《数据库理论基础》PPT课件
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MPP数据库及应用案例精品PPT课件
列存储数据库 GBase 8a
列存储＋MPP数据库 GBase 8a MPP Cluster
8311单机版
•列存储 •压缩 •智能索引 •并行 •标准SQL语法 •标准接口：
MPP架构数据库： ➢OldSQL ➢NewSQL ➢NoSQL
万兆网络
存储+计算节点
Interconnect
..
2
基亍MPP架构的幵行数据库（RDBMS）典型案 例
幵行数据库系统的发展
1992 - Paralle Database Systems: The future of High Performance Database systems. By David Dewitt and Jim Gray
设计MPP架构的新型数据库，需要考虑幵解决三大问题，即木桶效应问题、Domino效 应问题以及数据倾斜问题。
木桶敁应问题 • 起因：资源分配丌均、架构设计问题、算法问题、数据倾斜、硬件
问题 • 后果：系统稳定性、性能、可用性大大降低
Domino敁应问题
• 起因：系统的耦合度太高、敀障丌能快速孤立、没有内部防护机制 • 后果：系统崩溃
数据倾斜问题
• 起因：数据按切片分布，选择hash key 问题（KV store比较明 显）、业务数据特征造成
• 后果：性能低下、引起木桶敁应和Domino敁应
9
Shared Disk和Shared Nothing架构对比
数据库集群架构
Shared Disk
Shared Nothing
有Master
MPP数据库技术, 支撑行业大数据应用
目录
一、MPP 数据库技术 二、GBase 8a MPP Cluster 特性 三、GBase 8a MPP Cluster 电信、金融行业案例 四、大数据处理－MPP不Hadoop的混搭架构趋势
计算机二级Access理论培训-数据库设计基础
大数据与数据库技术的融合
大数据技术为数据库技术提供了新的处理模式和工 具，推动了数据库技术的创新与发展。
数据库技术在大数据领域 的应用
数据库技术为大数据的存储、处理和分析提 供了有力支持，如分布式数据库、NoSQL 数据库等。
分布式数据库技术与应用
分布式数据库的概念与特点
分布式数据库是指数据在物理上分布在网络的不同节点上，但在逻辑上属于同一个系统的数据库 。它具有数据分布性、逻辑整体性、位置透明性和复制透明性等特点。
预防性维护
定期检查数据库系统的健康状况，提 前发现并解决潜在问题，降低故障发 生的概率。
应急处理方案
制定数据库故障应急处理方案，确保 在故障发生时能够迅速响应并恢复数 据库正常运行。
数据库新技术与发展
05
趋势
大数据与数据库技术的发展
大数据技术的兴起
随着互联网、物联网等技术的快速发展，数 据量呈现爆炸式增长，大数据技术应运而生 。
采用实体-联系模型（E-R模型） 等方法，将现实世界中的事物抽 象为实体、属性和联系等概念， 构建概念模型。
逻辑模型设计
在概念模型的基础上，转换为数 据库逻辑模型，包括表、字段、 索引、关系等数据库对象的定义。
数据完整性设计
通过设定主键、外键、约束等机 制，确保数据的正确性、一致性 和完整性。
数据库物理结构设计
数据完整性维护
通过设定约束条件、触发器等机制，确保数 据的正确性和一致性。
性能监控与优化
监控数据库的运行状态和资源消耗，调整配 置参数和查询语句，提高数据库性能。
数据库性能优化与故障处理
性能优化策略
优化数据表结构、索引设计、查询语 句等，提高数据库查询效率。
02 关系数据库的基本理论
2.2.4 关系系统
2．关系系统的分类 按照E.F.Codd的思想，可以把关系系统分 类如下： （1）最小关系系统 （2）关系上完备的系统 （3）全关系系统
2.2.4 关系系统
