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文檔簡介

1、word 第一章1.四大根本概念: 數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)庫中存儲的根本對象,它是描述事物的符號記錄。種類有:文字、圖形、圖象、聲音等。特點(diǎn)是:數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。數(shù)據(jù)庫:(Database,簡稱DB)是長期儲存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合。其特點(diǎn)是:數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存;可為各種用戶共享;冗余度較??;數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高;易擴(kuò)展。特點(diǎn):永久存儲、有組織、可共享數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能:數(shù)據(jù)定義功能; 數(shù)據(jù)組織、存儲和管理; 數(shù)據(jù)操縱功能;數(shù)據(jù)庫的事物管理和運(yùn)行管理; 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能; 其他功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):是

2、指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。2. 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的三個(gè)階段及其特點(diǎn)人工管理階段: 特點(diǎn):1、數(shù)據(jù)不保存。 2、沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 3、這一時(shí)期沒有文件的概念,數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序員自行設(shè)計(jì)。 4、一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一組程序,數(shù)據(jù)是不共享的。 5、數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性,當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),應(yīng)用程序要變化。文件系統(tǒng)階段: 特點(diǎn):1、數(shù)據(jù)可以長期保存。 2、由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。 3、數(shù)據(jù)共享性差, 冗余度大文件是面向應(yīng)用的。 4、數(shù)據(jù)獨(dú)立性差是不具有彈性的無結(jié)構(gòu)的

3、數(shù)據(jù)集合,文件之間是孤立的,不能反映事物間聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段: 特點(diǎn):數(shù)據(jù)的管理者:DBMS 數(shù)據(jù)面向的對象:現(xiàn)實(shí)世界 數(shù)據(jù)的共享程度:共享性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性:高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化:整體結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)控制能力:由DBMS統(tǒng)一管理和控制3、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化;數(shù)據(jù)的共享性高,冗余度低,易擴(kuò)充;數(shù)據(jù)獨(dú)立性高;數(shù)據(jù)有DBMS統(tǒng)一管理和控制。4、 數(shù)據(jù)模型的組成要素:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。 數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。5、 概念模型: 根本概念:實(shí)體:客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。 屬性:實(shí)體所具有的某一特性

4、稱為屬性。 碼:唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。 域:屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 實(shí)體型:具有相同屬性的實(shí)體具有的共同的特征和性質(zhì),即: 用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體 。 實(shí)體集:同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。 聯(lián)系:現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體型內(nèi)部的聯(lián)系 和實(shí)體型之間的聯(lián)系。 概念模型的表示方法:實(shí)體聯(lián)系方法,用E-R圖來描述。 E-R圖: 實(shí)體型:矩形表示,矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。 屬性:橢圓表示,用無向邊將其與相應(yīng)實(shí)體連接起來。 聯(lián)系:菱形表示,菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名,并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來,同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型1:1、1:n或m:n。

5、聯(lián)系可以有屬性。6、關(guān)系模型:在用戶觀點(diǎn)下,關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表,它由行和列組成。關(guān)系模型中的根本概念:關(guān)系Relation:一個(gè)關(guān)系通常對應(yīng)一張表; 元組Tuple:表中的一行即為一個(gè)元組; 屬性Attribute:表中的一列即為一個(gè)屬性,給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名; 主碼Key:表中的某個(gè)屬性組,它可以唯一確定一個(gè)元組;  域Domain:屬性的取值范圍;  分量:元組中的一個(gè)屬性值;  關(guān)系模式:對關(guān)系的描述,一般表示為: 關(guān)系名屬性1,屬性2,屬性n關(guān)系模型中,實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來表示。例學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的

6、多對多聯(lián)系:學(xué)生學(xué)號,姓名,年齡,性別,系號,年級課程課程號,課程名,學(xué)分選修學(xué)號,課程號,成績關(guān)系必須是標(biāo)準(zhǔn)化的,滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)條件。最根本的標(biāo)準(zhǔn)條件:關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的根底上。概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰,用戶易懂易用關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明。缺點(diǎn)存取路徑對用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型7、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級構(gòu)成。 模式邏輯模式,是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述,是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式。 定義模式時(shí)

