數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)模型與概念模型課件

數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)模型與概念模型課件目錄contents數(shù)據(jù)庫(kù)概述數(shù)據(jù)模型概念及分類概念模型設(shè)計(jì)與表達(dá)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略物理存儲(chǔ)管理與性能調(diào)優(yōu)技巧分享數(shù)據(jù)安全保護(hù)機(jī)制及實(shí)踐案例解析01數(shù)據(jù)庫(kù)概述數(shù)據(jù)庫(kù)是長(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，用于存儲(chǔ)、檢索和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)定義數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)發(fā)展階段，目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是主流。數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)定義與發(fā)展123用于創(chuàng)建、操作和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）包括磁盤(pán)、固態(tài)硬盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備，用于永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和管理的個(gè)人或組織。數(shù)據(jù)庫(kù)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成如客戶關(guān)系管理（CRM）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）等，用于存儲(chǔ)和管理企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。企業(yè)應(yīng)用在線購(gòu)物平臺(tái)、支付系統(tǒng)等，需要處理大量用戶數(shù)據(jù)和交易數(shù)據(jù)。電子商務(wù)微博、微信等社交平臺(tái)，需要存儲(chǔ)和管理用戶個(gè)人信息、社交關(guān)系以及用戶生成的內(nèi)容。社交媒體用于存儲(chǔ)和管理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、研究成果等，促進(jìn)科研合作和知識(shí)共享?？茖W(xué)研究數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用領(lǐng)域02數(shù)據(jù)模型概念及分類數(shù)據(jù)模型是一種用于描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)關(guān)系以及數(shù)據(jù)操作的抽象概念工具。數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示數(shù)據(jù)視圖呈現(xiàn)數(shù)據(jù)模型定義了數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、約束和操作，用于表示現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)的組織方式。數(shù)據(jù)模型提供了數(shù)據(jù)的視圖，幫助用戶理解和使用數(shù)據(jù)，同時(shí)隱藏了數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。030201數(shù)據(jù)模型定義用于描述數(shù)據(jù)的高層次概念和語(yǔ)義，與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)無(wú)關(guān)，如實(shí)體-聯(lián)系模型（E-R模型）。概念數(shù)據(jù)模型用于描述數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的邏輯結(jié)構(gòu)和關(guān)系，與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)相關(guān)，如關(guān)系模型、層次模型和網(wǎng)狀模型等。邏輯數(shù)據(jù)模型用于描述數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和訪問(wèn)方法，與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和硬件環(huán)境相關(guān)。物理數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型分類用實(shí)體、屬性和聯(lián)系來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，適用于概念設(shè)計(jì)階段。實(shí)體-聯(lián)系模型（E-R模型）以表格形式組織數(shù)據(jù)，通過(guò)行和列的關(guān)系來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)系模型將數(shù)據(jù)組織成樹(shù)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)父子關(guān)系相連，適用于具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。層次模型允許節(jié)點(diǎn)之間存在多對(duì)多的關(guān)系，數(shù)據(jù)組織更加靈活，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于理解和實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)狀模型常見(jiàn)數(shù)據(jù)模型介紹03概念模型設(shè)計(jì)與表達(dá)真實(shí)性原則簡(jiǎn)潔性原則清晰性原則一致性原則概念模型設(shè)計(jì)原則01020304概念模型應(yīng)真實(shí)、準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括實(shí)體、屬性和它們之間的關(guān)系。在保持真實(shí)性的基礎(chǔ)上，概念模型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔，避免不必要的復(fù)雜性。概念模型應(yīng)結(jié)構(gòu)清晰，易于理解和交流，方便后續(xù)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。概念模型在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保持一致性，避免出現(xiàn)矛盾或沖突的情況?，F(xiàn)實(shí)世界中可以區(qū)分的對(duì)象或事物，如學(xué)生、商品等。實(shí)體實(shí)體所具有的特征或性質(zhì)，如學(xué)生的姓名、年齡等。屬性不同實(shí)體之間的關(guān)系，如學(xué)生與課程之間的選課關(guān)系。聯(lián)系用于表示實(shí)體、屬性和聯(lián)系的圖形化工具，方便進(jìn)行概念模型的設(shè)計(jì)和表達(dá)。E-R圖實(shí)體-聯(lián)系方法（E-R方法）用于表示實(shí)體及其屬性和操作，以及實(shí)體之間的關(guān)系。類圖用于對(duì)概念模型進(jìn)行模塊化和組織，提高模型的可維護(hù)性。包圖用于描述系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)流程和交互過(guò)程，方便進(jìn)行需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。