3．全关系系统的12条基本准则 【准则2-0】一个关系型的DBMS必须能完全通过 它的关系能力来管理数据库。 【准则2-1】信息准则。 【准则2-2】保证访问准则。 【准则2-3】空值的系统化处理。 【准则2-4】基于关系模型的动态的联机数据字典。 【准则2-5】统一的数据子语言准则。
第2章 关系数据库的基本理论
关系数据库系统具有独特的风格，概括起 来有以下五个特点。
（1）简单明了的数据模型。 （2）具有严谨的理论基础。 （3）实体表示方法和实体之间联系的表示 方法一致。 （4）处理多对多的联系方便。 （5）使用的关系数据语言功能强大。
2.1 关系模型概述
关系模型是关系数据库的基础。关系模型由数据 结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成。 2.1.1 关系数据结构
其中，姓名、职称、X称为域名，姓名域和职称域各有4个值， X域有2个值，一般称它们的基数分别为4、4、2。
2.2.1 数学定义
【 定 义 2-2】 给 定 一 组 域 D1,D2,…,Dn ， 则 D1×D2×…×Dn ＝ ｛ (d1,d2,…,dn) ｜ d1∈Di ， i ＝ 1,2,…,n ｝ 称 为 D1,D2,…,Dn 的 笛卡尔积。其中每个(d1,d2,…,dn)叫做一个n元组，元组中的 每个di是Di域中的一个值，称为一个分量。
表达（或描述）关系操作的关系数据语言 可以分为三类，具体分类情况如下：
2.1.2 关系操作
（1）关系代数 关系代数是用对关系的运算来表达查询要
求的方式。 （2）关系演算
6.2节 数据库系统概述——同济大学(计算机)课件PPT
1250002 庄前 女 Yes 物理
82-09-21
1250101 丁保华 男 No
数学
81-04-18
1250102 姜沛棋 女 No
数学
81-12-02
1250103 张智忠 男 No
数学
80-08-06
1250201 程玲 女 Yes 计算机 82-11-14
1250202 黎敏艳 女 Yes 计算机 83-02-21
160103 张智忠 男 No
数学
90-08-06 ￥240.00
160201 程玲
女 Yes 计算机 92-11-14 ￥200.00
160202 黎敏艳 女 Yes 计算机 93-02-21 ￥160.00
记录
关系（二维表）
值域：{男，女}
属性值(字段值)
8
术语 关系：一个关系一张二维表 关系模式： Students(学号，姓名，性别，党员，专业，出生年月， 助学金，照片) Scores(学号，课程，成绩) 记录：表中的一行 属性(字段)：表中的一列 关键字：某个属性可以惟一地确定记录 主键：在实际的应用中只能选择一个，一般为关键字 值域：属性的取值范围
(3) 安全性 设置用户的使用权限 在数据库被破坏时，系统可把数据库恢复到可用状态。
(4) 完整性 一些完整性检验以确保数据符合某些规则，保证数据库
中
4
传统的学生成绩表
学号 姓名 1250001 王涛
数学 英语 计算机 物理 化学 …
88 99 95
76 88 …
写作 音乐 欣赏
1250002 庄前 85 67 77
2. 数据库管理系统(DataBase Management System，DBMS) 对数据库进行管理的软件系统。如查询、更新、插入、删除
数据库系统原理
数据库系统原理数据库系统是指在计算机系统中，利用数据库管理系统(DBMS)来进行数据管理和存储的系统。
数据库系统原理是指数据库系统的基本概念、原理和技术，它是数据库系统设计和应用的理论基础。
在数据库系统原理中，涉及到数据模型、数据结构、数据库设计、查询处理、事务管理、并发控制、恢复和安全等方面的内容。
首先，数据库系统原理中的数据模型是数据库设计的基础。
数据模型是对现实世界中数据的抽象，常见的数据模型有关系模型、面向对象模型、半结构化模型等。
关系模型是最常用的数据模型，它使用表格来表示数据，具有清晰的结构和丰富的操作语言，适用于大多数应用场景。
其次，数据库系统原理中的数据结构是数据库存储和管理的基础。
