《数据库使用》课件

《数据库使用》课程介绍本课程将全面介绍数据库的基本概念、常见类型、基本操作,以及数据库管理系统的组成和功能。通过深入探讨关系型数据库的特点和SQL语言的使用,帮助学习者掌握数据库的基础知识和实际应用技能。同时将介绍数据库的高级特性,如事务管理、索引优化和备份恢复等,为学习者后续系统化学习数据库打下坚实基础。T.byTRISTravelThailand.数据库的基本概念1数据描述现实世界的信息2数据库组织和存储数据的仓库3数据管理系统控制和管理数据库的软件数据库是一个有组织的数据集合,用于有效地存储和管理信息。数据管理系统（如MySQL、Oracle等）则是用于控制和管理数据库的软件系统,负责数据的存储、查询、更新和安全。数据库及其管理系统是现代信息系统的核心组成部分,广泛应用于各行各业。数据库管理系统的组成硬件层数据库管理系统依托的底层硬件设备,包括服务器、存储设备、网络设备等,为数据库的运行提供基础支撑。软件层数据库管理系统的核心组件,负责数据存储、查询、安全、备份等各项功能的实现和管理。管理层专业的数据库管理员团队,负责配置、优化、维护数据库系统,确保其高效、安全、可靠地运行。数据库的分类关系型数据库以表格形式存储数据,使用SQL语言进行数据管理,如MySQL、Oracle、SQLServer等。非关系型数据库采用键值对、文档、列族等灵活多样的数据模型,适用于大数据和高并发场景,如MongoDB、Cassandra等。分布式数据库数据分散存储在多个节点上,通过网络协调工作,提高可用性和扩展性,如HBase、Hadoop等。云数据库数据库服务运行在云端,用户可根据需求按需获取,缩短上线周期,如AmazonRDS、GoogleCloudSQL等。关系型数据库的特点规范化数据模型以二维表格的形式组织和存储数据,遵循严格的数据模型和范式理论。支持丰富的查询语言提供SQL语言作为标准的数据操作和管理接口,支持复杂的数据分析和处理。事务处理机制支持事务的ACID特性,确保数据操作的完整性和一致性。强大的数据完整性约束通过主键、外键等约束确保数据的准确性和一致性。SQL语言的基本语法数据定义使用CREATE、ALTER和DROP等命令定义数据库对象,如表、视图、索引等。数据操作使用INSERT、UPDATE和DELETE等命令对数据进行增、改、删操作。数据查询使用SELECT命令检索数据,并可结合WHERE、ORDERBY等子句进行条件查询。数据库表的创建1定义表结构指定表名、字段名称、数据类型和约束条件2创建新表使用CREATETABLE语句完成表的创建3约束条件添加主键、外键、唯一性等完整性约束4表结构管理使用ALTERTABLE语句修改表的结构在关系型数据库中,表是最基本的数据单元。创建数据库表包括定义表结构、指定字段属性、设置约束条件等。通过灵活使用CREATETABLE、ALTERTABLE等SQL语句,可以高效地构建满足业务需求的数据库表。数据的插入、修改和删除数据插入使用INSERTINTO语句将新数据添加到数据库表中。可指定要插入的列和对应的值。数据修改使用UPDATE语句更新数据库表中的现有数据。可根据WHERE条件有选择性地修改指定记录。数据删除使用DELETEFROM语句从数据库表中删除数据。同样可通过WHERE子句指定删除的条件。数据查询的基本操作1SELECT语句使用SELECT语句从数据表中检索所需的数据列,并可添加WHERE等子句进行条件过滤。2筛选条件利用WHERE子句指定数据检索的条件,如等值、区间、模糊匹配等,可以实现精确查询。3数据排序通过ORDERBY子句对查询结果进行升序或降序排列,方便观察和分析数据。数据库索引的作用和使用索引的作用数据库索引是一种数据结构,它能够大幅提高查询速度。