7、不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu),而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系,定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的平安性、完整性要求 外模式子模式 Subschema或用戶模式,是數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的表述,是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖,是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 外模式通常是模式的子集,一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式。 外模式是保證數(shù)據(jù)庫平安性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。 內(nèi)模式存儲模式Storage Schema,是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述,是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式。8、 數(shù)據(jù)庫的二級映像功能:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

8、在三級模式之間提供了兩層映象:外模式/模式映象、模式/內(nèi)模式映象。 外模式/模式映象 定義外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系 每一個(gè)外模式都對應(yīng)一個(gè)外模式模式映象 映象定義通常包含在各自外模式的描述中 外模式/模式映象如何保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性? 當(dāng)模式改變時(shí),數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式模式映象,使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的,從而應(yīng)用程序不必修改,保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性,簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。 模式/內(nèi)模式映象 模式內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。 數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映象是唯一的 該映象定義通常包含在模式描述中 模式/內(nèi)模式映象如何保保證數(shù)據(jù)的物理

9、獨(dú)立性?當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象,使模式保持不變。應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性,簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。9、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理員構(gòu)成。第四章1、 平安性級別 TCSEC將系統(tǒng)劃分為四組ABCD七個(gè)等級,依次是D、C1、C2、B1、B2、B3、A1。 D級:是最低級別。將一切不符合更高標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)均歸于D組。如DOS實(shí)操作系統(tǒng)中平安標(biāo)準(zhǔn)為D級的典型例子。 C1級:非常初級的自主平安保護(hù)。能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶和數(shù)據(jù)的別離,進(jìn)行自主存取控制DAC,保護(hù)或限制用戶權(quán)限的傳播。 C2級:

10、平安產(chǎn)品的最低檔次。提供受控的存取保護(hù),將C1級的DAC進(jìn)一步細(xì)化,以個(gè)人身份注冊負(fù)責(zé),并實(shí)施審計(jì)和資源隔離。到達(dá)C2級的產(chǎn)品在其名稱中往往不突出“平安(Security)這一特色。 B1級:標(biāo)記平安保護(hù)?!捌桨?Security)或“可信的(Trusted)產(chǎn)品。對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加以標(biāo)記,對標(biāo)記的主體和客體實(shí)施強(qiáng)制存取控制MAC、審計(jì)等平安機(jī)制。 B2級:結(jié)構(gòu)化保護(hù)。建立形式化的平安策略模型并對系統(tǒng)內(nèi)的所有主體和客體實(shí)施DAC和MAC。經(jīng)過認(rèn)證的B2級以上的平安系統(tǒng)非常稀少。 B3級:平安域。 A1級:驗(yàn)證設(shè)計(jì),即提供B3級保護(hù)的同時(shí)給出系統(tǒng)的形式化設(shè)計(jì)說明和驗(yàn)證以確信各平安保護(hù)真正實(shí)現(xiàn)。2、

11、數(shù)據(jù)庫平安性控制方法:3、用戶標(biāo)識與鑒別 是系統(tǒng)提供的最外層平安保護(hù)措施。 用戶標(biāo)識:用一個(gè)用戶名或用戶標(biāo)識號來標(biāo)明用戶身份。 口令:系統(tǒng)核對口令以鑒別用戶身份。 根本方法 系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識自己的名字或身份; 系統(tǒng)內(nèi)部記錄著所有合法用戶的標(biāo)識; 每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí),由系統(tǒng)核對用戶提供的身份標(biāo)識; 通過鑒定后才提供機(jī)器使用權(quán)。 用戶標(biāo)識和鑒定可以重復(fù)屢次 該方法簡單易行,但用戶名和口令容易被人竊取。4、 存取控制 存取控制機(jī)制的組成: 定義存取用戶權(quán)限 檢查存取權(quán)限 定義存取權(quán)限:指定哪些用戶可以對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行哪些操作。 檢查存取權(quán)限:檢查操作請求是否超出了定義的權(quán)限。 常用存取

