数据库课件第七章

数据库课件第七章汇报人：XX目录01数据库第七章概览02关系数据库模型03SQL语言基础04数据库设计理论06数据库安全与备份05数据库事务管理数据库第七章概览PART01章节内容介绍介绍事务的基本概念、ACID属性以及如何保证事务的完整性和一致性。数据库事务管理阐述数据库系统中并发操作的必要性，以及锁机制、时间戳等并发控制技术。并发控制机制解释数据库系统中故障类型和恢复策略，包括日志文件、检查点等恢复技术。数据库恢复技术学习目标概述学习如何确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，理解事务的ACID属性。01掌握数据库事务管理了解锁机制、时间戳排序等并发控制技术，掌握它们在数据库系统中的应用和重要性。02理解并发控制机制掌握数据库备份、日志记录和恢复策略，了解如何应对系统故障和数据损坏。03学习数据库恢复技术关键概念梳理并发控制机制关系模型基础0103阐述并发控制的重要性，包括封锁机制、时间戳排序和乐观并发控制等策略。介绍关系模型的定义、特点，以及关系代数的基本操作，如选择、投影和连接。02解释事务的概念、ACID属性，以及数据库如何保证事务的完整性和一致性。事务管理原理关系数据库模型PART02模型基本原理关系模型使用表格形式组织数据，每个表代表一个实体集，表中的行对应实体，列对应属性。关系数据结构关系代数提供了一系列操作符，如选择、投影、连接等，用于对关系进行查询和更新。关系代数操作关系数据库通过主键、外键、唯一性约束等确保数据的准确性和一致性。数据完整性约束关系代数操作05笛卡尔积笛卡尔积用于生成两个关系所有可能的元组对组合，常用于关系间的连接操作。04差操作差操作用于找出两个关系中不同的元组，例如找出两个班级中不同的学生名单。03并操作并操作用于合并两个关系中相同结构的元组，例如合并两个部门的员工名单。02投影操作投影操作用于从关系中选取特定的列，例如仅显示学生表中的学生姓名和学号。01选择操作选择操作用于从关系中选取满足特定条件的元组，例如查询成绩大于90分的学生记录。关系完整性约束实体完整性要求表中的主键字段不允许有空值，确保每条记录的唯一性。实体完整性0102参照完整性规定外键必须是另一表的主键值或空值，保证数据间引用的正确性。参照完整性03域完整性限制了列中数据的类型、格式和取值范围，确保数据的准确性和一致性。域完整性SQL语言基础PART03SQL语言概述SQL语言起源于1970年代，最初由IBM开发，后成为关系型数据库的标准查询语言。SQL语言的起源与发展SQL语言由数据查询语言(DQL)、数据操纵语言(DML)、数据定义语言(DDL)等组成，用于数据库管理。SQL语言的组成SQL广泛应用于数据仓库、在线事务处理、数据挖掘等领域，是数据库操作的核心工具。SQL语言的应用场景数据定义语言DDL01创建表使用CREATETABLE语句可以定义新的数据库表结构，指定表名和列名及其数据类型。02修改表结构ALTERTABLE语句用于修改已存在的表结构，如添加、删除列或修改列的数据类型。03删除表DROPTABLE语句用于从数据库中删除一个表，连同表内的所有数据和索引也会被移除。数据定义语言DDL通过CREATEINDEX语句可以为数据库表创建索引，提高查询效率，优化数据检索速度。创建索引01DROPINDEX语句用于删除数据库表上的索引，释放相关资源，但不影响表中的数据。删除索引02数据操纵语言DMLSELECT语句用于从数据库中检索数据，如SELECT*FROMStudents可查询所有学生信息。SELECT语句的使用INSERT语句用于向数据库表中添加新的数据行，例如INSERTINTOEmployeesVALUES(…)。INSERT语句的使用数据操纵语言DMLUPDATE语句用于修改数据库中已存在的数据，如UPDATEStudentsSETGrade='A'WHEREID=1。