數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)技術(shù)演講人：日期:CONTENTS目錄01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述02數(shù)據(jù)庫類型與模型03數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)04數(shù)據(jù)操作語言05數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)06技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述核心概念定義數(shù)據(jù)庫（Database）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DBAS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)模型按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫，是信息系統(tǒng)的重要組成部分。位于用戶和操作系統(tǒng)之間，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、管理和維護(hù)的軟件系統(tǒng)。由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理員等組成的完整系統(tǒng)。對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象和描述的工具，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)管理作用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供安全、可靠的存儲(chǔ)環(huán)境，保證數(shù)據(jù)的完整性和可用性。01數(shù)據(jù)檢索支持高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)，滿足用戶多樣化的信息需求。02數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)不同用戶、不同應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換和共享，降低數(shù)據(jù)冗余。03數(shù)據(jù)安全通過權(quán)限控制、加密等手段，保護(hù)數(shù)據(jù)不被非法訪問、篡改或泄露。04技術(shù)發(fā)展歷程人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段分布式數(shù)據(jù)庫階段面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫階段數(shù)據(jù)由程序員自行管理，數(shù)據(jù)不獨(dú)立，難以實(shí)現(xiàn)共享。數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和持久性，但數(shù)據(jù)冗余大，共享性差。出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高度結(jié)構(gòu)化、共享性和安全性，成為信息系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和處理，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。引入了面向?qū)ο蟮母拍詈图夹g(shù)，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的存儲(chǔ)和操作，提高了數(shù)據(jù)庫的表達(dá)能力和靈活性。02數(shù)據(jù)庫類型與模型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基于關(guān)系模型，將數(shù)據(jù)組織成表格的形式，表格之間通過外鍵關(guān)聯(lián)，使得數(shù)據(jù)具有結(jié)構(gòu)化特點(diǎn)。數(shù)據(jù)一致性關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通過事務(wù)、鎖等機(jī)制保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，避免數(shù)據(jù)沖突和異常。查詢方便關(guān)系型數(shù)據(jù)庫使用SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言）進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和操作，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作能力，能夠方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、排序、分組和聚合等操作。場(chǎng)景適用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫適用于需要存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)一致性和完整性要求較高的場(chǎng)景，如金融、企業(yè)等。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不需要事先定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，允許存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如文本、圖像、視頻等。數(shù)據(jù)非結(jié)構(gòu)化非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有橫向擴(kuò)展的能力，可以通過增加節(jié)點(diǎn)來擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫的性能和容量，適用于大規(guī)模、高并發(fā)的應(yīng)用場(chǎng)景。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫適用于需要存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、對(duì)擴(kuò)展性和靈活性要求較高的場(chǎng)景，如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等。擴(kuò)展性強(qiáng)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫支持靈活的數(shù)據(jù)模型，可以根據(jù)實(shí)際需求隨時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，方便快速開發(fā)和迭代。靈活性高01020403場(chǎng)景適用混合型數(shù)據(jù)庫結(jié)合關(guān)系型與非關(guān)系型混合型數(shù)據(jù)庫結(jié)合了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，既能夠存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也能夠存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并且能夠在兩者之間進(jìn)行無縫的轉(zhuǎn)換和查詢。靈活性與一致性混合型數(shù)據(jù)庫通過結(jié)合兩種數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，可以在靈活性和一致性之間取得平衡，既能夠保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，又能夠適應(yīng)快速變化的應(yīng)用需求。性能優(yōu)化混合型數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和訪問需求，選擇最合適的存儲(chǔ)和檢索方式，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的性能和響應(yīng)速度。場(chǎng)景適用混合型數(shù)據(jù)庫適用于需要同時(shí)處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)一致性和靈活性都有要求的場(chǎng)景，如電商、內(nèi)容管理等。03數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)設(shè)計(jì)原則高可用性確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在任何情況下都能正常運(yùn)行，包括硬件故障、網(wǎng)絡(luò)中斷等。01可擴(kuò)展性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)能夠隨著數(shù)據(jù)量的增加和業(yè)務(wù)的擴(kuò)展而擴(kuò)展，而不需要大規(guī)模重構(gòu)。