12、控制: 自主存取控制DAC:C2級,非常靈活。 同一用戶對于不同的數(shù)據(jù)對象有不同的存取權(quán)限 不同的用戶對同一對象也有不同的權(quán)限 用戶還可將其擁有的存取權(quán)限轉(zhuǎn)授給其他用戶 強(qiáng)制存取控制(MAC): B1級,比擬嚴(yán)格。 每一個(gè)數(shù)據(jù)對象被標(biāo)以一定的密級 每一個(gè)用戶也被授予某一個(gè)級別的許可證 對于任意一個(gè)對象,只有具有合法許可證的用戶才可以存取5、 用戶權(quán)限有數(shù)據(jù)庫對象和操作類型兩個(gè)要素組成。6、 自主存取控制DAC方法 主要通過SQL提供的grant語句和revoke語句來實(shí)現(xiàn)。 授權(quán):定義存取權(quán)限成為授權(quán)。 GRANT語句的一般格式: GRANT <權(quán)限>,<權(quán)限>. ON

13、 <對象類型> <對象名> TO <用戶>,<用戶>. WITH GRANT OPTION;GRANT功能作用:將對指定操作對象的指定操作權(quán)限授予指定的用戶。發(fā)出GRANT語句的對象:DBA數(shù)據(jù)庫管理員,數(shù)據(jù)庫對象創(chuàng)立者,已經(jīng)擁有該權(quán)限的用戶。DBA擁有對數(shù)據(jù)庫所有對象的所有權(quán)限, 用戶對自己建立的根本表和視圖擁有全部的操作權(quán)限。接受權(quán)限的用戶:一個(gè)或多個(gè)具體用戶,或PUBLIC,即全體用戶。WITH GRANT OPTION:獲得某種權(quán)限的用戶還可以把這種權(quán)限再授予別的用戶。假設(shè)沒有指定該語句,那么用戶只能使用該權(quán)限,不能傳播該權(quán)限。 例1 把

14、查詢Student表權(quán)限授給用戶U1 GRANT SELECTINSERT/UPDATE(Sno) 或者為 ALL PRIVILEGES(全部操作權(quán)限) ON TABLE Student TO U1;或者 TO U1,U2,U3;或者 TO PUBLIC; 例2 把對表SC的insert權(quán)限授予U5,并允許將此權(quán)限在授予其他用戶。 GRANT INSERT ON SC TO U5 WITH GRANT OPTION;執(zhí)行例2后,U5不僅擁有了對表SC的INSERT權(quán)限,還可以傳播此權(quán)限:U5 可以將此權(quán)限授予U6即有U5發(fā)出以下語句 GRANT INSERT ON SC TO U6 WITH

15、GRANT OPTION; REVOKE(回收) REVOKE語句的一般格式為: REVOKE <權(quán)限>,<權(quán)限>. ON <對象類型> <對象名> FROM <用戶>,<用戶>.CASCADE|RESTRICT; REVOKE語句功能:從指定用戶那里收回對指定對象的指定權(quán)限 CASCADE:聯(lián)級回收 例 把用戶U4修改學(xué)生學(xué)號的權(quán)限收回REVOKE UPDATE(Sno)ON TABLE Student FROM U4;或者為 PUBLIC 例 把用戶U5對SC表的INSERT權(quán)限收回REVOKE INSERT ON T

16、ABLE SC FROM U5 CASCADE;/直接或間接從U5得到的insert權(quán)限也將被回收 注:系統(tǒng)不同,缺省回收不同,有的是缺省為CASCADE,有的為RESTRICT7、 強(qiáng)制存取控制MAC方法 在MAC中,DBMS所管理的全部實(shí)體被分為主體和客體兩大類。 主體是系統(tǒng)中的活動實(shí)體,既包括DBMS所管理的實(shí)際用戶,也包括代表用戶的各進(jìn)程。 客體是系統(tǒng)中的被動實(shí)體,是受主體操縱的,包括文件、基表、索引、視圖等等。 對于主體和客體,DBMS為它們每個(gè)實(shí)例值指派一個(gè)敏感度標(biāo)記Label。 敏感度標(biāo)記被分成假設(shè)干級別,通常為:絕密(Top Secret)、機(jī)密(Secret)、可信(Conf

