数据库基础知识课件

数据库基础知识课件目录数据库概述数据模型与概念设计关系数据库基础数据库管理系统（DBMS）数据库安全性与完整性数据库优化技术总结与展望01数据库概述数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。数据库可以高效、准确地存储、检索、修改和管理数据，提高数据处理的效率和可靠性，支持多用户并发访问，保护数据的安全性和完整性。数据库定义与作用作用定义数据以文件形式存储，缺乏统一管理和数据共享能力。早期文件系统阶段开始出现专门的数据管理软件，支持数据之间的关联和共享，但数据结构复杂，不易于维护。层次和网状数据库阶段采用表格形式存储数据，简化了数据结构，提高了数据处理的效率和可靠性，成为目前主流的数据库类型。关系数据库阶段针对关系型数据库的不足，出现了非关系型数据库，如NoSQL数据库，支持更加灵活的数据结构和更高的并发访问能力。非关系型数据库阶段数据库发展历程采用表格形式存储数据，支持SQL语言查询，数据一致性和完整性较高，适用于大规模、结构化数据的存储和管理。常见的关系型数据库有MySQL、Oracle、SQLServer等。关系型数据库支持更加灵活的数据结构，如键值对、文档、列存储等，适用于非结构化数据的存储和管理。非关系型数据库通常具有更高的并发访问能力和更好的可扩展性。常见的非关系型数据库有MongoDB、Redis、Cassandra等。非关系型数据库常见数据库类型及特点科学研究领域数据库也广泛应用于科学研究领域，如生物信息学、天文学、地球科学等，用于存储和管理大量的科研数据，支持科学研究和数据分析。企业信息化系统数据库是企业信息化系统的核心组成部分，用于存储和管理企业的各种业务数据，如财务、人力资源、供应链等。电子商务系统数据库是电子商务系统的重要支撑，用于存储商品信息、用户信息、订单信息等，支持在线交易和数据分析。金融系统数据库在金融系统中发挥着重要作用，用于存储和管理金融交易数据、客户信息、风险控制数据等，保障金融系统的安全和稳定。数据库应用领域02数据模型与概念设计

数据模型基本概念数据模型的定义数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是数据库系统的核心和基础。数据模型的组成要素数据模型通常由数据结构、数据操作和数据完整性约束三部分组成。数据模型的作用数据模型为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架，是数据库设计的基础。03E-R模型向关系模型的转换将E-R模型转换为关系模型是数据库设计的重要步骤，包括实体的转换、属性的转换和联系的转换。01E-R模型的基本概念E-R模型包括实体、属性和关系三个基本概念，用于描述现实世界的静态结构。02E-R图的绘制方法E-R图是一种直观表示E-R模型的方式，包括实体型、属性和联系三个要素，可以用图形化工具进行绘制。实体-关系模型（E-R模型）概念设计的目标是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模式。概念设计的目标概念设计的方法概念设计的步骤常用的概念设计方法包括自顶向下、自底向上、逐步扩张和混合策略等。概念设计通常包括需求分析、概念结构设计、评审和修正等步骤。030201概念设计方法与步骤123规范化的目的是消除数据冗余、减少数据插入、删除和更新的异常，提高数据的一致性和完整性。规范化的目的常用的规范化方法包括第一范式、第二范式、第三范式和BCNF范式等。规范化的方法在数据库设计中，通过规范化可以将复杂的数据结构分解为简单的、易于管理的数据结构，提高数据库的性能和可维护性。规范化的应用规范化理论及应用03关系数据库基础一个关系对应通常说的一张表，由元组（行）和属性（列）组成。关系对关系的描述，一般表示为关系名（属性1，属性2，…，属性n）。关系模式表中的一行即为一个元组，对应存储文件中的一个记录值。元组表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名，对应存储文件中的一个字段。属性属性的取值范围，即不同元组对同一个属性的取值所限定的范围。域0201030405关系模型基本概念选择从关系中选择出满足给定条件的诸元组。投影从关系中选择出若干属性列组成新的关系。连接将两个关系模式拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包含满足连接条件的元组。关系代数运算用于查询数据库中的数据，例如SELECT语句。数据查询语言（DQL）数据定义语言（DDL）数据操纵语言（DML）数据控制语言（DCL）用于定义或改变数据库结构，如CREATE、ALTER和DROP等语句。用于插入、修改、删除数据库中的数据，如INSERT、UPDATE和DELETE语句。用于控制对数据和数据库的访问权限，如GRANT和REVOKE语句。SQL语言基础需求分析详细分析用户需求，确定系统需要完成哪些功能。物理设计为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，包括存储结构和存取方法。概念设计通过E-R图等工具将用户需求抽象为信息结构，即概念模型。数据库实施运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。逻辑设计将概念模型转换为某个DBMS所支持的数据模型，如关系模型，并进行优化。