數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)介紹

鄧志剛大綱數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展數(shù)據(jù)模型三種類型數(shù)據(jù)庫(kù)的介紹Sql優(yōu)化(重點(diǎn))SaaS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)(補(bǔ)充)

數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展?數(shù)據(jù)模型–數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),操作–層次,網(wǎng)狀,關(guān)系,OO,時(shí)態(tài),空間,圖,時(shí)空,文本,工程,生物,地理,圖像數(shù)據(jù)庫(kù)等?運(yùn)行環(huán)境–集中式,分布式,并行,Cluster,Web,移動(dòng),嵌入,數(shù)據(jù)網(wǎng)格等?主動(dòng),實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（緩沖數(shù)據(jù)庫(kù)OracleWebCache）等?事務(wù)處理

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展及其相互關(guān)系示意圖

數(shù)據(jù)庫(kù)方法優(yōu)點(diǎn)–數(shù)據(jù)共享–減少數(shù)據(jù)冗余–數(shù)據(jù)一致–支持事務(wù)處理–數(shù)據(jù)完整性–數(shù)據(jù)安全性–并發(fā)控制–數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)–數(shù)據(jù)獨(dú)立（邏輯獨(dú)立、物理獨(dú)立）

數(shù)據(jù)模型?數(shù)據(jù)模型為數(shù)據(jù)特征的抽象：–真實(shí)描述現(xiàn)實(shí)世界–易為人所理解–便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)?DBMS支持的數(shù)據(jù)模型直接支持用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述，其能力受實(shí)現(xiàn)模型的限制?抽象方法：用三層模型逐步抽象三層模型逐步抽象三層模型表示

物理層——對(duì)用戶透明–數(shù)據(jù)的表示（存儲(chǔ)格式）–數(shù)據(jù)的索引–高效的操作實(shí)現(xiàn)–一致性維護(hù)及故障處理邏輯層——數(shù)據(jù)模型–用戶通過DBMS看到的現(xiàn)實(shí)世界–傳統(tǒng)的DBMS模型：層次，網(wǎng)絡(luò)，關(guān)系模型–新型的DBMS模型：O—O模型，對(duì)象—關(guān)系模型等概念層——直接面對(duì)用戶–語義表達(dá)能力強(qiáng)–易于被用戶理解–獨(dú)立于任何DBMS–易于向邏輯模型轉(zhuǎn)換–語義模型

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型?層次模型（Hierarchicalsystem1960s)–C.W.BachmanIDS(IntegratedDataStore)–樹結(jié)構(gòu)模型–指針導(dǎo)航式操作–數(shù)據(jù)被多個(gè)應(yīng)用共享?網(wǎng)狀模型（NetworkSystem1970s)–CODASYLDBTG報(bào)告–圖結(jié)構(gòu)模型–指針導(dǎo)航式操作關(guān)系模型（Relationalsystem1980s)–E.F.CODD1969-1970提出–二維表結(jié)構(gòu)模型–集合操作–產(chǎn)品:DB2,Ingres,Informix,SQLserver,Oracle,Sybase,等.

圖靈獎(jiǎng)

–Bachman(networkDB)in1973–E.F.Codd(RelationalDB)in1981–JimGray(Transaction)in1998