17、idential)、公開(Public)等。 主體的敏感度標(biāo)記被稱為許可證級別,客體的敏感度標(biāo)記稱為密級。 當(dāng)某一用戶或一主體以標(biāo)記label注冊入系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)要求他對任何客體的存取必須遵循如下規(guī)那么: (1)僅當(dāng)主體的許可證級別大于或等于客體的密級時(shí),該主體才能讀取相應(yīng)的客體; (2)僅當(dāng)主體的許可證級別等于客體的密級時(shí),該主體才能寫相應(yīng)的客體。 第五章1、 數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和相容性。2、 完整性控制機(jī)制:1提供定義完整性月數(shù)條件的機(jī)制 2提供完整性檢查的方法 3違約處理3、 實(shí)體完整性定義:PRIMARY KEY定義,表級完整性約束或列級完整性約束。 實(shí)體完整性:主屬性不能為

18、空。 例:CREATE TABLE Student (Sno CHAR(5) PRIMARY KEY, /*在列級定義主碼*/ Sname CHAR(20) NOT NULL, Ssex CHAR(1) , Sage INT, Sdept CHAR(15); CREATE TABLE Student (Sno CHAR(5) , Sname CHAR(20) NOT NULL, Ssex CHAR(1) , Sage INT, Sdept CHAR(15), PRIMARY KEY Sno /*在表級定義主碼*/ ); CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) NOT NULL

19、, Cno CHAR(4) NOT NULL, Grade SMALLINT, PRIMARY KEY Sno,Cno /*一組屬性為主碼,只能在表級定義主碼*/ ;4、實(shí)體完整性檢查和違約處理 按照實(shí)體完整性規(guī)那么,系統(tǒng)自動檢查:1主碼值是否唯一。2主碼各屬性是否為空。5、 參照完整性定義:創(chuàng)立表時(shí),FOREIGN KEY定義。 參照完整性:外碼取值為空或者等于相對應(yīng)的主碼的某個(gè)元祖的值。 例: CREATE TABLE SC( Sno CHAR(5) , Cno CHAR(3) , Grade int, Primary key (Sno, Cno) foreign key (Sno) re

20、ferences Student(Sno), foreign key (Cno) references Course(Cno) );6、實(shí)現(xiàn)參照完整性要考慮的幾個(gè)問題: 1外碼能否接受空值問題2 在被參照關(guān)系中刪除元組的問題3在參照關(guān)系中插入元組時(shí)的問題4修改關(guān)系中主碼的問題 1 外碼能否接受空值問題 在實(shí)現(xiàn)參照完整性時(shí),系統(tǒng)除了應(yīng)該提供定義外碼的機(jī)制,還應(yīng)提供定義外碼列是否允許空值的機(jī)制。 例1:學(xué)生學(xué)號,姓名,性別,專業(yè)號,年齡專業(yè)專業(yè)號,專業(yè)名在學(xué)生關(guān)系中的專業(yè)號列可以取空值。 例2:學(xué)生學(xué)號,姓名,性別,專業(yè)號,年齡課程課程號,課程名,學(xué)分選修學(xué)號 ,課程號,成績選修關(guān)系中的學(xué)號列不能

21、取空值。 2在被參照關(guān)系中刪除元組的問題 一般地,當(dāng)刪除被參照關(guān)系的某個(gè)元組,而參照關(guān)系存在假設(shè)干元組,其外碼值與被參照關(guān)系刪除元組的主碼值相同,這時(shí)可有三種不同的策略: (1) 級聯(lián)刪除CASCADES (2) 受限刪除RESTRICTED 僅當(dāng)參照關(guān)系中沒有任何元組的外碼值與被參照關(guān)系中要刪除元組的主碼值相同時(shí),系統(tǒng)才執(zhí)行刪除操作,否那么拒絕此刪除操作。 (3) 置空值刪除NULLIFIES 刪除被參照關(guān)系的元組,并將參照關(guān)系中相應(yīng)元組的外碼值置空值。 這三種處理方法,哪一種是正確的,要依應(yīng)用環(huán)境的語義來定 3在參照關(guān)系中插入元組時(shí)的問題 一般地,當(dāng)參照關(guān)系插入某個(gè)元組,而被參照關(guān)系不存在

