《DB基礎知識》課件

《DB基礎知識》數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代應用的核心，掌握基礎知識是開發(fā)高效應用的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫的定義和作用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集合以特定格式組織和存儲信息的系統(tǒng)。高效數(shù)據(jù)檢索通過索引和查詢語言，快速訪問和處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性保障確保數(shù)據(jù)一致性和準確性，防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷程早期的文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)以文件的形式存儲，難以管理和共享。層次型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組織成樹狀結(jié)構(gòu)，提供了數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，但靈活性有限。網(wǎng)絡型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供更靈活的數(shù)據(jù)關(guān)系，但數(shù)據(jù)模型復雜。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)以表格的形式存儲，簡單易懂，易于維護和管理。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)以對象的形式存儲，更符合現(xiàn)實世界，但效率較低。NoSQL數(shù)據(jù)庫非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，提供了靈活的數(shù)據(jù)模型和高擴展性。數(shù)據(jù)庫分類關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)以表格形式組織，行代表記錄，列代表屬性。NoSQL數(shù)據(jù)庫非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，提供靈活的數(shù)據(jù)模型，適合處理海量數(shù)據(jù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫特點1結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以表格形式存儲數(shù)據(jù)，具有清晰的結(jié)構(gòu)和關(guān)系。2數(shù)據(jù)完整性通過約束和索引，保證數(shù)據(jù)的準確性、一致性和可靠性。3事務處理支持事務的概念，確保數(shù)據(jù)操作的原子性、一致性、隔離性和持久性。4標準化語言使用SQL語言進行數(shù)據(jù)操作，提供統(tǒng)一的標準和易用性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本概念關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)以二維表格形式組織，每個表格稱為一個關(guān)系，包含若干行和列。元組關(guān)系中的一行，代表一個數(shù)據(jù)記錄，也稱為數(shù)據(jù)元組。屬性關(guān)系中的一列，代表一個數(shù)據(jù)項的特征，也稱為屬性。域?qū)傩缘闹等≈档姆秶?，例如，年齡的域為非負整數(shù)。實體-聯(lián)系模型實體-聯(lián)系模型(Entity-RelationshipModel,ER模型)是一種用于描述現(xiàn)實世界中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模型。它通過實體、屬性和聯(lián)系來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。實體表示現(xiàn)實世界中可區(qū)分的、具有獨立意義的對象，例如學生、課程、教師等。屬性是描述實體特征的，例如學生的姓名、學號、性別等。聯(lián)系表示實體之間存在的關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如學生選修課程、教師教授課程等。關(guān)系模型概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以二維表格的形式表示，表格中的每一行表示一個元組，每一列表示一個屬性。數(shù)據(jù)操作使用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算來進行數(shù)據(jù)操作，如查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性通過約束來保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性，如主鍵約束、外鍵約束和唯一性約束。SQL語言簡介結(jié)構(gòu)化查詢語言結(jié)構(gòu)化查詢語言（StructuredQueryLanguage，簡稱SQL）是一種專門用于操作關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的標準化語言。SQL語言用于對數(shù)據(jù)庫進行查詢、插入、更新和刪除操作，以及管理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、權(quán)限等。SQL語言已被廣泛應用于各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，成為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）的標準語言。SQL語句分類數(shù)據(jù)定義語言(DDL)用于創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫對象，例如表、視圖、索引等。數(shù)據(jù)操作語言(DML)用于對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作，例如插入、更新、刪除和查詢數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語言(DCL)用于控制數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限和安全策略，例如授予或撤銷用戶權(quán)限。事務控制語言(TCL)用于管理事務，例如提交、回滾和保存點。SQL語句語法規(guī)則1大小寫敏感SQL語句對大小寫敏感，但大多數(shù)數(shù)據(jù)庫默認情況下不區(qū)分大小寫。2關(guān)鍵字SQL語句中的關(guān)鍵字必須全部大寫。3空格SQL語句中可以使用空格來分隔關(guān)鍵字和標識符。4注釋可以使用--或/**/來添加注釋。數(shù)據(jù)類型數(shù)值型用于表示數(shù)字，包括整數(shù)、浮點數(shù)、定點小數(shù)等。字符型用于表示文本字符串，例如姓名、地址、描述等。日期/時間型用于表示日期和時間，例如生日、預約時間等。布爾型用于表示真或假，例如狀態(tài)、開關(guān)等。約束定義約束是用來限制數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)值的規(guī)則，用于維護數(shù)據(jù)的完整性和一致性。作用確保數(shù)據(jù)的準確性、一致性和可靠性，防止無效數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。類型主鍵約束、唯一約束、非空約束、檢查約束、外鍵約束等。索引加速查詢索引幫助數(shù)據(jù)庫快速定位所需數(shù)據(jù)，提高查詢效率。建立索引對經(jīng)常用作查詢條件的列創(chuàng)建索引，可以顯著提升查詢速度。優(yōu)化索引選擇合適的索引類型和字段，并定期維護索引，以保證其有效性。事務原子性事務是一個不可分割的工作單元，要么全部成功，要么全部失敗。