UPDATE语句的使用DELETE语句用于删除数据库中的数据行，例如DELETEFROMProductsWHERECategory='Electronics'。DELETE语句的使用数据库设计理论PART04范式理论基础要求数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，确保每个字段值的原子性。01在1NF的基础上消除部分函数依赖，确保表中所有非主属性完全依赖于主键。02在2NF的基础上消除传递依赖，确保非主属性不依赖于其他非主属性。03是3NF的加强版，要求表中每个决定因素都包含主键，消除主属性对主键的部分依赖。04第一范式（1NF）第二范式（2NF）第三范式（3NF）BCNF（巴斯-科德范式）数据库规范化过程规范化可以减少数据冗余，提高数据一致性，是数据库设计中不可或缺的步骤。理解规范化的重要性数据库设计通常遵循第一范式(1NF)到第五范式(5NF)的逐步提升，以达到更高层次的数据规范化。范式级别规范化过程包括确定关系模式、找出函数依赖、进行范式分解等关键步骤。规范化的基本步骤在规范化过程中，需要权衡数据冗余减少与查询性能之间的关系，以达到最优设计。规范化与性能权衡01020304反范式化考虑在某些情况下，反范式化可以减少表的连接操作，提高查询性能，尤其是在数据量大的情况下。性能优化通过引入冗余数据，可以避免复杂的更新操作，简化数据维护，但需注意数据一致性问题。数据冗余管理反范式化有助于优化读取密集型应用，通过增加数据冗余来减少写操作的复杂度和频率。读写操作平衡数据库事务管理PART05事务概念与特性事务是一系列操作的集合，这些操作作为一个整体单元被数据库管理系统执行。事务的定义一旦事务提交，其对数据库的更改就是永久性的，即使系统故障也不会丢失。持久性事务必须使数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态，不违反数据的完整性约束。一致性事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不执行，保证了数据的一致性。原子性并发执行的事务彼此隔离，一个事务的中间状态对其他事务不可见，防止数据不一致。隔离性锁机制与并发控制数据库中常见的锁类型包括共享锁和排他锁，用于控制数据访问的并发性。锁的类型锁的粒度决定了锁定资源的大小，常见的有行级锁、页级锁和表级锁。锁的粒度死锁是并发控制中的一种情况，通过设置超时、锁排序等策略来预防和解决死锁问题。死锁的预防与解决不同的事务隔离级别可以解决脏读、不可重复读和幻读等问题，但会影响并发性能。事务隔离级别事务恢复技术01日志文件恢复数据库系统通过日志文件记录事务操作，发生故障时利用日志进行事务的回滚或重做。02检查点机制设置检查点，定期将内存中的数据更新到磁盘，以减少恢复时的数据重做量。03影子分页技术利用影子分页技术，事务在执行时不会直接修改原数据页，而是写入新的数据页，保证恢复时数据一致性。数据库安全与备份PART06数据库安全策略数据库系统通过密码、生物识别或多因素认证确保只有授权用户能够访问数据。用户身份验证使用SSL/TLS加密数据传输，对敏感数据进行加密存储，以防止数据在传输或存储过程中被截获或篡改。加密技术实施最小权限原则，为不同用户分配适当的访问权限，防止数据被未授权访问或修改。权限管理备份与恢复策略定期备份可以防止数据丢失，例如，每周进行一次全备份，确保数据的最新状态得到保存。定期备份的重要性01制定详细的灾难恢复计划，以便在系统故障或灾难发生时迅速恢复数据库，例如，建立异地备份机制。灾难恢复计划02备份与恢复策略01备份数据应存储在安全的位置，如使用加密存储或云服务，以防止数据泄露，例如，使用AmazonS3进行数据备份。备份数据的存储02定期验证备份数据的完整性，并进行恢复测试，确保备份数据可用，例如，