22、相應(yīng)的元組,其主碼值與參照關(guān)系插入元組的外碼值相同,這時(shí)可有以下策略: 1受限插入 僅當(dāng)被參照關(guān)系中存在相應(yīng)的元組,其主碼值與參照關(guān)系插入元組的外碼值相同時(shí),系統(tǒng)才執(zhí)行插入操作,否那么拒絕此操作。 2遞歸插入 首先向被參照關(guān)系中插入相應(yīng)的元組,其主碼值等于參照關(guān)系插入元組的外碼值,然后向參照關(guān)系插入元組。 4 修改關(guān)系中主碼的問題(1) 不允許修改主碼 在有些RDBMS中,修改關(guān)系主碼的操作是不允許的。 (2) 允許修改主碼 在有些RDBMS中,允許修改關(guān)系主碼,但必須保證主碼的唯一性和非空,否那么拒絕修改。 假設(shè)修改的是被參照關(guān)系,那么與刪除類似,有三種策略: 級聯(lián)修改:修改被參照關(guān)系主碼值

23、的同時(shí),修改參照關(guān)系中相應(yīng)的外碼值。 受限修改:拒絕此修改操作。只當(dāng)參照關(guān)系中沒有任何元組的外碼值等于被參照關(guān)系中某個(gè)元組的主碼值時(shí),才能被修改。 置空值修改:修改被參照關(guān)系主碼值的同時(shí),將參照關(guān)系中相應(yīng)的外碼值置為空值。例: CREATE TABLE SC( Sno CHAR(5) NOT NULL, Cno CHAR(3) NOT NULL, Grade SMALLINT, Primary key (Sno, Cno) foreign key (Sno) references Student(Sno), ON DELETE CASCADE 級連刪除 ON UPDATE CASCADE, 級

24、連更新 foreign key (Cno) references Course(Cno) ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE);7、用戶定義的完整性:元組上的約束條件的定義。列值非空NOT NULL 列值唯一(UNIQUE) CHECK短語 例: CREATE TABLE Student (Sno CHAR(5) , Sname CHAR(20) NOT NULL, Ssex CHAR(1) , Sage INT, Sdept CHAR(15), PRIMARY KEY Sno CHECK Ssex=女 OR Sname NOT LIKE Ms.% );8、

25、完整性約束命名子句CREATE TABLE Student (Sno NUMERIC6 CONSTRAINT C1 CHECKSno BETWEEN 90000 AND 99999, Sname CHAR(20) CONSTRAINT C2 NOT NULL, Ssex CHAR(2) CONSTRAINT C3 CHECKSsex IN 男,女, CONSTRAINT C4 PRIMARY KEY Sno ); 注:C1、C2、C3、C4為約束名 constraint為定義約束名的關(guān)鍵字 修改表中的完整性限制 ALTER TABLE Student DROP CONSTRAINT C4; A

26、LTER TABLE Student ADD CONSTRAINT C1 CHECKSno BETWEEN 900000 AND 999999;第九章1、 RDBMS查詢處理的4個(gè)階段:查詢分析,查詢檢查,查詢優(yōu)化和查詢執(zhí)行。2、 集中式數(shù)據(jù)庫中 查詢總代價(jià)=磁盤存取塊數(shù)I/O代價(jià)+處理機(jī)時(shí)間CPU代價(jià)+內(nèi)存代價(jià) 在集中式數(shù)據(jù)庫中I/O代價(jià)是最主要的。 分布式數(shù)據(jù)庫中 查詢總代價(jià)=I/O代價(jià)+CPU代價(jià)+內(nèi)存代價(jià)+通信代價(jià)3、 查詢優(yōu)化的總目標(biāo):1選擇有效的策略2求得給定關(guān)系表達(dá)式的值3使得查詢 代價(jià)最小(實(shí)際上是較小) 4、 代數(shù)優(yōu)化 常用的等價(jià)變換規(guī)那么: 1 連接、笛卡爾積交換律 設(shè)E1

