数据库原理课件

数据库原理汇报人：xxx20xx-03-19FROMWENKU数据库系统概述数据模型与概念设计关系数据库管理系统数据库设计方法与步骤数据库安全性与完整性保护数据库性能优化与评估方法目录CONTENTSFROMWENKU01数据库系统概述FROMWENKUCHAPTER数据库是按照数据结构来zu织、存储和管理数据的仓库，是长期存储在计算机内、有zu织的、可共享的大量数据集合。数据库定义数据库技术经历了层次型数据库、网状数据库、关系型数据库和非关系型数据库等阶段，不断满足日益增长的数据处理需求。发展历程数据库定义与发展历程数据数据库中存储的基本对象，包括文字、数字、图像、声音等各种类型的数据。数据结构定义数据在数据库中的zu织方式，如表格、树形结构、图形结构等。数据模型对现实世界数据特征的抽象，如关系模型、层次模型、网状模型等。数据库管理系统（DBMS）用于管理数据库的软件系统，提供数据定义、数据操作、数据控制等功能。数据库系统组成要素应用领域数据库广泛应用于金融、电子商务、医疗、教育、科研等各个领域，成为信息化社会的重要基础设施。价值体现数据库能够高效地zu织、存储和管理数据，提高数据处理的效率和准确性；同时，数据库还能够保证数据的安全性和完整性，防止数据丢失和泄露。此外，数据库还支持多用户并发访问和数据共享，提高了数据资源的利用率。数据库应用领域及价值02数据模型与概念设计FROMWENKUCHAPTER数据模型定义数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是用来描述数据、zu织数据和对数据进行操作的抽象工具。数据模型分类根据模型应用的不同目的，可以将数据模型划分为概念模型、逻辑模型和物理模型。其中，概念模型主要用于信息世界的建模，逻辑模型是面向数据库系统的模型，物理模型则描述了数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。数据模型基本概念及分类实体-联系模型（E-R模型）E-R模型由实体、属性和联系三个基本要素构成。实体是具有相同属性的实体具有相同的特征和性质，用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体；属性是实体所具有的某一特性，一个实体可由若干个属性来刻画；联系则表示实体之间的关系。E-R模型构成E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。在E-R图中，用矩形表示实体型，矩形框内写明实体名；用椭圆形表示实体的属性，并用无向边将其与相应的实体连接起来；用菱形表示实体型之间的联系，在菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。E-R图表示关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于前面提到的记录类型，它的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格。关系模型和层次、网状模型的最大差别是用关键码而不是用指针导航数据，表格简单，用户易懂，编程时并不涉及存储结构、访问技术等细节。关系数据模型规范化理论是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题，从而使关系模式达到某种程度的“分离”，即“一事一地”的模式设计原则。规范化理论提供了判断关系模式优劣的理论标准，并帮助人们找出解决的方法。规范化理论关系数据模型及规范化理论03关系数据库管理系统FROMWENKUCHAPTER03常见的关系数据库管理系统Oracle、MySQL、SQLServer、PostgreSQL等。01关系数据库管理系统的定义关系数据库管理系统（RDBMS）是一种数据库管理系统软件，用于管理关系数据库，并将数据逻辑zu织起来。02关系数据库管理系统的特点支持关系模型、提供SQL语言接口、具有数据完整性约束、支持事务处理等。关系数据库管理系统概述SQL语言基础包括数据类型、表结构、约束条件、查询语句等基础概念。SQL语言简介SQL（StructuredQueryLanguage）是一种用于管理关系数据库的标准化语言，包括数据查询、数据插入、数据更新、数据删除等操作。SQL操作实例包括创建表、插入数据、查询数据、更新数据、删除数据等常见操作示例。SQL语言基础与操作实例索引是一种用于提高数据库查询效率的数据结构，通过对数据表中的一列或多列进行排序，加快数据检索速度。