02靈活性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具備適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求的靈活性，能夠快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化。03一致性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，避免數(shù)據(jù)沖突和錯(cuò)誤。04數(shù)據(jù)規(guī)范化方法第一范式（1NF）確保每個(gè)字段都是原子的，不可再分的單位，消除重復(fù)數(shù)據(jù)。第二范式（2NF）在滿足第一范式的基礎(chǔ)上，確保每個(gè)非主鍵字段都完全依賴于主鍵，消除部分依賴。第三范式（3NF）在滿足第二范式的基礎(chǔ)上，確保每個(gè)非主鍵字段都直接依賴于主鍵，消除傳遞依賴。逆范式化在某些情況下，為了提高查詢效率，可以適當(dāng)?shù)剡`反范式規(guī)則，將數(shù)據(jù)進(jìn)行逆范式化處理。安全機(jī)制構(gòu)建訪問控制數(shù)據(jù)加密備份與恢復(fù)日志審計(jì)通過權(quán)限管理、角色分配等手段，限制用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限，防止數(shù)據(jù)泄露。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)過程中的安全性。建立完善的備份和恢復(fù)機(jī)制，確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)。記錄數(shù)據(jù)庫操作日志，以便追蹤和審計(jì)數(shù)據(jù)庫操作行為。04數(shù)據(jù)操作語言SQL基礎(chǔ)語法數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)控制使用SELECT語句從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)，包括基本的查詢、排序、分組和聚合等操作。使用INSERT、UPDATE和DELETE語句對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改操作。使用CREATETABLE和ALTERTABLE語句創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。使用GRANT和REVOKE語句管理數(shù)據(jù)庫用戶的權(quán)限。DML與DDL應(yīng)用DML操作DML（DataManipulationLanguage）包括數(shù)據(jù)的插入、更新、刪除和查詢等，是應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互的主要手段。插入數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)使用INSERT語句向表中添加新記錄。使用UPDATE語句修改表中已存在的記錄。123DML與DDL應(yīng)用使用DELETE語句從表中刪除記錄。刪除數(shù)據(jù)使用SELECT語句根據(jù)條件檢索表中數(shù)據(jù)。查詢數(shù)據(jù)DDL（DataDefinitionLanguage）用于定義和管理數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，包括表、索引、視圖等對(duì)象。DDL操作DML與DDL應(yīng)用創(chuàng)建表使用CREATETABLE語句創(chuàng)建新表。01修改表使用ALTERTABLE語句修改表結(jié)構(gòu)，如添加、刪除列或更改列的數(shù)據(jù)類型。02刪除表使用DROPTABLE語句刪除表及其全部數(shù)據(jù)。03創(chuàng)建索引使用CREATEINDEX語句在指定列上創(chuàng)建索引，以提高查詢性能。04事務(wù)處理邏輯事務(wù)是一個(gè)或多個(gè)SQL操作的集合，這些操作在邏輯上形成一個(gè)整體，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。事務(wù)概念事務(wù)特性原子性事務(wù)具有原子性、一致性、隔離性和持久性四個(gè)特性。事務(wù)中的操作要么全部完成，要么全部不完成。事務(wù)處理邏輯持久性事務(wù)一旦提交，對(duì)數(shù)據(jù)庫的改變將永久保存。03事務(wù)操作彼此獨(dú)立，不受其他事務(wù)的干擾。02隔離性一致性事務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)必須保持一致。01事務(wù)處理邏輯事務(wù)管理通過BEGIN、COMMIT和ROLLBACK等語句管理事務(wù)。開始事務(wù)使用BEGIN語句顯式開啟一個(gè)事務(wù)。提交事務(wù)使用COMMIT語句將事務(wù)中的所有操作提交到數(shù)據(jù)庫，使其生效?；貪L事務(wù)在事務(wù)執(zhí)行過程中，如果發(fā)生錯(cuò)誤或異常情況，可以使用ROLLBACK語句將事務(wù)回滾到開始之前的狀態(tài)，撤銷所有已執(zhí)行的操作。05數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)備份數(shù)據(jù)庫日志，以便在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。日志備份制定災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃，包括備份恢復(fù)步驟和數(shù)據(jù)恢復(fù)策略。災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃01020304定期備份數(shù)據(jù)庫，包括全備份和增量備份，以防止數(shù)據(jù)丟失。數(shù)據(jù)備份定期進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)測(cè)試，確保備份數(shù)據(jù)的可用性和完整性。數(shù)據(jù)恢復(fù)測(cè)試備份與恢復(fù)策略性能監(jiān)控工具數(shù)據(jù)庫性能監(jiān)控系統(tǒng)級(jí)監(jiān)控應(yīng)用性能監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警使用數(shù)據(jù)庫自帶的性能監(jiān)控工具，如Oracle的AWR、SQLTrace等，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的性能。使用系統(tǒng)級(jí)監(jiān)控工具，如CPU、內(nèi)存、磁盤等監(jiān)控工具，了解數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行狀況。使用APM工具監(jiān)控應(yīng)用程序性能，了解數(shù)據(jù)庫在應(yīng)用程序中的瓶頸。設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理數(shù)據(jù)庫性能問題。遷移與擴(kuò)容方案數(shù)據(jù)遷移垂直拆分容量規(guī)劃水平拆分制定數(shù)據(jù)遷移方案，確保遷移過程中的數(shù)據(jù)完整性和安全性。根據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)情況，制定數(shù)據(jù)庫容量規(guī)劃，避免容量瓶頸。將數(shù)據(jù)庫中的表進(jìn)行垂直拆分，將不同的表分布在不同的數(shù)據(jù)庫中。將數(shù)據(jù)庫中的表進(jìn)行水平拆分，將同一表的數(shù)據(jù)分布到多個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例中。06技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)云計(jì)算融合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫云化將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)與云計(jì)算相結(jié)合，提供更高可用性、可擴(kuò)展性和安全性。云原生數(shù)據(jù)庫云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)庫服務(wù)為云環(huán)境設(shè)計(jì)和優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫，具備自動(dòng)化管理、快速部署和彈性擴(kuò)展等特性。各大云服務(wù)提供商推出的數(shù)據(jù)庫服務(wù)，如AWSRDS、AzureSQLDatabase等，為用戶提供便捷的數(shù)據(jù)庫管理和使用。123大數(shù)據(jù)場(chǎng)景適配通過分布式架構(gòu)處理大數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。分布式數(shù)據(jù)庫基于大數(shù)據(jù)場(chǎng)景構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)