27、和E2是關(guān)系代數(shù)表達(dá)式,F(xiàn)是連接運(yùn)算的條件,那么有 2連接、笛卡爾積的結(jié)合律 設(shè)E1,E2,E3是關(guān)系代數(shù)表達(dá)式,F(xiàn)1和F2是連接運(yùn)算的條件,那么有 3 投影的串接定律 這里,E是關(guān)系代數(shù)表達(dá)式,Ai(i=1,2,n),Bj(j=1,2,m)是屬性名且A1,A2,An構(gòu)成B1,B2,Bm的子集。4) 選擇的串接定律 這里,E是關(guān)系代數(shù)表達(dá)式,F(xiàn)1、F2是選擇條件。選擇的串接律說明選擇條件可以合并。這樣一次就可檢查全部條件。(5) 選擇與投影操作的交換律 選擇條件F只涉及屬性A1,An。假設(shè)F中有不屬于A1,An的屬性B1,Bm那么有更一般的規(guī)那么: (6) 選擇與笛卡爾積的交換律如果F中涉及的

28、屬性都是E1中的屬性,那么 如果F=F1F2,并且F1只涉及E1中的屬性,F(xiàn)2只涉及E2中的屬性,那么由上面的等價(jià)變換規(guī)那么1,4,6可推出: 假設(shè)F1只涉及E1中的屬性,F(xiàn)2涉及E1和E2兩者的屬性,那么仍有 它使局部選擇在笛卡爾積前先做。 (7) 選擇與并的分配律設(shè)E=E1E2,E1,E2有相同的屬性名,那么 F(E1E2)F(E1)F(E2)(8) 選擇與差運(yùn)算的分配律假設(shè)E1與E2有相同的屬性名,那么 F(E1-E2)F(E1)-F(E2)(9) 選擇對自然連接的分配律 F(E1 E2)F(E1) F(E2) F只涉及E1與E2的公共屬性 (10) 投影與笛卡爾積的分配律設(shè)E1和E2是

29、兩個(gè)關(guān)系表達(dá)式,A1,An是E1的屬性,B1,Bm是E2的屬性,那么 (11) 投影與并的分配律設(shè)E1和E2有相同的屬性名,那么 5、 查詢樹的啟發(fā)式優(yōu)化 1. 選擇運(yùn)算應(yīng)盡可能先做。在優(yōu)化策略中這是最重要、最根本的一條 2. 把投影運(yùn)算和選擇運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行 3. 把投影同其前或其后的雙目運(yùn)算結(jié)合起來 4. 把某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡爾積結(jié)合起來成為一個(gè)連接運(yùn)算 5. 找出公共子表達(dá)式6、 查詢優(yōu)化樹的例如 例3 求選修了2號課程的學(xué)生姓名。用SQL表達(dá): SELECT Student.Sname FROM Student,SC WHERE Student.Sno=SC.Sno AND S

30、C.Cno=2; 把SQL語句轉(zhuǎn)換成查詢樹,如以下圖所示 為了使用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化法,假設(shè)內(nèi)部表示是關(guān)系代數(shù)語法樹,那么上面的查詢樹如以下圖所示。 對查詢樹進(jìn)行優(yōu)化如以下圖第十章1、 事務(wù):是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列,這些操作要么全做,要么全不做,是一個(gè)不可分割的工作單位。2、 事務(wù)的四大特點(diǎn):原子性Atomicity一致性Consistency隔離性Isolation持續(xù)性Durability 。3、 事務(wù)是恢復(fù)和并發(fā)控制的根本單位。4、 四大類故障:事務(wù)內(nèi)部的故障、系統(tǒng)故障、介質(zhì)故障、計(jì)算機(jī)病毒5、 恢復(fù)機(jī)制涉及的兩個(gè)關(guān)鍵問題:第一,如何建立冗余數(shù)據(jù);第二,如何利用這些冗余數(shù)據(jù)實(shí)施