新領(lǐng)域的應(yīng)用需求?復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型定義：–抽象數(shù)據(jù)類型，–無結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)數(shù)據(jù)類型，–時(shí)間，版本數(shù)據(jù)類型，–圖像，圖形數(shù)據(jù)類型，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于用關(guān)系模型描述。?復(fù)雜對(duì)象的存取結(jié)構(gòu)；?對(duì)象間復(fù)雜多樣的語義聯(lián)系及關(guān)聯(lián)查詢；?長(zhǎng)事務(wù)和嵌套事務(wù)的處理；?對(duì)象模型的演進(jìn)和版本控制；?程序設(shè)計(jì)語言與數(shù)據(jù)庫(kù)語言的無縫集成。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的局限性?面向機(jī)器的語法數(shù)據(jù)模型：–強(qiáng)調(diào)高度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)抽象簡(jiǎn)單語義表示能力差?直接使用的缺點(diǎn)–數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與外部結(jié)構(gòu)不一致–由聯(lián)接構(gòu)造的視圖不可更新–關(guān)系系統(tǒng)是基于值的?數(shù)據(jù)類型簡(jiǎn)單，固定簡(jiǎn)單類型：整形，實(shí)型，字串，等等固定的類型集合，不支持ADT和嵌套?結(jié)構(gòu)與行為完全分離–不支持抽象行為描述?阻抗失配–SQL與通用編程語言的失配編程模式失配/類型系統(tǒng)不匹配?被動(dòng)響應(yīng)

數(shù)據(jù)抽象?Aggregation（聚合）–Part-of聯(lián)系?Generalization（泛化）–Is-a聯(lián)系?Specialization（特化）–Is-a聯(lián)系

聚合（aggregation)抽象舉例

泛化（generalization）抽象舉例

泛化vs特化

概念模型及其描述工具E/R模型：實(shí)體—聯(lián)系模型–用實(shí)體描述對(duì)象屬性–用聯(lián)系描述對(duì)象間的語義關(guān)系缺點(diǎn)：–語義表達(dá)能力不夠強(qiáng)–不能描述實(shí)體的行為語義對(duì)象模型（SemanticObjectModel）–定義了7種對(duì)象類型，增強(qiáng)了對(duì)象語義表達(dá)能力–可以描述聚合抽象和繼承抽象–描述對(duì)象間的聯(lián)系和依賴關(guān)系缺點(diǎn)：不能描述對(duì)象的行為基于UML的面向?qū)ο蟮哪Ｐ停║nifiedModelingLanguage）–靜態(tài)對(duì)象模型描述對(duì)象的屬性，關(guān)聯(lián)，聚合，繼承，等等–動(dòng)態(tài)對(duì)象模型描述對(duì)象行為，相互作用，合作和變化，等等–支持概念模型與邏輯模型無縫聯(lián)接缺點(diǎn)：基于XML的對(duì)象模型–易學(xué)，易擴(kuò)充–易于快速開發(fā)軟件–已有多個(gè)工具可以支持結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換?問題：XML不是一個(gè)面向?qū)ο蟮恼Z言–不提供對(duì)象間的聯(lián)接–不支持屬性內(nèi)容的共享–不支持繼承和運(yùn)算等O—O特征邏輯模型的發(fā)展

關(guān)系模型的擴(kuò)充——復(fù)雜數(shù)據(jù)模型–結(jié)構(gòu)擴(kuò)充：嵌套關(guān)系模型–語義擴(kuò)充：支持繼承，可以定義函數(shù)域和運(yùn)算–局限性：?仍然用關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)元組?不支持太多的關(guān)聯(lián)語義?不區(qū)分類和實(shí)例面向?qū)ο竽Ｐ汀狾—O模型–對(duì)象標(biāo)識(shí)OID–對(duì)象封裝–類和類的嵌套–類和類的繼承–持久對(duì)象概念面向?qū)ο竽Ｐ偷膯栴}：–索引與封裝–導(dǎo)航的計(jì)算與集合操作–數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不完美–多重繼承的多義性–共享對(duì)象與持久對(duì)象的引用副作用，等等對(duì)象—關(guān)系模型——在關(guān)系的基礎(chǔ)上擴(kuò)充面向?qū)ο蟮母拍瞑C支持抽象數(shù)據(jù)類型（允許定義復(fù)雜類型）–支持對(duì)象行為（允許定義操作)–支持復(fù)合對(duì)象（允許對(duì)象嵌套）–不支持繼承概念面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)?面向?qū)ο蠓椒ㄔ跀?shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中的應(yīng)用?面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的主要特征與要求–具有多種數(shù)據(jù)類型并能構(gòu)造抽象數(shù)據(jù)類型能力–具有構(gòu)造復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模式能力–具有多種數(shù)據(jù)操作能力–具有模式演化能力