数据结构是指数据在计算机中的组织方式，常见的数据结构有树、图、哈希表等。
在数据库系统中，常用的数据结构包括索引、B树、哈希表等，它们能够高效地支持数据的插入、删除和查找操作。
数据库设计是数据库系统原理中的重要内容，它包括概念设计、逻辑设计和物理设计三个阶段。
概念设计是对数据需求和业务规则进行建模，逻辑设计是将概念模型转化为关系模型，物理设计是选择存储结构和优化性能。
查询处理是数据库系统原理中的核心内容，它包括查询优化和查询执行两个阶段。
查询优化是指通过选择合适的查询执行计划来提高查询性能，查询执行是指按照查询执行计划来获取查询结果。
数据库系统通过索引、统计信息和优化器等手段来提高查询性能。
事务管理是数据库系统原理中的重要内容，它是保证数据库一致性和可靠性的基础。
事务是数据库操作的最小执行单元，它具有原子性、一致性、隔离性和持久性四个特性。
数据库系统通过锁、并发控制和恢复机制来实现事务管理。
并发控制是数据库系统原理中的关键内容，它是保证多个事务同时执行时数据库一致性的基础。
并发控制通过锁、多版本并发控制和时间戳等机制来避免事务之间的冲突和混乱，保证数据库的正确性。
恢复和安全是数据库系统原理中的重要内容，它是保证数据库系统可靠性和稳定性的基础。
02《数据库》第二章关系数据模型 #
• 记为 <条件F>(关系R)={t|t ∈R ∧F(t)=“真”}
• 结果关系的所有属性都是原关系的属性。 • 结果关系的所有元组都是原关系的元组。
• 例如：在学生表中将98管理班同学全部
学号 找出姓来名 。 出生年月 性别 班级
0001 • 李伟 <班19级80=.1‵2.0938管男理′>(学9生8管表理)
性、参照完整性和用户定义的完整性。 • 实体完整性：主码的任何属性值都不能为空。 • 参照完整性：若A是基本关系R1的外码。它与
基本关系R2的主码K相对应，则R1中每个元组 在A上的值必须为以下情况之一。 • 等于R2中某个元组的主码值。 • 取空值（A的每个属性值均为空值）。
• 例如：职工关系（职工号，姓名，…部门编号） 和部门关系（部门编号，部门名称，…）。
班级 98管理 98管理 98管理 98管理
学号 课程号 成绩
0001 01
85
0001 02
70
0003 01
80
0003 02
90
• 自然连接 • （学生表）（成绩表）
学号 姓名 0001 李伟 0001 李伟 0003 赵兰 0003 赵兰
出生年月 性别 1980.12.03 男 1980.12.03 男 1979.05.26 女 1979.05.26 女
《数据库技术原理与应用》
章、关系数据模型基础理论
TEL: Email:
本章教学内容
一、关系模型的基本概念 二、关系代数 三、关系演算 四、查询优化 五、关系系统
一、关系模型的基本概念
1、关系模型的数学定义： 关系模型是建立在数学理论基础上的。 定义（1）域：域（Domain)是值的集合
• 结果关系的所有属性都是原关系的属性。 • 结果关系的所有元组都是原关系的元组。
• 例如：在学生表中将98管理班同学全部
学号 找出姓来名 。 出生年月 性别 班级
0001 • 李伟 <班19级80=.1‵2.0938管男理′>(学9生8管表理)
性、参照完整性和用户定义的完整性。 • 实体完整性：主码的任何属性值都不能为空。 • 参照完整性：若A是基本关系R1的外码。它与
基本关系R2的主码K相对应，则R1中每个元组 在A上的值必须为以下情况之一。 • 等于R2中某个元组的主码值。 • 取空值（A的每个属性值均为空值）。
• 例如：职工关系（职工号，姓名，…部门编号） 和部门关系（部门编号，部门名称，…）。
班级 98管理 98管理 98管理 98管理
学号 课程号 成绩
0001 01
85
0001 02
70
0003 01
80
0003 02
90
• 自然连接 • （学生表）（成绩表）
学号 姓名 0001 李伟 0001 李伟 0003 赵兰 0003 赵兰
