009年2月26日，Redis數(shù)據(jù)庫誕生。Redis是使用C語言開發(fā)的一個高性能鍵/值對的數(shù)據(jù)庫，是當今處理速度最快的內(nèi)存型非關系型（NoSQLnot-onlySQL）數(shù)據(jù)庫，可以存儲鍵和5種不同類型的值之間的映射。鍵的類型只能為字符串，值支持5種數(shù)據(jù)類型：字符串、列表、集合、散列表和有序集合。一6.4常用非關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.5.1達夢數(shù)據(jù)庫達夢數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是我國第一個自主版權的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，其前身是由武漢華中理工大學（現(xiàn)華中科技大學）達夢數(shù)據(jù)庫多媒體研究所開發(fā)的。DM8吸收和借鑒了當前先進新技術思想與主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的優(yōu)點，融合了分布式、彈性計算與云計算的優(yōu)勢，支持超大規(guī)模并發(fā)事務處理和事務-分析混合型業(yè)務處理，動態(tài)分配計算資源，能夠實現(xiàn)更精細化的資源利用、更低成本的投入，具備高性能、高可用性、高安全性、兼容性、易用性的特點。一6.5國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.5.2OpenBASE數(shù)據(jù)庫OpenBASE是東軟集團東方軟件有限公司商用中間件技術分公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的大型通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。OpenBASE數(shù)據(jù)庫已逐漸形成了以大型通用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎的產(chǎn)品系列，包括OpenBASE多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、OpenBASEWeb應用服務器、OpenBASEMini嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、OpenBASESecure安全數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。OpenBASE數(shù)據(jù)庫已被廣泛應用于辦公自動化、醫(yī)院、房地產(chǎn)、多媒體教學、電子商務、信息安全等數(shù)十個領域，擁有本溪鋼鐵（集團）公司總醫(yī)院、江南造船（集團）有限責任公司、沈陽市房產(chǎn)局、浙江省杭州市蕭山區(qū)郵電局、威海有線電視臺、東北育才學校、濟南市南上山街小學、煙臺市政府等3000個用戶，有1000多套系統(tǒng)、3000多個節(jié)點在運行，累計創(chuàng)造產(chǎn)值數(shù)億元人民幣，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。一6.5國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.5.3openGauss數(shù)據(jù)庫openGauss最早起源于PostgreSQL，是華為技術有限公司自主研發(fā)的一款基礎軟件數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。2019年9月，在華為的CONNECT大會上，華為公司宣布將其研發(fā)的企業(yè)級AI-Native分布式數(shù)據(jù)庫GaussDB開源，開源后命名為“openGauss”。openGauss數(shù)據(jù)庫融合了華為公司在數(shù)據(jù)庫領域多年的核心經(jīng)驗，它優(yōu)化了體系結構、事務、存儲引擎、優(yōu)化器和ARM體系結構，是一款高性能、高安全、高可靠、易運維的企業(yè)級開源關系型數(shù)據(jù)庫。它提供面向多核的極致性能、全鏈路的業(yè)務和數(shù)據(jù)安全、基于AI調(diào)優(yōu)和高效運維的能力。同時，openGauss作為一個全球性的數(shù)據(jù)庫開源社區(qū)，旨在進一步推動數(shù)據(jù)庫軟硬件應用生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和豐富。一6.5國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)6.5.4KingbaseES數(shù)據(jù)庫KingbaseES是北京人大金倉信息技術股份有限公司研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的大型通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有完整的大型通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特征，能夠提供完備的數(shù)據(jù)庫管理功能，具有“三高”（高可用、高性能、高安全）、“兩易”（易移植性、易維護性）、運行穩(wěn)定等特點。KingbaseES數(shù)據(jù)庫是入選國家自主創(chuàng)新產(chǎn)品目錄的唯一數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，也是國家級、省部級實際項目中應用最