數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)演講人：日期:CONTENTS目錄01數(shù)據(jù)庫(kù)概述02數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)類(lèi)型03數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)04數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)流程05數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)06技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)01數(shù)據(jù)庫(kù)概述數(shù)據(jù)管理基本概念數(shù)據(jù)描述事物的符號(hào)，可以是數(shù)字、文字、圖像等，是信息的載體。數(shù)據(jù)管理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、組織、編碼、存儲(chǔ)、維護(hù)、查詢(xún)等一系列處理活動(dòng)。數(shù)據(jù)庫(kù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）用于管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)安全等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展歷程手工管理階段數(shù)據(jù)由人工管理，存儲(chǔ)在不規(guī)則的文件中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，共享性差。01文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)文件獨(dú)立性增強(qiáng)，但數(shù)據(jù)冗余大，共享性仍然有限。02數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段采用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)冗余減少，共享性大幅提高，同時(shí)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。03數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。04典型應(yīng)用場(chǎng)景分析企業(yè)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、決策支持等方面廣泛應(yīng)用。企業(yè)管理存儲(chǔ)用戶(hù)信息、社交關(guān)系、行為數(shù)據(jù)等，支持社交網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)分析。社交網(wǎng)絡(luò)商品信息、訂單信息、支付信息等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，支持電子商務(wù)交易。電子商務(wù)銀行、證券、保險(xiǎn)等行業(yè)，用于存儲(chǔ)和管理客戶(hù)信息、交易數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)等。金融服務(wù)02數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)類(lèi)型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)原理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)操作方便關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)表、行和列來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)更加結(jié)構(gòu)化，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和查詢(xún)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性，用戶(hù)不需要關(guān)心數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)路徑。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)約束、規(guī)則等機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，避免數(shù)據(jù)的重復(fù)和冗余。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提供了豐富的數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言（SQL），用戶(hù)可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)、更新、刪除等操作。以鍵值對(duì)的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，適用于需要快速查詢(xún)和修改的場(chǎng)景，如緩存、會(huì)話存儲(chǔ)等。鍵值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以文檔為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，每個(gè)文檔可以包含不同的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類(lèi)型，適用于需要靈活存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，如內(nèi)容管理系統(tǒng)、博客平臺(tái)等。文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)以列為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)，適用于需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的場(chǎng)景，如數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、大數(shù)據(jù)分析等。列式數(shù)據(jù)庫(kù)010302非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分類(lèi)以圖為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)，適用于需要處理復(fù)雜關(guān)系的場(chǎng)景，如社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)等。圖數(shù)據(jù)庫(kù)04新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通常采用分布式架構(gòu)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和處理，具有高可用性和可擴(kuò)展性。高可用性新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地?cái)U(kuò)展或縮小存儲(chǔ)和計(jì)算資源，滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持多種數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，同時(shí)也提供了更加靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。彈性擴(kuò)展新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)針對(duì)大數(shù)據(jù)和高并發(fā)場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，可以提供更高的讀寫(xiě)性能和更低的延遲。高性能01020403多樣化的數(shù)據(jù)模型03數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)層次模型與網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)按照樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)（除了根節(jié)點(diǎn)），并且可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)不夠靈活，不易于表達(dá)復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系。層次模型數(shù)據(jù)按照網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，節(jié)點(diǎn)之間可以有任意的連接關(guān)系，能夠更靈活地表達(dá)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；但數(shù)據(jù)操作相對(duì)復(fù)雜，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和不一致的問(wèn)題。