數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)1、 緒論數(shù)據(jù)庫是指長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。2、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與非關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別是：關(guān)系數(shù)據(jù)庫只有“表”這一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算可分為兩類：（1） 基于傳統(tǒng)集合運(yùn)算的關(guān)系運(yùn)算：并、差、交和廣義笛卡爾積。（2） 特殊的關(guān)系運(yùn)算：投影、選擇、連接和除。在查詢優(yōu)化策略中，選擇運(yùn)算應(yīng)盡可能先做是最重要最基本的一條。3、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論定義1：設(shè)R（U）是屬性集U上的關(guān)系模式。X，Y是U的子集。若對(duì)于R（U）的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作X9Y。（X叫做決定因素）定義2：X9Y，但Y不是X的子集，則稱X9Y是非平凡的函數(shù)依賴。定義3：在R（U）中，如果X9Y，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集X’，都有X’\9Y，（推不出），則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴。定義4：若X9Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對(duì)X部分函數(shù)依賴。定義5：在R（U）中，如果X9Y（非平凡函數(shù)依賴），Y推不出X，Y9Z，則稱Z對(duì)X傳遞函數(shù)依賴。定義6：設(shè)K為R（U，F(xiàn)）中的屬性或?qū)傩越M合，若K9U，則K為R的侯選碼（Candidatekey），簡稱為碼。若侯選碼多于一個(gè)，則選定其中一個(gè)為主碼（Primarykey）。定義7：包含在任何一個(gè)侯選碼中的屬性，叫做主屬性。不包含在任何碼中的屬性稱為非主屬性。定義8：關(guān)系模式R中屬性或?qū)傩越MX并非R的碼，但X是另一個(gè)關(guān)系模式的碼，則稱X是R的外碼。所謂“第幾范式”是表示關(guān)系的某一種級(jí)別。5NF<4NF<BCNF<3NF<2NF<1NF（1） 第一范式（1NF）：關(guān)系模式R每一個(gè)分量（屬性）都是不可分的。（不存在表中表）（2） 第二范式（2NF）：如果關(guān)系模式R是第一范式，且R中的每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于R的碼。（3） 第三范式（3NF）：如果關(guān)系模式R是第二范式，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于碼。（4） BCNF:如果關(guān)系模式R是第一范式，且X9Y（非平凡的函數(shù)依賴）時(shí)，X必含有碼。即關(guān)系模式R中，如果每一個(gè)決定因素都包含碼，則REBCNF。(如果關(guān)系模式R是第一范式，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴與R的碼)。如果關(guān)系模式R是第一范式，且對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴X99Y，X都含有碼，則稱RE4NF。無損連接：R1CR29R1IR2保持函數(shù)依賴：每個(gè)函數(shù)依賴中的屬性都被同一個(gè)Ri包含。4、 事務(wù)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。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條SQL語句，一組SQL語句或整個(gè)程序。在SQL語言中，定義事務(wù)的語句有三條：BEGINTRANSACTION〃開始COMMIT〃結(jié)束ROLLBACK〃結(jié)束事務(wù)具有四個(gè)特性：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)和持續(xù)性(Durability)。這四個(gè)特性也簡稱為ACID特性。原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么全做，要么全不做。一致性：事務(wù)完成時(shí)，必須使所有的數(shù)據(jù)都保持一致。隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。持續(xù)性：事物完成時(shí)，它對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)改變應(yīng)該是永久性的。5、 并發(fā)控制并發(fā)控制的主要技術(shù)是封鎖。排它鎖和共享鎖排它鎖(ExclusiveLocks，簡稱X鎖)，又稱為寫鎖，若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務(wù)都不能再對(duì)A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能在讀取和修改A。共享鎖(ShareLocks，簡稱S鎖)，又稱為讀鎖。若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A但不能修改A，其他事務(wù)只能再對(duì)A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其他事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對(duì)A做任何修改。兩段鎖(Two-PhrasLocking，簡稱2PL)協(xié)議就是保證并發(fā)調(diào)度可串行性的封鎖協(xié)議。所謂兩段鎖協(xié)議是指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。在對(duì)任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作之前，首先要申請(qǐng)并獲得對(duì)該數(shù)據(jù)的封鎖。在釋放一個(gè)封鎖之后，事務(wù)不再申請(qǐng)和獲得任何其他封鎖。6、分布式數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫是由一組數(shù)據(jù)組成的，這組數(shù)據(jù)分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)上，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立處理的能力（稱為場地自治），可以執(zhí)行局部應(yīng)用，同時(shí)每個(gè)結(jié)點(diǎn)也能通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用。數(shù)據(jù)分片：水平分片（按行）、垂直分片（按列）。分片透明性：指用戶或使用程序只對(duì)全局關(guān)系進(jìn)行操作而不必考慮關(guān)系的分片。分布事務(wù)的恢復(fù)最常用的技術(shù)是兩階段提交協(xié)議（2-PhaseCommitmentProtocol，簡稱2PC）。兩階段提交協(xié)議內(nèi)容：（1）