索引通过预先对数据进行排序,使查找特定数据的效率大幅提高。索引类型常见的索引类型包括:B树索引、哈希索引、全文索引等。不同类型的索引适用于不同的查询场景。索引的使用在创建数据表时,可以为需要频繁查询的字段添加索引。也可以在已有的表上创建索引。但需要注意索引对INSERT/UPDATE/DELETE操作的影响。索引的管理定期检查和优化索引很重要,以确保索引的高效性。同时还需要权衡索引带来的存储空间和性能开销。数据库视图的定义和应用1视图概念虚拟表,基于一个或多个基表计算而来。2创建视图使用CREATEVIEW语句定义视图。3视图特点提高数据安全性,简化查询复杂度。数据库视图是一种虚拟表,是对一个或多个基表的查询结果的封装。通过CREATEVIEW语句可以定义视图,视图具有提高数据安全性和简化查询逻辑的特点。视图可以帮助开发者聚焦业务关键数据,隐藏底层复杂的数据结构。数据库事务的ACID特性原子性（Atomicity）事务中所有操作要么全部执行成功,要么全部撤销,保证操作的整体性。一致性（Consistency）事务执行前后,数据库状态保持一致,遵循各种完整性约束。隔离性（Isolation）并发事务之间相互独立,不会产生干扰和中间状态影响。持久性（Durability）已提交的事务对数据库的修改会永久保存,即使系统崩溃也能恢复。事务的ACID特性原子性（Atomicity）事务中的所有操作要么全部执行成功,要么全部撤销,确保操作的整体性和一致性。不会出现中间状态。一致性（Consistency）事务执行前后,数据库状态保持一致,遵循各种完整性约束和业务规则。确保数据库的语义正确性。隔离性（Isolation）并发事务之间相互独立,不会产生干扰和中间状态。各事务的执行就像是串行执行一样。持久性（Durability）已提交的事务对数据库的修改会永久保存,即使系统崩溃也能从备份中恢复。数据不会丢失。事务的并发控制1事务隔离级别通过设置不同的事务隔离级别,如读未提交、读提交、可重复读和串行化,可以在性能和数据一致性之间进行权衡。2锁机制数据库使用行级锁、表级锁等锁机制来确保并发事务之间的隔离,防止数据不一致。3死锁检测与处理并发环境下可能出现死锁情况,数据库会检测并自动选择某些事务回滚,以打破死锁循环。4乐观并发控制相对于悲观锁机制,乐观并发控制通过版本号检查来解决并发冲突,提高系统性能。数据库备份和恢复定期备份定期执行完整数据备份和增量备份,确保数据能在发生灾难时得到恢复。备份策略根据业务重要性制定全量备份、增量备份和差异备份的适当周期和策略。备份介质可选磁带、硬盘、云存储等不同的备份介质,权衡成本、容量和性能。备份测试定期测试备份数据的有效性和恢复性,确保在需要时能够快速恢复。数据库安全性管理身份认证通过用户账号密码、双因素认证等手段确保只有经授权的用户能访问数据库。权限控制为不同角色分配恰当的数据库访问权限,限制对敏感信息的操作权限。审计跟踪记录用户的数据库操作行为,便于事后审查和溯源,提高数据安全性。数据库性能优化索引优化合理设计索引结构,定期检查和维护索引,避免索引膨胀和碎片化问题。硬件升级根据业务需求适当提升数据库服务器的CPU、内存和存储资源。参数调优针对不同的数据库系统特点,优化缓存、连接池、日志等关键参数配置。数据库监控和维护1性能监控实时监测数据库CPU、内存、磁盘等关键指标,及时发现性能瓶颈并采取优化措施。2异常告警设置针对性的告警规则,在出现数据库锁、死锁、阻塞等异常时及时通知管理员处理。3日志管理定期清理和分析数据库运行日志,排查问题并优化数据库配置。妥善保管重要日志以便追溯。4备份恢复制定周密的数据备份策略,定期进行数据备份并验证其有效性,确保在需要时能够快速恢复。