索引视图是一种虚拟表，由一个或多个表中的数据组成，可以简化复杂的查询操作，提高数据安全性。视图存储过程是一组为了完成特定功能的SQL语句集，可以在数据库中保存并重复使用，提高数据库处理效率。存储过程触发器是一种特殊的存储过程，当满足某个特定事件或条件时，会自动执行相应的操作。触发器索引、视图和存储过程等高级功能04数据库设计方法与步骤FROMWENKUCHAPTER对现实世界要处理的对象进行详细的调查，通过对原系统的了解，收集支持新系统的基础数据并对其进行处理，在此基础上确定新系统的功能。准确了解与分析用户需求（包括数据与处理），是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。需求分析阶段任务和目标目标任务输入标题02010403需求分析阶段任务和目标获得用户对数据库使用要求的详细清单；估计新系统开发的运行时间，使开发人员能相互理解各自负责的模块，能协调处理问题。了解原系统的zu织结构，为评价当前应用系统的效率提供实际指标并确定新系统应该做什么，明确为满足用户的信息需求，系统必须完成的具体工作；确定与验证未来系统的目标；方法自顶向下的需求分析，自底向上的概念结构设计；逐步扩张，混合策略；视图集成设计法。工具实体-联系图（E-R图），提供不受任何DBMS约束的面向用户的表达方法，从用户角度描述数据，反映用户现实环境，直接与概念模型相对应。概念结构设计方法和工具通过数据依赖的分析和模式分解，将概念模型转换为与RDBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。数据依赖针对具体任务，在规范化程度、空间效率和时间效率之间做折中考虑，需要数据库设计人员具有丰富的经验。优化策略逻辑结构设计优化策略合并相关属性以减少函数依赖；消除不必要的数据冗余；识别出所有依赖于其他数据的数据，并考虑是否通过删除冗余数据或合并表来减少数据重复；逻辑结构设计优化策略0102逻辑结构设计优化策略设计合理的索引以提高查询效率。根据数据使用频率决定数据的存放位置；05数据库安全性与完整性保护FROMWENKUCHAPTER安全性控制策略及实现方法通过用户名和密码、生物特征等方式验证用户身份。定义不同用户或用户组对数据库对象的访问权限，如数据表、视图、存储过程等。记录用户对数据库的所有操作，以便事后分析和追查。对敏感数据进行加密存储和传输，防止数据泄露。用户身份鉴别存取控制审计追踪数据加密确保表中的主键字段不包含空值或重复值。实体完整性维护表与表之间的关联关系，确保外键字段的值在对应的主键表中存在。参照完整性根据用户需求定义的特定规则，如字段值范围、格式等。用户自定义完整性通过数据库管理系统的约束功能、触发器、存储过程等实现完整性约束。实施方式完整性约束条件分类及实施方式VS用于处理多个用户同时访问数据库时可能出现的数据不一致问题，包括锁机制、时间戳排序、多版本并发控制等。恢复技术用于在数据库发生故障时恢复数据库到一致状态，包括事务日志、备份恢复、冗余技术等。事务日志用于记录数据库的所有修改操作，以便在故障发生时进行回滚或前滚操作；备份恢复是指定期备份数据库并在需要时恢复数据；冗余技术则是通过数据冗余来提高数据库的可靠性和可用性。并发控制技术并发控制技术和恢复技术简介06数据库性能优化与评估方法FROMWENKUCHAPTER索引优化查询优化存储优化并发控制性能优化策略及实现途径通过合理创建和使用索引，提高数据检索速度，减少数据库负担。根据数据访问频率和模式，选择合适的存储引擎和存储参数，提升数据存储和访问性能。分析查询语句执行计划，调整查询逻辑和结构，提高查询效率。通过锁机制、事务隔离级别等手段，控制并发操作对数据库性能的影响。评估指标体系构建原则全面性原则评估指标应全面覆盖数据库性能的各个方面，包括响应时间、吞吐量、资源利用率等。可量化原则评估指标应具备可量化性，能够通过具体数值来衡量数据库性能的好坏。可比性原则评估指标应具备可比性，能够横向和纵向比较不同数据库系统或同一数据库系统在不同时期的性能表现。实用性原则评估指标应具备实用性，能够指导数据库性能优化工作的实际开展。慢查询问题诊断与解决方案案例一问题表现诊断方法数据库查询响应时间长，用户体验差。通过慢查询日志、执行计划分析等手段，定位查询性能瓶颈。030201典型案例分析：性能问题诊断与解决方案优化查询语句、调整索引结构、增加缓存等。解决方案数据库锁冲突问题诊断与解决方案案例二并发操作时出现锁等待、死锁等现象，导致数据库性能下降。问题表现典型案例分析：性能问题诊断与解决方案典型案例分析：性能问题诊断与解决方案诊断方法通过监控工具、日志分析等手段，发现锁冲突