《DB基礎(chǔ)知識(shí)》課件

《DB基礎(chǔ)知識(shí)》數(shù)據(jù)庫(kù)是現(xiàn)代應(yīng)用的核心，掌握基礎(chǔ)知識(shí)是開發(fā)高效應(yīng)用的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫(kù)的定義和作用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集合以特定格式組織和存儲(chǔ)信息的系統(tǒng)。高效數(shù)據(jù)檢索通過索引和查詢語(yǔ)言，快速訪問和處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性保障確保數(shù)據(jù)一致性和準(zhǔn)確性，防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展歷程早期的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，難以管理和共享。層次型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織成樹狀結(jié)構(gòu)，提供了數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，但靈活性有限。網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供更靈活的數(shù)據(jù)關(guān)系，但數(shù)據(jù)模型復(fù)雜。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)以表格的形式存儲(chǔ)，簡(jiǎn)單易懂，易于維護(hù)和管理。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)以對(duì)象的形式存儲(chǔ)，更符合現(xiàn)實(shí)世界，但效率較低。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了靈活的數(shù)據(jù)模型和高擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫(kù)分類關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)以表格形式組織，行代表記錄，列代表屬性。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，提供靈活的數(shù)據(jù)模型，適合處理海量數(shù)據(jù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)1結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以表格形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，具有清晰的結(jié)構(gòu)和關(guān)系。2數(shù)據(jù)完整性通過約束和索引，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性。3事務(wù)處理支持事務(wù)的概念，確保數(shù)據(jù)操作的原子性、一致性、隔離性和持久性。4標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言使用SQL語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和易用性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)以二維表格形式組織，每個(gè)表格稱為一個(gè)關(guān)系，包含若干行和列。元組關(guān)系中的一行，代表一個(gè)數(shù)據(jù)記錄，也稱為數(shù)據(jù)元組。屬性關(guān)系中的一列，代表一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的特征，也稱為屬性。域?qū)傩缘闹等≈档姆秶?，例如，年齡的域?yàn)榉秦?fù)整數(shù)。實(shí)體-聯(lián)系模型實(shí)體-聯(lián)系模型(Entity-RelationshipModel,ER模型)是一種用于描述現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模型。它通過實(shí)體、屬性和聯(lián)系來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。實(shí)體表示現(xiàn)實(shí)世界中可區(qū)分的、具有獨(dú)立意義的對(duì)象，例如學(xué)生、課程、教師等。屬性是描述實(shí)體特征的，例如學(xué)生的姓名、學(xué)號(hào)、性別等。聯(lián)系表示實(shí)體之間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如學(xué)生選修課程、教師教授課程等。關(guān)系模型概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以二維表格的形式表示，表格中的每一行表示一個(gè)元組，每一列表示一個(gè)屬性。數(shù)據(jù)操作使用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算來進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，如查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性通過約束來保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性，如主鍵約束、外鍵約束和唯一性約束。SQL語(yǔ)言簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（StructuredQueryLanguage，簡(jiǎn)稱SQL）是一種專門用于操作關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。SQL語(yǔ)言用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢、插入、更新和刪除操作，以及管理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、權(quán)限等。SQL語(yǔ)言已被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，成為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。SQL語(yǔ)句分類數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)用于創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，例如表、視圖、索引等。數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言(DML)用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，例如插入、更新、刪除和查詢數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言(DCL)用于控制數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問權(quán)限和安全策略，例如授予或撤銷用戶權(quán)限。事務(wù)控制語(yǔ)言(TCL)用于管理事務(wù)，例如提交、回滾和保存點(diǎn)。SQL語(yǔ)句語(yǔ)法規(guī)則1大小寫敏感SQL語(yǔ)句對(duì)大小寫敏感，但大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)默認(rèn)情況下不區(qū)分大小寫。2關(guān)鍵字SQL語(yǔ)句中的關(guān)鍵字必須全部大寫。3空格SQL語(yǔ)句中可以使用空格來分隔關(guān)鍵字和標(biāo)識(shí)符。4注釋可以使用--或/**/來添加注釋。數(shù)據(jù)類型數(shù)值型用于表示數(shù)字，包括整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、定點(diǎn)小數(shù)等。字符型用于表示文本字符串，例如姓名、地址、描述等。日期/時(shí)間型用于表示日期和時(shí)間，例如生日、預(yù)約時(shí)間等。布爾型用于表示真或假，例如狀態(tài)、開關(guān)等。約束定義約束是用來限制數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)值的規(guī)則，用于維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性。作用確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性，防止無效數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。類型主鍵約束、唯一約束、非空約束、檢查約束、外鍵約束等。索引加速查詢索引幫助數(shù)據(jù)庫(kù)快速定位所需數(shù)據(jù)，提高查詢效率。建立索引對(duì)經(jīng)常用作查詢條件的列創(chuàng)建索引，可以顯著提升查詢速度。優(yōu)化索引選擇合適的索引類型和字段，并定期維護(hù)索引，以保證其有效性。事務(wù)原子性事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單元，要么全部成功，要么全部失敗。一致性事務(wù)執(zhí)行前和執(zhí)行后，數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致狀態(tài)，數(shù)據(jù)完整性不被破壞。隔離性多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，互不干擾，保持獨(dú)立性。持久性事務(wù)完成后，其修改結(jié)果永久保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，即使系統(tǒng)崩潰也能恢復(fù)。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)定期備份定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全，避免數(shù)據(jù)丟失?