出生年月 性别 1980.12.03 男 1980.12.03 男 1979.05.26 女 1979.05.26 女
《数据库技术原理与应用》
章、关系数据模型基础理论
TEL: Email:
本章教学内容
一、关系模型的基本概念 二、关系代数 三、关系演算 四、查询优化 五、关系系统
一、关系模型的基本概念
1、关系模型的数学定义： 关系模型是建立在数学理论基础上的。 定义（1）域：域（Domain)是值的集合
数据库规范化理论课件
对于大型数据库，可以考虑分区和分片来提高数 据库的性能。这包括将数据分散到不同的物理位 置、使用分布式数据库等。
监控和调整数据库性能
定期监控和调整数据库性能，以确保其正常运行 。这包括监控CPU使用率、磁盘IO等指标，以及 调整数据库参数等。
07
数据库规范化理论 总结
数据库规范化的意义与作用
提高数据一致性和完整性
Boyce-Codd范式的定义与性质
要点一
定义
要点二
性质
Boyce-Codd范式（BCNF）是关系数据库的规范化理论中 的一种，它基于第三范式（3NF）进行进一步规范化。在 BCNF中，所有非主键列必须完全依赖于主键，而不能依赖 于非主键列。
BCNF是第三范式（3NF）的子集，因此满足3NF的数据库 也一定满足BCNF。同时，BCNF是关系数据库的最高规范 化级别之一，它确保了数据的冗余和一致性。
第三范式的优点与局限性
第三范式的优点
第三范式具有以下优点
减少数据冗余
第三范式要求每个字段都必须依赖于主键，而不 是依赖于其他字段，从而减少了数据冗余。
提高数据一致性
第三范式要求每个字段都必须依赖于主键，从而 提高了数据的一致性。
第三范式的优点与局限性
简化数据库管理
第三范式的表结构更加简洁和清晰，便于维护和管理。
第一范式的优点与局限性
第一范式的局限性
可能导致数据冗余：由于第一范式要求每列都是不可再分的最小数据单元，因此在某些情况下可能会产 生大量的数据冗余。
可能影响查询效率：由于每列都是最小的数据单元，因此在查询时可能需要使用更多的条件语句来过滤 数据，从而影响了查询效率。
03
第二范式（2NF）
第二范式的定义与性质
监控和调整数据库性能
定期监控和调整数据库性能，以确保其正常运行 。这包括监控CPU使用率、磁盘IO等指标，以及 调整数据库参数等。
07
数据库规范化理论 总结
数据库规范化的意义与作用
提高数据一致性和完整性
Boyce-Codd范式的定义与性质
要点一
定义
要点二
性质
Boyce-Codd范式（BCNF）是关系数据库的规范化理论中 的一种，它基于第三范式（3NF）进行进一步规范化。在 BCNF中，所有非主键列必须完全依赖于主键，而不能依赖 于非主键列。
BCNF是第三范式（3NF）的子集，因此满足3NF的数据库 也一定满足BCNF。同时，BCNF是关系数据库的最高规范 化级别之一，它确保了数据的冗余和一致性。
第三范式的优点与局限性
第三范式的优点
第三范式具有以下优点
减少数据冗余
第三范式要求每个字段都必须依赖于主键，而不 是依赖于其他字段，从而减少了数据冗余。
提高数据一致性
第三范式要求每个字段都必须依赖于主键，从而 提高了数据的一致性。
第三范式的优点与局限性
简化数据库管理
第三范式的表结构更加简洁和清晰，便于维护和管理。
第一范式的优点与局限性
第一范式的局限性
可能导致数据冗余：由于第一范式要求每列都是不可再分的最小数据单元，因此在某些情况下可能会产 生大量的数据冗余。
可能影响查询效率：由于每列都是最小的数据单元，因此在查询时可能需要使用更多的条件语句来过滤 数据，从而影响了查询效率。
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第二范式（2NF）
第二范式的定义与性质
全套课件-Access数据库应用基础教程(第四版)_完整
第5页
1.1.1 数据与数据处理
• 信息与数据：信息是各种数据所包含的意义，数据则是负 载信息的物理符号