活動(dòng)圖統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）在概念模型中應(yīng)用04邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略范式選擇根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇合適的范式，如第一范式、第二范式、第三范式等，以減少數(shù)據(jù)冗余和提高數(shù)據(jù)操作效率。數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性，通過(guò)設(shè)置主鍵、外鍵、約束等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)，包括字段命名、數(shù)據(jù)類型選擇、字段長(zhǎng)度設(shè)置等，以提高查詢性能和存儲(chǔ)效率。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)規(guī)范化理論01通過(guò)分解表結(jié)構(gòu)、消除數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)一致性等方式優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。規(guī)范化的級(jí)別包括1NF,2NF,3NF,BCNF等。反規(guī)范化策略02在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)為了提高查詢性能、簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)操作，會(huì)適當(dāng)引入冗余數(shù)據(jù)或合并表結(jié)構(gòu)。反規(guī)范化策略包括增加冗余字段、合并表等。權(quán)衡考慮03在選擇規(guī)范化或反規(guī)范化策略時(shí)，需要綜合考慮系統(tǒng)性能、數(shù)據(jù)一致性、維護(hù)成本等因素，找到平衡點(diǎn)。規(guī)范化理論與反規(guī)范化策略在實(shí)際應(yīng)用中權(quán)衡考慮索引優(yōu)化通過(guò)創(chuàng)建合適的索引，提高查詢速度。常見(jiàn)的索引類型包括主鍵索引、唯一索引、復(fù)合索引等。同時(shí)，需要注意索引的維護(hù)成本和更新操作的性能影響。視圖優(yōu)化視圖是從一個(gè)或多個(gè)表中導(dǎo)出的虛擬表，可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的查詢操作。通過(guò)創(chuàng)建視圖，可以隱藏底層表結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，提高數(shù)據(jù)安全性。但需要注意視圖的性能影響，避免過(guò)度使用。存儲(chǔ)過(guò)程優(yōu)化存儲(chǔ)過(guò)程是預(yù)編譯的SQL語(yǔ)句集合，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上執(zhí)行。通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程，可以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)銷(xiāo)、提高數(shù)據(jù)操作安全性。在編寫(xiě)存儲(chǔ)過(guò)程時(shí)，需要注意代碼優(yōu)化和異常處理。索引、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程等優(yōu)化措施05物理存儲(chǔ)管理與性能調(diào)優(yōu)技巧分享索引結(jié)構(gòu)選擇對(duì)比不同索引結(jié)構(gòu)（如B+樹(shù)、哈希索引等）的優(yōu)缺點(diǎn)，以及在何種場(chǎng)景下選擇哪種索引結(jié)構(gòu)更為合適。存儲(chǔ)參數(shù)配置講解數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)參數(shù)（如緩存大小、IO容量等）的配置方法及其對(duì)性能的影響，提供優(yōu)化配置建議。數(shù)據(jù)文件組織方式介紹數(shù)據(jù)庫(kù)物理存儲(chǔ)的基本單位，如數(shù)據(jù)文件、表空間、數(shù)據(jù)塊等，并分析其組織方式對(duì)性能的影響。物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析03統(tǒng)計(jì)信息對(duì)查詢優(yōu)化的影響強(qiáng)調(diào)統(tǒng)計(jì)信息在查詢優(yōu)化中的重要性，并介紹如何維護(hù)和更新統(tǒng)計(jì)信息以提高查詢性能。01查詢語(yǔ)句解析與執(zhí)行計(jì)劃生成闡述查詢優(yōu)化器如何解析SQL語(yǔ)句，評(píng)估不同執(zhí)行計(jì)劃的代價(jià)，并選擇最優(yōu)執(zhí)行計(jì)劃的過(guò)程。02索引選擇與使用分析查詢優(yōu)化器如何利用索引加速查詢，以及在某些情況下可能導(dǎo)致索引失效的原因。查詢優(yōu)化器工作原理簡(jiǎn)介列舉常用的數(shù)據(jù)庫(kù)性能監(jiān)控工具，如慢查詢?nèi)罩?、性能視圖、診斷工具等，并簡(jiǎn)述其使用方法。常用性能監(jiān)控工具介紹分享如何通過(guò)監(jiān)控工具識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸，如CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)IO等，并定位到具體的SQL語(yǔ)句或操作。性能瓶頸識(shí)別與定位根據(jù)性能瓶頸的定位結(jié)果，提供相應(yīng)的優(yōu)化策略，并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行演示。優(yōu)化策略與實(shí)踐案例性能監(jiān)控和診斷工具使用經(jīng)驗(yàn)分享06數(shù)據(jù)安全保護(hù)機(jī)制及實(shí)踐案例解析通過(guò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼、哈希函數(shù)等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，防止數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中被篡改或損壞。數(shù)據(jù)校驗(yàn)定期對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)，保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)備份建立容災(zāi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同地域、不同設(shè)備之間的實(shí)時(shí)同步和備份，確保在自然災(zāi)害、設(shè)備故障等情況下數(shù)據(jù)的安全性和可用性。數(shù)據(jù)容災(zāi)數(shù)據(jù)完整性保障措施采用對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密等算法，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的保密性。制定詳細(xì)的備份恢復(fù)策略，包括備份周期、備份方式、恢復(fù)流程等，確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)重要數(shù)據(jù)，保證業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)加密和備份恢復(fù)策略制定備份恢復(fù)策略數(shù)據(jù)加密通過(guò)身份認(rèn)證、權(quán)限管理等技術(shù)，對(duì)