31、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。6、 建立冗余數(shù)據(jù)值常用的技術(shù)是:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和登錄日志文件。7、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲分類 靜態(tài)轉(zhuǎn)儲:在系統(tǒng)中無運(yùn)行事務(wù)是進(jìn)行的轉(zhuǎn)儲操作。簡單,但會降低數(shù)據(jù)庫的可用性。 動態(tài)轉(zhuǎn)儲:轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存取或修改。即轉(zhuǎn)儲和用戶事務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行。 優(yōu)點(diǎn):不用等待正在運(yùn)行的用戶事務(wù)結(jié)束,不會影響新事務(wù)的運(yùn)行。 缺點(diǎn):不能保證副本中的數(shù)據(jù)正確有效。 海量轉(zhuǎn)儲:每次轉(zhuǎn)儲全部數(shù)據(jù)庫。 增量轉(zhuǎn)儲:每次只轉(zhuǎn)儲上一次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)。8、 日志文件:用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。 登記日志文件時(shí)必須遵循的兩條原那么:1登記的次序嚴(yán)格按并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間次序。2必須先寫日志文件,在寫數(shù)據(jù)庫。9、 事務(wù)

32、故障的回復(fù)由系統(tǒng)自動完成 步驟:1反向掃描文件日志即從最后向前掃描日志文件,查找該事務(wù)的更新操作。 2對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。即將日志記錄中“更新前的值Befor Image, BI寫入數(shù)據(jù)庫。 插入操作, “更新前的值為空,那么相當(dāng)于做刪除操作 刪除操作,“更新后的值為空,那么相當(dāng)于做插入操作 假設(shè)是修改操作,那么用BIBefore Image 代替 AIAfter Image 3 繼續(xù)反向掃描日志文件,查找該事務(wù)的其他更新操作,并做同樣處理。 4如此處理下去,直至讀到此事務(wù)的開始標(biāo)記,事務(wù)故障恢復(fù)就完成了。10、 系統(tǒng)故障的回復(fù)由系統(tǒng)在重新啟動時(shí)自動完成 步驟:1正向掃描日志文件即從

33、頭掃描日志文件 Redo隊(duì)列: 在故障發(fā)生前已經(jīng)提交的事務(wù) T1, T3, T8. Undo隊(duì)列:故障發(fā)生時(shí)尚未完成的事務(wù) T2, T4, T5, T6, T7, T9 . 2對Undo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行UNDO處理。反向掃描日志文件,對每個(gè)UNDO事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作。 T2, T4, T5, T6, T7, T9 3對Redo隊(duì)列事務(wù)進(jìn)行REDO處理。正向掃描日志文件,對每個(gè)REDO事務(wù)重新執(zhí)行登記的操作。 T1, T3, T8.11、 介質(zhì)故障的回復(fù) 步驟:1裝入最新的后備數(shù)據(jù)庫副本,使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近一次轉(zhuǎn)儲時(shí)的一致性狀態(tài)。對于靜態(tài)轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本,裝入后數(shù)據(jù)庫即處于一致性狀態(tài)。對于動態(tài)

34、轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)庫副本,還須同時(shí)裝入轉(zhuǎn)儲時(shí)刻的日志文件副本,利用與恢復(fù)系統(tǒng)故障相同的方法即REDO+UNDO,才能將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到一致性狀態(tài)。 2裝入有關(guān)的日志文件副本,重做已完成的事務(wù)。首先掃描日志文件,找出故障發(fā)生時(shí)已提交的事務(wù)的標(biāo)識,將其記入重做隊(duì)列。然后正向掃描日志文件,對重做隊(duì)列中的所有事務(wù)進(jìn)行重做處理。即將日志記錄中“更新后的值寫入數(shù)據(jù)庫。第十一章1、 多事務(wù)執(zhí)行方式 串行執(zhí)行、交叉并發(fā)方式、同時(shí)并發(fā)方式2、為什么要進(jìn)行并發(fā)控制?當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時(shí)就會產(chǎn)生多個(gè)事務(wù)同時(shí)存取同一數(shù)據(jù)的情況。假設(shè)對并發(fā)操作不加控制就可能會存取和存儲不正確的數(shù)據(jù),破壞是事務(wù)的一致性和數(shù)據(jù)庫的一致性。所以