• 数据处理：是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工 和传播的一系列活动的总和。
第6页
1.1.2 数据库
• 数据库：数据库(Database，DB)就是数据的集合，例如， 日常生活中，我们用笔记本记录亲朋好友的联系方式，将 他们的姓名、地址、电话等信息都记录下来。这个“通讯 录”就是一个最简单的“数据库”。
➢ 关系模型：关系模型(Relational Model)是用二维表格结构来表示实体及实体之间 联系的数据模型。
第20页
主要内容
1.1 数据库相关的概念 1.2 数据库系统的体系结构 1.3 数据模型 1.4 关系数据库 1.5 关系代数 1.6 规范化理论 1.7 数据库语言 1.8 数据库设计 1.9 本章小结
➢ DBMS的功能： ➢ 数据库定义功能。 ➢ 数据存取功能。 ➢ 数据库运行管理功能。 ➢ 数据库的建立和维护功能。 ➢ 数据通信功能。
• DBMS的组成：
➢ 语言编译处理程序。 ➢ 系统运行控制程序。 ➢ 系统建立、维护程序。 ➢ 数据字典。
第10页
1.1.6 数据库应用系统(DBAS)
• 数据库应用系统(Database Application System，DBAS)，是 指在DBMS的基础上，针对一个实际问题开发出来的面向 用户的系统。如网上银行就是一个数据库应用系统，用户 通过登录网上银行，可以查询自己的账户余额，还可以进 行转账汇款等操作。
第17页
1.3.1 概念模型
概念模型是对客观事物及其联系的抽象，用于信息世界的 建模。
• 实体与实体集：实体是现实世界中可区别于其他对象的“事件”或物 体。实体集是具有相同类型及共享相同性质(属性)的实体集合。
1.1.1 数据与数据处理
• 信息与数据：信息是各种数据所包含的意义，数据则是负 载信息的物理符号
• 数据处理：是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工 和传播的一系列活动的总和。
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1.1.2 数据库
• 数据库：数据库(Database，DB)就是数据的集合，例如， 日常生活中，我们用笔记本记录亲朋好友的联系方式，将 他们的姓名、地址、电话等信息都记录下来。这个“通讯 录”就是一个最简单的“数据库”。
➢ 关系模型：关系模型(Relational Model)是用二维表格结构来表示实体及实体之间 联系的数据模型。
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主要内容
1.1 数据库相关的概念 1.2 数据库系统的体系结构 1.3 数据模型 1.4 关系数据库 1.5 关系代数 1.6 规范化理论 1.7 数据库语言 1.8 数据库设计 1.9 本章小结
➢ DBMS的功能： ➢ 数据库定义功能。 ➢ 数据存取功能。 ➢ 数据库运行管理功能。 ➢ 数据库的建立和维护功能。 ➢ 数据通信功能。
• DBMS的组成：
➢ 语言编译处理程序。 ➢ 系统运行控制程序。 ➢ 系统建立、维护程序。 ➢ 数据字典。
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1.1.6 数据库应用系统(DBAS)
• 数据库应用系统(Database Application System，DBAS)，是 指在DBMS的基础上，针对一个实际问题开发出来的面向 用户的系统。如网上银行就是一个数据库应用系统，用户 通过登录网上银行，可以查询自己的账户余额，还可以进 行转账汇款等操作。
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1.3.1 概念模型
概念模型是对客观事物及其联系的抽象，用于信息世界的 建模。
• 实体与实体集：实体是现实世界中可区别于其他对象的“事件”或物 体。实体集是具有相同类型及共享相同性质(属性)的实体集合。