數(shù)據(jù)庫原理課件

數(shù)據(jù)庫原理匯報(bào)人：xxx20xx-03-19FROMWENKU數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)模型與概念設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法與步驟數(shù)據(jù)庫安全性與完整性保護(hù)數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化與評估方法目錄CONTENTSFROMWENKU01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述FROMWENKUCHAPTER數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來zu織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫，是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有zu織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫定義數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷了層次型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫等階段，不斷滿足日益增長的數(shù)據(jù)處理需求。發(fā)展歷程數(shù)據(jù)庫定義與發(fā)展歷程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對象，包括文字、數(shù)字、圖像、聲音等各種類型的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的zu織方式，如表格、樹形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)模型對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，如關(guān)系模型、層次模型、網(wǎng)狀模型等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)控制等功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成要素應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫廣泛應(yīng)用于金融、電子商務(wù)、醫(yī)療、教育、科研等各個(gè)領(lǐng)域，成為信息化社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。價(jià)值體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫能夠高效地zu織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的效率和準(zhǔn)確性；同時(shí)，數(shù)據(jù)庫還能夠保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，防止數(shù)據(jù)丟失和泄露。此外，數(shù)據(jù)庫還支持多用戶并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)共享，提高了數(shù)據(jù)資源的利用率。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域及價(jià)值02數(shù)據(jù)模型與概念設(shè)計(jì)FROMWENKUCHAPTER數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，是用來描述數(shù)據(jù)、zu織數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的抽象工具。數(shù)據(jù)模型分類根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將數(shù)據(jù)模型劃分為概念模型、邏輯模型和物理模型。其中，概念模型主要用于信息世界的建模，邏輯模型是面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型，物理模型則描述了數(shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲(chǔ)方式和存取方法。數(shù)據(jù)模型基本概念及分類實(shí)體-聯(lián)系模型（E-R模型）E-R模型由實(shí)體、屬性和聯(lián)系三個(gè)基本要素構(gòu)成。實(shí)體是具有相同屬性的實(shí)體具有相同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體；屬性是實(shí)體所具有的某一特性，一個(gè)實(shí)體可由若干個(gè)屬性來刻畫；聯(lián)系則表示實(shí)體之間的關(guān)系。E-R模型構(gòu)成E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法，用來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。在E-R圖中，用矩形表示實(shí)體型，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名；用橢圓形表示實(shí)體的屬性，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來；用菱形表示實(shí)體型之間的聯(lián)系，在菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體型連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。E-R圖表示關(guān)系模型是由若干個(gè)關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式相當(dāng)于前面提到的記錄類型，它的實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型的最大差別是用關(guān)鍵碼而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)，表格簡單，用戶易懂，編程時(shí)并不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型規(guī)范化理論是用來改造關(guān)系模式，通過分解關(guān)系模式來消除其中不合適的數(shù)據(jù)依賴，以解決插入異常、刪除異常、更新異常和數(shù)據(jù)冗余問題，從而使關(guān)系模式達(dá)到某種程度的“分離”，即“一事一地”的模式設(shè)計(jì)原則。規(guī)范化理論提供了判斷關(guān)系模式優(yōu)劣的理論標(biāo)準(zhǔn)，并幫助人們找出解決的方法。規(guī)范化理論關(guān)系數(shù)據(jù)模型及規(guī)范化理論03關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)FROMWENKUCHAPTER03常見的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle、MySQL、SQLServer、PostgreSQL等。01關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）是一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)邏輯zu織起來。02關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點(diǎn)支持關(guān)系模型、提供SQL語言接口、具有數(shù)據(jù)完整性約束、支持事務(wù)處理等。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述SQL語言基礎(chǔ)包括數(shù)據(jù)類型、表結(jié)構(gòu)、約束條件、查詢語句等基礎(chǔ)概念。SQL語言簡介SQL（StructuredQueryLanguage）是一種用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化語言，包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)插入、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)刪除等操作。SQL操作實(shí)例包括創(chuàng)建表、插入數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)等常見操作示例。