一致性事務執(zhí)行前和執(zhí)行后，數(shù)據(jù)庫處于一致狀態(tài)，數(shù)據(jù)完整性不被破壞。隔離性多個事務并發(fā)執(zhí)行時，互不干擾，保持獨立性。持久性事務完成后，其修改結(jié)果永久保存到數(shù)據(jù)庫，即使系統(tǒng)崩潰也能恢復。數(shù)據(jù)備份與恢復定期備份定期備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全，避免數(shù)據(jù)丟失?；謴筒呗灾贫〝?shù)據(jù)恢復策略，在數(shù)據(jù)丟失或損壞時及時恢復數(shù)據(jù)。備份類型選擇合適的備份類型，如完全備份、增量備份等。備份工具使用專業(yè)的數(shù)據(jù)庫備份工具，例如OracleRMAN，MySQLmysqldump。數(shù)據(jù)庫安全訪問控制限制對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，只有授權(quán)用戶才能訪問敏感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加密使用加密算法對數(shù)據(jù)進行加密，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。網(wǎng)絡安全使用防火墻和入侵檢測系統(tǒng)保護數(shù)據(jù)庫服務器免受攻擊。數(shù)據(jù)庫管理1數(shù)據(jù)庫設計確保數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)合理，滿足業(yè)務需求，提高數(shù)據(jù)訪問效率。2數(shù)據(jù)維護定期備份數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失，確保數(shù)據(jù)完整性和一致性。3用戶管理控制用戶權(quán)限，保障數(shù)據(jù)安全，防止非法訪問和操作。4性能監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)庫性能指標，及時發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能。性能優(yōu)化1索引優(yōu)化使用索引可以加速查詢速度，但索引過多也會降低寫入性能，需要權(quán)衡。2查詢優(yōu)化避免使用不必要的子查詢，使用合適的連接類型，并進行查詢語句的優(yōu)化。3數(shù)據(jù)庫配置優(yōu)化根據(jù)數(shù)據(jù)庫負載調(diào)整配置參數(shù)，例如緩存大小、連接池大小等。NoSQL數(shù)據(jù)庫概述非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫NoSQL，即NotOnlySQL，是指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它是一種不遵循傳統(tǒng)的SQL關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。靈活的數(shù)據(jù)模型NoSQL數(shù)據(jù)庫支持各種數(shù)據(jù)模型，如鍵值對、文檔、圖、列族，能夠更好地適應各種非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲需求?？蓴U展性和高性能NoSQL數(shù)據(jù)庫通常采用分布式架構(gòu)，能夠輕松擴展以處理海量數(shù)據(jù)，并提供高吞吐量和低延遲的性能。文檔型數(shù)據(jù)庫使用JSON或類似格式存儲數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)靈活可擴展。以文檔為單位存儲數(shù)據(jù)，方便處理復雜結(jié)構(gòu)信息。適用于云計算環(huán)境，提供高可用性和可擴展性。鍵值型數(shù)據(jù)庫簡單鍵值型數(shù)據(jù)庫以鍵值對形式存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單。高效快速檢索和更新數(shù)據(jù)，適用于高并發(fā)讀寫場景。擴展性可水平擴展，輕松增加節(jié)點以處理更多數(shù)據(jù)。列族型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型列族型數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)組織為列族，每個列族包含多個列，類似于一個表格。每個行代表一個記錄，每個列代表一個屬性。高性能由于數(shù)據(jù)以列存儲，列族型數(shù)據(jù)庫可以快速訪問特定列的數(shù)據(jù)，適用于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計?？蓴U展性列族型數(shù)據(jù)庫可以水平擴展，添加新的服務器來處理更多數(shù)據(jù)，可以有效地應對大數(shù)據(jù)量。圖數(shù)據(jù)庫節(jié)點和邊圖數(shù)據(jù)庫以節(jié)點和邊來表示數(shù)據(jù)，節(jié)點代表實體，邊代表實體之間的關(guān)系。快速關(guān)系查詢圖數(shù)據(jù)庫擅長快速查詢實體之間的關(guān)系，例如查找朋友的朋友。社交網(wǎng)絡圖數(shù)據(jù)庫適用于社交網(wǎng)絡、推薦系統(tǒng)等需要分析復雜關(guān)系的應用場景。時序數(shù)據(jù)庫傳感器數(shù)據(jù)例如，物聯(lián)網(wǎng)設備、工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測站產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。金融交易數(shù)據(jù)包括股票價格、交易量和訂單數(shù)據(jù)。用戶行為數(shù)據(jù)例如，網(wǎng)站訪問日志、應用程序使用數(shù)據(jù)和社交媒體活動。NewSQL數(shù)據(jù)庫高性能NewSQL數(shù)據(jù)庫旨在提供與傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫類似的強一致性和事務性，同時保持高吞吐量和低延遲。可擴展性NewSQL數(shù)據(jù)庫能夠水平擴展，以處理不斷增長的數(shù)據(jù)量和用戶流量。數(shù)據(jù)一致性NewSQL數(shù)據(jù)庫通常采用ACID特性，確保數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫變革1數(shù)據(jù)量激增傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以應對海量數(shù)據(jù)的存儲和處理需求。2數(shù)據(jù)類型多樣除了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為主流。3實時性要求提升用戶期望快速獲取數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對實時性要求更高。數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢云原生數(shù)據(jù)庫云平臺上的數(shù)據(jù)庫服務，提供高可用性、彈性伸縮和數(shù)據(jù)安全性。數(shù)據(jù)湖和數(shù)據(jù)倉庫用于存儲和分析海量數(shù)據(jù)的平臺，支持多種數(shù)據(jù)類型和格式。AI驅(qū)動優(yōu)化利用人工智能技術(shù)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能，提高效率和安全性。本課程總結(jié)數(shù)據(jù)庫基礎知識從數(shù)據(jù)庫定義、發(fā)展歷程、分類到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵概念，為理解和應用數(shù)據(jù)庫打下了堅實的基礎。SQL語言掌握了SQL語句的分類、語法規(guī)則和基本操作，為數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理和分析提供了核心技能。數(shù)據(jù)庫管理學習了數(shù)