《数据库系统结构》课件

《数据库系统结构》ppt课件BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目录CONTENTS数据库系统概述数据库系统结构关系数据库系统数据库设计数据库管理系统BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01数据库系统概述是一个软件系统，用于存储、检索和管理大量数据。它包括数据库、数据库管理系统和数据库管理员等组成部分。数据库系统是存储在计算机中的结构化数据集合，可以按照一定的逻辑结构进行组织、存储和管理。数据库是一套软件工具，用于创建、使用和维护数据库，提供数据存储、检索、更新和管理等功能。数据库管理系统负责数据库系统的规划、设计、实施和管理，确保数据库的安全、可靠和高效运行。数据库管理员数据库系统的定义关系型数据库的兴起20世纪70年代，关系型数据库的兴起，使得数据可以更加结构化地存储和管理。大数据时代的挑战随着大数据时代的到来，数据库系统需要应对海量数据的存储、检索和管理挑战。数据库技术的发展随着计算机技术的不断发展，数据库技术也在不断演进，出现了许多新型的数据库系统和技术。数据库系统的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机开始被用于数据处理。数据库系统的历史与发展数据库系统需要一个稳定的数据存储机制，用于存储和管理数据。数据存储数据模型数据操作数据控制数据模型是数据库系统的核心，它定义了数据的组织方式、数据之间的关系和数据的约束条件等。数据操作是指对数据进行查询、插入、更新和删除等操作。数据控制是指对数据的访问权限和安全性的控制，确保数据的安全和完整。数据库系统的基本组成BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02数据库系统结构也称为用户模式或子模式，是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的表示。外模式也称为逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。模式也称为物理模式或存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，包括数据的物理存储结构、存取方法和数据存放位置等。内模式数据库系统的三级模式结构外模式/模式的映像定义了外模式与模式之间的对应关系，当模式改变时，通过调整外模式/模式的映像关系，使得外模式保持不变，从而使用户不感知数据的变化。模式/内模式的映像定义了数据的物理存储结构与逻辑结构之间的对应关系，当数据的物理存储结构改变时，通过调整模式/内模式的映像关系，使得模式保持不变，从而使得应用程序不感知数据存储结构的变化。数据库系统的二级映像与数据独立性关系模型以二维表格的形式表示实体和实体之间的关系，表格中的每一行表示一个实体，每一列表示实体的属性。层次模型以树形结构表示实体和实体之间的关系，每个节点表示一个实体，节点之间的连线表示实体之间的关系。网状模型以图形结构表示实体和实体之间的关系，节点表示实体，边表示实体之间的关系。数据库系统的数据模型BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03关系数据库系统数据模型对现实世界事物特征的抽象表示，包括数据结构、数据操作和数据约束三部分。关系模型基于集合论的一种数据模型，将数据组织成表格的形式，表格的每一行表示一个记录，每一列表示一个数据元素。数据库长期存储在计算机系统内的、有组织的数据集合。关系数据库系统的基本概念外键一个表中的字段或字段组合，其值来自另一个表的主键。主键唯一标识记录的字段或字段组合。字段表中的一列，表示事物的某个属性。表由行和列组成的数据结构，用于存储具有相同属性的事物。记录表中的一行，表示一个具体的事物。关系数据库系统的数据结构关系数据库系统的完整性约束实体完整性确保表中每条记录的唯一性，通过主键约束实现。参照完整性确保数据库中表之间数据的引用完整性和一致性，通过外键约束实现。域完整性确保数据表中每个字段的数据类型、值范围或格式的正确性，通过数据类型、默认值和约束实现。用户自定义完整性根据特定业务规则和需求定义的数据完整性约束条件。BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04数据库设计数据库设计数据库设计的基本概念根据用户需求，构建一个高效、安全、可靠、易维护的数据库系统的过程。数据库设计的基本原则满足用户需求、保持数据一致性、保证数据安全性、提高数据完整性、优化数据存储和访问等。概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计等。数据库设计的主要任务需求分析的主要任务收集和分析用户需求，确定系统边界和功能需求，建立数据字典和数据流图等。需求分析的注意事项准确理解用户需求，避免歧义和遗漏，及时与用户沟通调整等。需求分析通过与用户交流，了解用户对数据库系统的需求，包括数据类型、数据量、数据关系、数据操作等方面的需求。数据库设计的需求分析阶段数据库设计的概念结构设计阶段保持概念模型的一致性和完整性，考虑数据的完整性和安全性，优化数据存储和访问等。概念结构设计的注意事项根据用户需求和数据库设计的基本原则，构建数据库的概念模型，通常使用E-R图表示。概念结构设计确定实体和属性、定义实体之间的关系、进行数据抽象和概念视图设计等。概念结构设计的主要任务01将概念模型转换为逻辑模型，通常使用关系模型表示，并确定系统所使用的数据库管理系统和相关技术。逻辑结构设计02定义数据表和视图、确定数据表之间的关系、进行数据规范化处理和优化等。逻辑结构设计的主要任务03保持逻辑模型的一致性和完整性，考虑数据的完整性和安全性，优化数据存储和访问等。逻辑结构设计的注意事项数据库设计的逻辑结构设计阶段BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05数据库管理系统数据库管理系统提供数据存储功能，能够将数据保存在磁盘等存储介质上，并保证数据的安全性和完整性。数据存储数据库管理系统提供数据检索功能，允许用户通过查询语言（如SQL）检索、插入、更新和删除数据。数据检索数据库管理系统对数据的访问进行控制，确保数据的完整性和安全性，防止未经授权的访问和修改。数据控制数据库管理系统提供数据维护功能，包括数据备份、恢复、优化等，以确保数据的可靠性和可用性。数据维护数据库管理系统的基本功能ABCD物理存储数据库管理系统采用物理存储技术，将数据存储在磁盘、磁带等存储介质上，并根据需要进行备份和恢复。数据压缩数据库管理系统可以对数据进行压缩，以减少存储空间占用和提高数据传输效率。数据加密数据库管理系统可以对数据进行加密，以保护数据的机密性和完整性，防止数据泄露和未经授权的访问。数据分区数据库管理系统可以将数据分成多个分区，每个分区可以独立存储和管理，以提高数据的管理效率和可用性。数据库管理系统的数据存储技术查询解析数据库管理系统采用查询优化技术，选择最优的查询执行计划，以提高查询效率。