；謴?fù)策略制定數(shù)據(jù)恢復(fù)策略，在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)及時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。備份類型選擇合適的備份類型，如完全備份、增量備份等。備份工具使用專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)備份工具，例如OracleRMAN，MySQLmysqldump。數(shù)據(jù)庫(kù)安全訪問控制限制對(duì)數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，只有授權(quán)用戶才能訪問敏感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加密使用加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。網(wǎng)絡(luò)安全使用防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器免受攻擊。數(shù)據(jù)庫(kù)管理1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)確保數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)合理，滿足業(yè)務(wù)需求，提高數(shù)據(jù)訪問效率。2數(shù)據(jù)維護(hù)定期備份數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失，確保數(shù)據(jù)完整性和一致性。3用戶管理控制用戶權(quán)限，保障數(shù)據(jù)安全，防止非法訪問和操作。4性能監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)性能指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能。性能優(yōu)化1索引優(yōu)化使用索引可以加速查詢速度，但索引過多也會(huì)降低寫入性能，需要權(quán)衡。2查詢優(yōu)化避免使用不必要的子查詢，使用合適的連接類型，并進(jìn)行查詢語(yǔ)句的優(yōu)化。3數(shù)據(jù)庫(kù)配置優(yōu)化根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載調(diào)整配置參數(shù)，例如緩存大小、連接池大小等。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)概述非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)NoSQL，即NotOnlySQL，是指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，它是一種不遵循傳統(tǒng)的SQL關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。靈活的數(shù)據(jù)模型NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)支持各種數(shù)據(jù)模型，如鍵值對(duì)、文檔、圖、列族，能夠更好地適應(yīng)各種非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求?？蓴U(kuò)展性和高性能NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通常采用分布式架構(gòu)，能夠輕松擴(kuò)展以處理海量數(shù)據(jù)，并提供高吞吐量和低延遲的性能。文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)使用JSON或類似格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)靈活可擴(kuò)展。以文檔為單位存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，方便處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)信息。適用于云計(jì)算環(huán)境，提供高可用性和可擴(kuò)展性。鍵值型數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)單鍵值型數(shù)據(jù)庫(kù)以鍵值對(duì)形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。高效快速檢索和更新數(shù)據(jù)，適用于高并發(fā)讀寫場(chǎng)景。擴(kuò)展性可水平擴(kuò)展，輕松增加節(jié)點(diǎn)以處理更多數(shù)據(jù)。列族型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型列族型數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)組織為列族，每個(gè)列族包含多個(gè)列，類似于一個(gè)表格。每個(gè)行代表一個(gè)記錄，每個(gè)列代表一個(gè)屬性。高性能由于數(shù)據(jù)以列存儲(chǔ)，列族型數(shù)據(jù)庫(kù)可以快速訪問特定列的數(shù)據(jù)，適用于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)?？蓴U(kuò)展性列族型數(shù)據(jù)庫(kù)可以水平擴(kuò)展，添加新的服務(wù)器來處理更多數(shù)據(jù)，可以有效地應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)量。圖數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)和邊圖數(shù)據(jù)庫(kù)以節(jié)點(diǎn)和邊來表示數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體，邊代表實(shí)體之間的關(guān)系。快速關(guān)系查詢圖數(shù)據(jù)庫(kù)擅長(zhǎng)快速查詢實(shí)體之間的關(guān)系，例如查找朋友的朋友。社交網(wǎng)絡(luò)圖數(shù)據(jù)庫(kù)適用于社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)等需要分析復(fù)雜關(guān)系的應(yīng)用場(chǎng)景。時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)傳感器數(shù)據(jù)例如，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)站產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。金融交易數(shù)據(jù)包括股票價(jià)格、交易量和訂單數(shù)據(jù)。用戶行為數(shù)據(jù)例如，網(wǎng)站訪問日志、應(yīng)用程序使用數(shù)據(jù)和社交媒體活動(dòng)。NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)高性能NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)旨在提供與傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)類似的強(qiáng)一致性和事務(wù)性，同時(shí)保持高吞吐量和低延遲?？蓴U(kuò)展性NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)能夠水平擴(kuò)展，以處理不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量和用戶流量。數(shù)據(jù)一致性NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通常采用ACID特性，確保數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)庫(kù)變革1數(shù)據(jù)量激增傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)難以應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理需求。2數(shù)據(jù)類型多樣除了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為主流。3實(shí)時(shí)性要求提升用戶期望快速獲取數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)實(shí)時(shí)性要求更高。數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)云原生數(shù)據(jù)庫(kù)云平臺(tái)上的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，提供高可用性、彈性伸縮和數(shù)據(jù)安全性。數(shù)據(jù)湖和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)用于存儲(chǔ)和分析海量數(shù)據(jù)的平臺(tái)，支持多種數(shù)據(jù)類型和格式。AI驅(qū)動(dòng)優(yōu)化利用人工智能技術(shù)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，提高效率和安全性。本課程總結(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)定義、發(fā)展歷程、分類到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵概念，為理解和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。SQL語(yǔ)言掌握了SQL語(yǔ)句的分類、語(yǔ)法規(guī)則和基本操作，為數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)管理和分析提供了核心技能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理學(xué)習(xí)了數(shù)