SQL語言基礎(chǔ)與操作實(shí)例索引是一種用于提高數(shù)據(jù)庫查詢效率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過對數(shù)據(jù)表中的一列或多列進(jìn)行排序，加快數(shù)據(jù)檢索速度。索引視圖是一種虛擬表，由一個(gè)或多個(gè)表中的數(shù)據(jù)組成，可以簡化復(fù)雜的查詢操作，提高數(shù)據(jù)安全性。視圖存儲(chǔ)過程是一組為了完成特定功能的SQL語句集，可以在數(shù)據(jù)庫中保存并重復(fù)使用，提高數(shù)據(jù)庫處理效率。存儲(chǔ)過程觸發(fā)器是一種特殊的存儲(chǔ)過程，當(dāng)滿足某個(gè)特定事件或條件時(shí)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。觸發(fā)器索引、視圖和存儲(chǔ)過程等高級功能04數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法與步驟FROMWENKUCHAPTER對現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，通過對原系統(tǒng)的了解，收集支持新系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理），是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步。需求分析階段任務(wù)和目標(biāo)目標(biāo)任務(wù)輸入標(biāo)題02010403需求分析階段任務(wù)和目標(biāo)獲得用戶對數(shù)據(jù)庫使用要求的詳細(xì)清單；估計(jì)新系統(tǒng)開發(fā)的運(yùn)行時(shí)間，使開發(fā)人員能相互理解各自負(fù)責(zé)的模塊，能協(xié)調(diào)處理問題。了解原系統(tǒng)的zu織結(jié)構(gòu)，為評價(jià)當(dāng)前應(yīng)用系統(tǒng)的效率提供實(shí)際指標(biāo)并確定新系統(tǒng)應(yīng)該做什么，明確為滿足用戶的信息需求，系統(tǒng)必須完成的具體工作；確定與驗(yàn)證未來系統(tǒng)的目標(biāo)；方法自頂向下的需求分析，自底向上的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；逐步擴(kuò)張，混合策略；視圖集成設(shè)計(jì)法。工具實(shí)體-聯(lián)系圖（E-R圖），提供不受任何DBMS約束的面向用戶的表達(dá)方法，從用戶角度描述數(shù)據(jù)，反映用戶現(xiàn)實(shí)環(huán)境，直接與概念模型相對應(yīng)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和工具通過數(shù)據(jù)依賴的分析和模式分解，將概念模型轉(zhuǎn)換為與RDBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)依賴針對具體任務(wù)，在規(guī)范化程度、空間效率和時(shí)間效率之間做折中考慮，需要數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。優(yōu)化策略邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略合并相關(guān)屬性以減少函數(shù)依賴；消除不必要的數(shù)據(jù)冗余；識別出所有依賴于其他數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，并考慮是否通過刪除冗余數(shù)據(jù)或合并表來減少數(shù)據(jù)重復(fù)；邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略0102邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略設(shè)計(jì)合理的索引以提高查詢效率。根據(jù)數(shù)據(jù)使用頻率決定數(shù)據(jù)的存放位置；05數(shù)據(jù)庫安全性與完整性保護(hù)FROMWENKUCHAPTER安全性控制策略及實(shí)現(xiàn)方法通過用戶名和密碼、生物特征等方式驗(yàn)證用戶身份。定義不同用戶或用戶組對數(shù)據(jù)庫對象的訪問權(quán)限，如數(shù)據(jù)表、視圖、存儲(chǔ)過程等。記錄用戶對數(shù)據(jù)庫的所有操作，以便事后分析和追查。對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)和傳輸，防止數(shù)據(jù)泄露。用戶身份鑒別存取控制審計(jì)追蹤數(shù)據(jù)加密確保表中的主鍵字段不包含空值或重復(fù)值。實(shí)體完整性維護(hù)表與表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保外鍵字段的值在對應(yīng)的主鍵表中存在。參照完整性根據(jù)用戶需求定義的特定規(guī)則，如字段值范圍、格式等。用戶自定義完整性通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的約束功能、觸發(fā)器、存儲(chǔ)過程等實(shí)現(xiàn)完整性約束。實(shí)施方式完整性約束條件分類及實(shí)施方式VS用于處理多個(gè)用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不一致問題，包括鎖機(jī)制、時(shí)間戳排序、多版本并發(fā)控制等。恢復(fù)技術(shù)用于在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到一致狀態(tài)，包括事務(wù)日志、備份恢復(fù)、冗余技術(shù)等。事務(wù)日志用于記錄數(shù)據(jù)庫的所有修改操作，以便在故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行回滾或前滾操作；備份恢復(fù)是指定期備份數(shù)據(jù)庫并在需要時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)；冗余技術(shù)則是通過數(shù)據(jù)冗余來提高數(shù)據(jù)庫的可靠性和可用性。并發(fā)控制技術(shù)并發(fā)控制技術(shù)和恢復(fù)技術(shù)簡介06數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化與評估方法FROMWENKUCHAPTER索引優(yōu)化查詢優(yōu)化存儲(chǔ)優(yōu)化并發(fā)控制性能優(yōu)化策略及實(shí)現(xiàn)途徑通過合理創(chuàng)建和使用索引，提高數(shù)據(jù)檢索速度，減少數(shù)據(jù)庫負(fù)擔(dān)。根據(jù)數(shù)據(jù)訪問頻率和模式，選擇合適的存儲(chǔ)引擎和存儲(chǔ)參數(shù)，提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問性能。分析查詢語句執(zhí)行計(jì)劃，調(diào)整查詢邏輯和結(jié)構(gòu)，提高查詢效率。通過鎖機(jī)制、事務(wù)隔離級別等手段，控制并發(fā)操作對數(shù)據(jù)庫性能的影響。評估指標(biāo)體系構(gòu)建原則全面性原則評估指標(biāo)應(yīng)全面覆蓋數(shù)據(jù)庫性能的各個(gè)方面，包括響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、資源利用率等?？闪炕瓌t評估指標(biāo)應(yīng)具備可量化性，能夠通過具體數(shù)值來衡量數(shù)據(jù)庫性能的好壞。可比性原則評估指標(biāo)應(yīng)具備可比性，能夠橫向和縱向比較不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或同一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在不同時(shí)期的性能表現(xiàn)。實(shí)用性原則評估指標(biāo)應(yīng)具備實(shí)用性，能夠指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化工作的實(shí)際開展。慢查詢問題診斷與解決方案案例一問題表現(xiàn)診斷方法數(shù)據(jù)庫查詢響應(yīng)時(shí)間長，用戶體驗(yàn)差。通過慢查詢?nèi)罩?、?zhí)行計(jì)劃分析等手段，定位查詢性能瓶頸。030201典型案例分析：性能問題診斷與解決方案優(yōu)化查詢語句、調(diào)整索引結(jié)構(gòu)、增加緩存等。解決方案數(shù)據(jù)庫鎖沖突問題診斷與解決方案案例二并發(fā)操作時(shí)出現(xiàn)鎖等待、死鎖等現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫性能下降。問題表現(xiàn)典型案例分析：性能問題診斷與解決方案典型案例分析：性能問題診斷與解決方案診斷方法通過監(jiān)控工具、日志分析等手段，發(fā)現(xiàn)鎖沖突