面向?qū)ο竽Ｐ完P(guān)系與對(duì)象數(shù)據(jù)模型的比較

集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分布式系統(tǒng)與分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了分布式系統(tǒng)?分布式系統(tǒng)是一些獨(dú)立的計(jì)算機(jī)集合，但是對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的用戶來說，系統(tǒng)就像一臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣?硬件角度單個(gè)計(jì)算機(jī)是自治的?軟件角度整個(gè)系統(tǒng)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)?特點(diǎn)–高性價(jià)比、高速度、高可靠、高可擴(kuò)展-------------------------------------------------------------------------?定義:物理上分散而邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng).?特點(diǎn)–物理分布性數(shù)據(jù)不在單個(gè)Site上,按全局需求將數(shù)據(jù)劃分成一定的數(shù)據(jù)子集,分散存儲(chǔ)在各個(gè)Site上–邏輯整體性各個(gè)Site上的數(shù)據(jù)子集,相互間有嚴(yán)密的約束規(guī)則加以限定,邏輯上是一個(gè)整體–站點(diǎn)自治性各個(gè)Site上的數(shù)據(jù)(即LDB)是由本地的DBMS管理,具有自治處理能力

為什么需要分布式數(shù)據(jù)庫(kù)舉例:–某大公司分別在London,NewYork及北京有分公司.–職工數(shù)據(jù):EMP(ENO,NAME,JOB,SALARY,…)?問題:–該職工數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)應(yīng)該如何存儲(chǔ)

職工數(shù)據(jù)的訪問方式?大多數(shù)情形,職工數(shù)據(jù)被其服務(wù)的各分公司管理–E.g.工資,福利,聘用與解聘?定期地,總公司統(tǒng)一地訪問職工數(shù)據(jù)–E.g.總公司修改影響所有職工的利益計(jì)劃–E.g.根據(jù)公司的全體凈利潤(rùn),銷售確定年終分紅與公司發(fā)展計(jì)劃等

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)組成同構(gòu)型(Homogeneous)–各個(gè)Site上的DB數(shù)據(jù)模型相同,–進(jìn)一步可分為同構(gòu)同質(zhì)型同構(gòu)異質(zhì)型?異構(gòu)型(Heterogeneous)各個(gè)Site上的DB數(shù)據(jù)模型不同.分布控制的類型?集中型DDB的全局控制信息位于一個(gè)中心Site上?分散型每個(gè)Site上包含有全局控制信息的一個(gè)Copy?可變型DDB分成兩組,一組Site包含全局控制信息Copy(主Site),另一組不含全局Copy(輔Site)

分布DB的研究因此,分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是要考慮在具有多處理器并可能是自治,異構(gòu)情況下的數(shù)據(jù)管理–受影響的內(nèi)容有:?數(shù)據(jù)組織?查詢處理?存取結(jié)構(gòu)?并發(fā)控制?恢復(fù)處理參考面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用>科學(xué)出版社<分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用>科學(xué)出版社2003年<數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)全書>機(jī)械工業(yè)出版社數(shù)據(jù)庫(kù)核心SQLSql優(yōu)化分析執(zhí)行計(jì)劃理解優(yōu)化器模式掌握Oracle中一些特性來提高SQL性能掌握書寫優(yōu)化的SQL經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則表分區(qū)https://localhost:1158/em/console/可用性>SQL工作表:oracle>統(tǒng)計(jì)信息設(shè)置優(yōu)化器模式可以通過在初始化文件中設(shè)定optimizer_mode來設(shè)定優(yōu)化器模式：choose：這是默認(rèn)的優(yōu)化器模式，如果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在，就使用CBO，否則使用RBO。

(CBO和RBO為不同的SQL優(yōu)化器)

rule：忽略統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，完全基于數(shù)據(jù)字典的