35、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機(jī)制。3、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中并發(fā)控制機(jī)制的責(zé)任:保證事務(wù)的隔離性和一致性,DBMS需要對并發(fā)操作進(jìn)行正確調(diào)度。4、 并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性主要有:喪失修改、不可重復(fù)讀、讀“臟數(shù)據(jù)。5、 并發(fā)控制技術(shù):封鎖。 6、 根本的封鎖類型有兩種:排它鎖寫鎖、X鎖,共享鎖讀鎖、S鎖。7、 封鎖類型的相容矩陣:Y=Yes,相容的請求N=No,不相容的請求 T1 T2XS-XNNYSNYY-YYY 8、 三級封鎖協(xié)議: 1級封鎖協(xié)議:事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對其加X鎖,直到事務(wù)結(jié)束才釋放。 正常結(jié)束COMMIT 非正常結(jié)束ROLLBACK 1級封鎖協(xié)議可防止喪失修改 在1

36、級封鎖協(xié)議中,如果是讀數(shù)據(jù),不需要加鎖的,所以它不能保證可重 復(fù)讀和不讀“臟數(shù)據(jù)。 2級封鎖協(xié)議:1級封鎖協(xié)議+事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R前必須先加S鎖,讀完后即可釋放S 鎖。 2級封鎖協(xié)議可以防止喪失修改和讀“臟數(shù)據(jù)。 在2級封鎖協(xié)議中,由于讀完數(shù)據(jù)后即可釋放S鎖,所以它不能保證可重復(fù)讀。 3級封鎖協(xié)議:1級封鎖協(xié)議 + 事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖,直到事務(wù) 結(jié)束才釋放。 3級封鎖協(xié)議可防止喪失修改、讀臟數(shù)據(jù)和不可重復(fù)讀。 三級封鎖協(xié)議總結(jié): 9、活鎖:某個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)處于等待狀態(tài)。 防止活鎖的簡單方法是采用先來先效勞的策略。10、死鎖:多個(gè)事務(wù)同時(shí)處于等待狀態(tài)。每個(gè)事務(wù)都在等待其它事務(wù)釋放

37、鎖使其能夠繼續(xù)執(zhí)行,從而出現(xiàn)多個(gè)事務(wù)互相等待的僵局,每個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)不能結(jié)束。11、死鎖的預(yù)防:不易實(shí)現(xiàn),故DBMS在解決死鎖問題上普遍采用診斷并解除死鎖的方法1一次封鎖法:要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖,否那么就不能繼續(xù)執(zhí)行。一次封鎖法存在的問題:降低并發(fā)度、擴(kuò)大封鎖范圍。將以后要用到的全部數(shù)據(jù)加鎖,勢必?cái)U(kuò)大了封鎖的范圍,從而降低了系統(tǒng)的并發(fā)度。2順序封鎖法:順序封鎖法是預(yù)先對數(shù)據(jù)對象規(guī)定一個(gè)封鎖順序,所有事務(wù)都按這個(gè)順序?qū)嵭蟹怄i。順序封鎖法存在的問題:維護(hù)本錢高。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可封鎖的數(shù)據(jù)對象極其眾多,并且隨數(shù)據(jù)的插入、刪除等操作而不斷地變化,要維護(hù)這樣極多而且變化的資源的封鎖順序非常困難,本錢很高。12、 死鎖診斷與解除 死鎖診斷方法: 1超時(shí)法:如果一個(gè)事務(wù)的等待時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)限,就認(rèn)為發(fā)生了死鎖。 優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)簡單 缺點(diǎn):有可能誤判死鎖。時(shí)限假設(shè)設(shè)置得太長,死鎖發(fā)生后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 2等待圖法:用事務(wù)等待圖動態(tài)反映所有事務(wù)的等待情況。 事務(wù)等待圖是一個(gè)有向圖G=(T,U) T為結(jié)點(diǎn)的集合,每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示正運(yùn)行的事務(wù) U為邊的集合,每條邊表示事務(wù)等待的情況 假設(shè)T1等待T2,那么T1,T2之間劃一條有向邊,從T1指向T2 并發(fā)控制子系統(tǒng)周期性地比方每隔1 min檢測事務(wù)等待圖,如果發(fā)現(xiàn)圖中

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