数据库系统的架构分层架构数据库系统分为客户端层、应用层、数据库层和存储层等,各层各司其职。云架构数据库可部署在云端,通过弹性扩展和按需使用的方式获取计算和存储资源。集群架构多个数据库节点组成集群,提供更高的可用性和可扩展性,支持读写分离。分布式数据库系统横向扩展通过水平分片将数据存储在多个节点上,可以扩展系统的存储容量和处理能力。高可用性多个节点之间实现数据冗余备份和故障转移,提高系统的可用性和容错能力。负载均衡分布式系统可以根据访问情况实现自动的负载均衡,提升整体的性能表现。NoSQL数据库简介灵活的数据模型NoSQL数据库擅长处理非结构化数据,采用文档、键值、列族等灵活的数据模型,能更好地适应现代应用的多样性需求。高性能与可扩展性NoSQL数据库通常采用分布式架构,支持水平扩展,能够处理海量数据和高并发访问,在大数据应用中发挥重要作用。多样的应用场景NoSQL数据库适用于社交网络、物联网、移动应用等各种场景,可以满足快速变化的业务需求和数据特点。云数据库服务1弹性扩展云数据库能根据业务需求自动扩展存储和计算资源,快速应对数据量和并发访问的变化。2高可用性多节点冗余部署和自动故障转移,确保数据库服务的可靠性和可用性,提高业务连续性。3运维简单化云供应商负责数据库的部署、备份、恢复和升级等运维工作,用户无需操心复杂的管理任务。大数据时代的数据库大数据特点大数据通常具有海量、多样、高速等特点,给传统数据库带来了巨大挑战。分布式架构分布式数据库系统能够有效应对大数据的处理需求,提供扩展性和高性能。NoSQL数据库NoSQL数据库擅长处理非结构化数据,在大数据场景中发挥重要作用。数据分析融合数据仓库、数据湖等技术可以实现大数据的高效存储和分析。数据库应用案例分享智能制造行业某制造企业采用分布式NoSQL数据库管理生产设备、工艺参数等大量时序数据,实现智能生产控制和质量监测。金融风控领域某银行利用关系型数据库和数据仓库技术,分析客户交易记录和信用评分,提升风险管理和精准营销能力。数据库发展趋势云数据库服务云数据库提供弹性扩展、高可用性和简化运维等优势,越来越受企业青睐,正成为未来主流部署模式之一。分布式架构分布式数据库系统能够水平扩展,实现高可用和负载均衡,适应海量数据和高并发访问的需求,成为大数据时代的热门选择。NoSQL数据库NoSQL数据库灵活的数据模型和高性能特点,让其在移动应用、物联网和大数据分析等场景中扮演日益重要的角色。数据库管理员的职责系统管理负责数据库的部署、配置和升级维护,确保系统的稳定运行。性能优化监控系统性能指标,分析瓶颈,并采取优化措施提升效率。安全管控制定和执行数据库访问权限控制策略,确保数据的安全性。数据管理规划和实施备份、恢复、归档等数据生命周期管理方案。数据库相关认证1Oracle认证涵盖从初级到高级的多种Oracle数据库管理员和开发人员认证,广受认可和青睐。2Microsoft认证微软提供针对SQLServer的数据库管理和开发方面的专业认证考试。3MySQL认证MySQL数据库管理员和开发人员认证,可验证专业技能水平,受到广泛应用。4MongoDB认证针对流行的NoSQL数据库MongoDB,提供开发人员和管理员认证证书。数据库学习资源推荐在线课程Coursera、edX和Udemy等平台提供众多优质的数据库相关课程,包括基础入门和专业进阶。经典教材《数据库系统概论》、《SQL基础教程》等经典著作,深入介绍数据库的理论和实践知识。社区论坛StackOverflow、GitHub和Reddit等社区为数据库学习提供丰富的问答资源和代码示例。认证培训针对Oracle、MicrosoftSQLServer等数据库的认证培训,可以提升专业技能水平。课程