網(wǎng)狀模型關(guān)系模型核心理論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型采用表的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)表由多行多列組成，其中每一列稱(chēng)為一個(gè)屬性，每一行稱(chēng)為一個(gè)元組；表與表之間通過(guò)外鍵進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而構(gòu)成復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)完整性約束關(guān)系模型采用集合操作的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括選擇、投影、連接、除等，能夠高效地處理大量數(shù)據(jù)。關(guān)系模型通過(guò)定義主鍵、外鍵、約束條件等機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，避免數(shù)據(jù)冗余和不一致的問(wèn)題。123NoSQL模型實(shí)現(xiàn)機(jī)制鍵值存儲(chǔ)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)采用鍵值對(duì)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)值，能夠快速地根據(jù)鍵查找對(duì)應(yīng)的值；適用于需要快速讀寫(xiě)和擴(kuò)展的場(chǎng)景。列族存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)按列族進(jìn)行存儲(chǔ)，每個(gè)列族包含多個(gè)列，可以動(dòng)態(tài)地添加和刪除列；適用于需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常變化的場(chǎng)景。文檔存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)以文檔的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，每個(gè)文檔可以包含不同的字段和數(shù)據(jù)類(lèi)型；適用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要靈活的場(chǎng)景，如JSON、XML等。圖數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)以圖的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，節(jié)點(diǎn)和邊分別表示實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系，能夠高效地處理復(fù)雜的關(guān)聯(lián)查詢(xún)；適用于社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)等場(chǎng)景。04數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)流程需求分析與概念設(shè)計(jì)明確業(yè)務(wù)需求數(shù)據(jù)建模定義數(shù)據(jù)字典確定數(shù)據(jù)視圖與業(yè)務(wù)部門(mén)緊密合作，理解其數(shù)據(jù)需求及業(yè)務(wù)流程。使用實(shí)體-關(guān)系圖（ER圖）等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流等信息。根據(jù)用戶(hù)需求，確定數(shù)據(jù)視圖及訪問(wèn)權(quán)限。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)，如表、字段、索引等。物理存儲(chǔ)設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的物理結(jié)構(gòu)，如磁盤(pán)存儲(chǔ)、索引存儲(chǔ)等。數(shù)據(jù)分布與分片考慮數(shù)據(jù)在多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上的分布與冗余，以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率。安全性與備份策略設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制和備份策略，確保數(shù)據(jù)的安全性。邏輯結(jié)構(gòu)與物理存儲(chǔ)了解并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)范式理論，如第一范式、第二范式、第三范式等，以減少數(shù)據(jù)冗余。在特定情況下，為提高查詢(xún)性能，可適當(dāng)進(jìn)行反范式化操作。合理創(chuàng)建索引，以提高查詢(xún)速度，但需注意索引對(duì)插入、更新操作的影響。分析查詢(xún)語(yǔ)句，優(yōu)化查詢(xún)性能，如使用合適的連接方式、減少不必要的字段等。范式理論與優(yōu)化策略范式理論反范式化索引優(yōu)化查詢(xún)優(yōu)化05數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)事務(wù)管理與并發(fā)控制分布式事務(wù)處理涉及多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或資源的事務(wù)處理，需要更復(fù)雜的并發(fā)控制機(jī)制。03包括封鎖、時(shí)間戳排序、樂(lè)觀并發(fā)控制和悲觀并發(fā)控制等策略，以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。02并發(fā)控制機(jī)制事務(wù)的概念和特點(diǎn)事務(wù)是一系列操作的集合，具有原子性、一致性、隔離性和持久性。01數(shù)據(jù)備份恢復(fù)機(jī)制備份類(lèi)型包括全量備份、增量備份和差異備份等，以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)恢復(fù)需求。01備份策略制定合理的備份計(jì)劃和策略，包括備份頻率、存儲(chǔ)位置和保留期限等。02數(shù)據(jù)恢復(fù)在數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)故障時(shí)，利用備份數(shù)據(jù)進(jìn)行快速恢復(fù)，包括恢復(fù)策略和恢復(fù)過(guò)程。03安全防護(hù)與權(quán)限管理包括數(shù)據(jù)泄露、篡改、非法訪問(wèn)等，需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。數(shù)據(jù)庫(kù)安全威脅通過(guò)權(quán)限管理、身份驗(yàn)證等手段，限制對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的非法訪問(wèn)和操作。訪問(wèn)控制對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的安全性。數(shù)據(jù)加密與解密06技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)云數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用模式云服務(wù)提供商支持各大云服務(wù)提供商如阿里云、騰訊云等，提供云數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的云端部署和按需使用。高可用性通過(guò)分布式架構(gòu)和容災(zāi)備份機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的高可用性和安全性。數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型豐富涵蓋關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等多種類(lèi)型，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。彈性擴(kuò)展可根據(jù)業(yè)務(wù)需求快速擴(kuò)展或縮減數(shù)據(jù)庫(kù)資源，降低運(yùn)維成本。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)新方向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化內(nèi)存計(jì)算數(shù)據(jù)緩存技術(shù)分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)采用更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度和存儲(chǔ)密度。通過(guò)緩存機(jī)制，將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，加速數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度。直接在內(nèi)存中完成數(shù)據(jù)計(jì)算，減少CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)銷(xiāo)，提高計(jì)算性能。將數(shù)據(jù)分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和并行處理。智能化數(shù)據(jù)庫(kù)研究前沿自動(dòng)化運(yùn)維智能查詢(xún)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)安全增強(qiáng)