数据库运行和维护在数据库系统运行过程中对其进行评价、调整与修改。关系数据库设计原则04数据库管理系统（DBMS）数据操纵功能提供数据操纵语言（DML），用于对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改等操作。数据库管理系统的组成包括数据库、数据库管理系统软件、应用程序、数据库管理员和用户等。数据控制功能提供数据控制语言（DCL），用于控制对数据库的访问权限，如授权、撤销等。数据定义功能提供数据定义语言（DDL），用于定义数据库中的对象，如表、视图、索引等。DBMS功能与组成Oracle是一款功能强大的关系型数据库管理系统，支持多种操作系统平台，提供丰富的开发和管理工具。OracleMySQL是一款开源的关系型数据库管理系统，广泛应用于Web开发和各种业务应用系统中。MySQLSQLServer是微软公司开发的关系型数据库管理系统，与Windows操作系统紧密集成，提供丰富的企业级功能。SQLServerPostgreSQL是一款开源的关系型数据库管理系统，支持多种操作系统平台，具有良好的扩展性和可定制性。PostgreSQL常见DBMS产品介绍成本在满足业务需求的前提下，选择性价比高的DBMS产品。可扩展性考虑DBMS在未来业务发展中的扩展能力，以满足不断增长的数据处理需求。易用性选择界面友好、操作简便的DBMS产品，以降低学习成本。功能性根据业务需求选择具有相应功能的DBMS产品。性能考虑DBMS的查询性能、并发处理能力和数据恢复能力等。DBMS选择标准硬件环境准备软件环境准备安装DBMS配置DBMSDBMS安装与配置01020304根据DBMS的要求准备相应的硬件资源，如服务器、存储设备、网络设备等。安装DBMS所需的操作系统、数据库软件和相关依赖库等。按照DBMS的安装向导进行安装，设置相应的参数和选项。根据业务需求对DBMS进行配置，如设置数据库参数、优化性能、配置安全策略等。05数据库安全性与完整性数据库安全性控制通过用户名和密码等方式验证用户身份，防止非法用户访问数据库。根据用户的身份和权限，限制其对数据库的访问范围和操作权限。对敏感数据进行加密存储和传输，保护数据的安全性和隐私性。记录用户对数据库的操作历史和行为，以便进行安全审计和追溯。用户身份鉴别访问控制加密技术审计追踪确保表中的主键字段不为空，且唯一标识表中的每一条记录。实体完整性维护表与表之间的关联关系，确保外键字段的取值在对应的主键表中存在或为空。参照完整性根据用户需求，定义一些特定的约束条件，如字段取值范围、格式等。用户自定义完整性完整性约束条件通过创建视图，可以限制用户对基础表的直接访问，从而保护数据的安全性。同时，视图还可以简化复杂的查询操作，提高查询效率。视图索引可以加快数据的检索速度，提高查询效率。在安全性方面，通过对索引的访问控制，可以限制用户对数据的访问范围。索引视图和索引在安全性中的应用定期备份增量备份备份验证恢复策略备份恢复策略定期对数据库进行完整备份，以便在发生故障时能够恢复数据。定期对备份数据进行验证，确保备份数据的完整性和可用性。在完整备份的基础上，对发生变化的数据进行增量备份，以减少备份时间和存储空间。制定详细的恢复策略，包括恢复流程、恢复时间、恢复人员等，以便在发生故障时能够及时恢复数据。06数据库优化技术合理设计数据库结构，减少数据冗余，提高数据一致性。数据库设计优化升级服务器硬件，提高CPU、内存、磁盘等性能。硬件优化编写高效的SQL语句，减少不必要的计算和数据传输。SQL语句优化合理控制数据库并发访问，避免数据冲突和锁等待。并发控制优化性能优化方法使用索引优化查询条件，减少全表扫描的次数。避免全表扫描分页查询优化查询缓存01020403将查询结果缓存起来，减少重复查询的开销。为常用查询字段建立索引，提高查询速度。采用合理的分页查询策略，提高大数据量查询效率。查询优化策略选择合适的索引类型根据查询需求选择合适的索引类型，如B树索引、哈希索引等。复合索引优化根据查询条件建立复合索引，提高多条件查询效率。索引维护定期维护索引，保持索引的完整性和有效性。避免过度索引不要为每个字段都建立索引，以免浪费存储空间和降低写操作性能。索引优化技巧减少不必要的存储过程调用合并多个小存储过程为一个大存储过程，减少网络传输和数据库调用开销。优化存储过程逻辑优化存储过程内部的逻辑和算法，提高执行效率。触发器优化谨慎使用触发器，避免触发器的滥用导致性能问题。异步处理将触发器的部分逻辑异步处理，减少对主业务流程的影响。存储过程和触发器优化07总结与展望ABCD课程重点内容回顾数据库系统概念与体系结构包括数据库的定义、发展历程、基本组成要素等。数据库设计理论涵盖了规范化理论、实体-关系模型、数据库设计过程等。数据模型与关系数据库详细讲解了关系模型的基本概念、关系代数、SQL语言等。数据库管理系统介绍了常见的数据库管理系统及其特点，如Oracle、MySQL、SQLServer等。推荐阅读《数据库系统概念》、《SQL必知必会》等经典教材，加深对数据库知识的理解。专业书籍推荐Coursera、edX等在线学习平台上的数据库相关课程，可以系统地学习数据库知识。在线课程关注数据库领域的知名技术博客，如DBAnotes、ITPUB等，获取最新的技术动态和解决方案。技术博客拓展学习资源推荐大数据与NoSQL数据库大数据时代的到来使得NoSQL数据库得到广泛应用，满足了海量数据存储和处理的需求。数据库安全与隐私保护随着数据泄露