数据库系统课件 Lecture14.QP1

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数据库系统设计概述PPT课件

数据库系统设计概述PPT课件

总结词
概念数据模型是一种高层次的抽象表示,用于描述数据的概 念和结构。
详细描述
概念数据模型也称为数据模型或E-R模型,它以图形化的方式 表示实体、实体之间的关系以及实体的属性。常见的概念数 据模型包括实体-联系图、ER图等。
逻辑数据模型
总结词
逻辑数据模型是一种中层次的抽象表 示,用于描述数据的逻辑结构和操作 。
04
数据库系统的体系结构
单用户数据库系统体系结构
总结词
单用户数据库系统体系结构是指数据库系统只允许一个用户进行操作,数据共享性差。
详细描述
在这种体系结构下,数据库系统只配备一台计算机,所有的数据处理和存储都在同一台 计算机上完成。由于只有一个用户能够访问数据库,所以数据共享性较差,数据处理效
率较低。
根据数据存储方式的不同,数据库系统可以分为集中式数据库和分布式数据库。集中式数据库将所有 数据存储在单个高可用节点上;分布式数据库则将数据分散存储在多个节点上,以提高可扩展性和容 错性。
02
数据库系统设计
数据库系统设计的基本原则
完整性
确保数据的准确性和一 致性,满足业务规则和
约束条件。
安全性
保护数据不被未经授权 的访问、修改或破坏。
安全性
随着网络安全问题的日益突出,数据 库系统的安全性将得到更加重视,加 强数据加密和安全防护措施。
数据库系统的研究热点高效地存储和管理大规模数据是当前 数据库领域的研究热点之一。
如何快速查询大规模数据并提高查询效率 是数据库领域的研究热点之一。
数据挖掘与机器学习
分布式数据库系统
主从式数据库系统体系结构
总结词
主从式数据库系统体系结构是指数据库系统由一台主服务器和多台从服务器组成,主服务器负责处理事务,从服 务器负责存储数据。

数据库系统原理讲义课件

数据库系统原理讲义课件

01
索引类型
常见的索引类型包括B树索引、哈希索 引、位图索引等,每种索引类型都有其 适用的场景和优缺点。
02
03
索引维护
索引的维护也是非常重要的,定期对 索引进行重建和优化可以提高其性能。
数据库系统硬件优化
硬件优化概述
除了软件层面的优化外,硬件层 面的优化也是必不可少的,尤其
是对于大规模的数据库系统。
数据库性能调优
通过优化数据库设计、查询语句和物理存储等手段,提高数据库性能 的过程。
03
数据库系统操作与管理
数据库的创建与维护
数据库的创建
选择合适的数据库管理系统(如MySQL、Oracle、SQL Server等),根据需求设计数据库结构,创建数据库实 例。
数据库的维护
定期备份数据库,监控数据库性能,进行数据库优化和修复,确保数据库的正常运行。
关系数据库
关系数据库
关系完整性
一种基于关系的数据库,使用表格形式存 储数据,每个表格由行和列组成,每列代 表一个属性,每行代表一个记录。
关系数据库中数据的完整性约束,包括实 体完整性、参照完整性和用户自定义完整 性。
关系代数
关系数据库管理系统(RDBMS)
一种用于描述关系数据库操作的数学模型 ,包括选择、投影、连接等操作。
云计算
云计算技术的发展推动了数 据库技术的云化,使得数据 库服务能够更加灵活地部署 和扩展。
智能化
数据库技术正与人工智能技 术相结合,实现数据挖掘、 智能推荐等功能,提高数据 利用价值。
分布式
分布式数据库技术能够支持 大规模数据的存储和管理, 提高数据库系统的可扩展性 和可靠性。
NoSQL数据库简介
存储设备

数据库系统概述PPT课件

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19.04.2020
15
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
19.04.2020
数据不保存,不共享,无独立性, 无专用软件管理数据
数据以文件形式长期保存,由文件系统管理 数据 ,程序与数据间有一定独立性
数据结构化 ,共享性高、冗余度低 , 独立性高 ,有统一的数据控制功能
数据的安全性控制 数据的完整性控制
第1章 数据库系统概述
数据库
数据的仓库,即数据存放的地方
通讯录: 图书馆:
小数据库 可用手工管理
大型数据库 必须由计算机进行管理
科学计算
计算机三大主 要应用领域?
过程控制 数据处理
70% 利用数据库系统可
科学地组织和存储
数据,以便于高效地
19.04.2020
检索和处理
2
1.1 信息、数据、数据处理与数据管理 1.1.1 数据与信息
特点
数据存放在文件中,应用程序通过文件名来逻辑地 访问文件。
有了管理数据的软件——文件系统,文件的物理存 储由文件系统管理,文件系统还负责对文件的逻辑 结构与存储结构进行转换。
程序和数据有了一定的独立性。程序不再负责数据 存储的物理细节,因此可大大节省维护程序的工作 量,程序员也可不必过多地考虑物理细节,可把精 力集中在算法上。
数据的存取基本上以记录为单位。按文件名访问, 按记录进行存取。
19.04.2020
9
文件系统阶段:应用程序与数据的关系
程序1
数据缓冲区

内存
程序2

数据缓冲区


程序3 数据缓冲区
外存 文件1 文件2 文件3
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10

第一章数据库系统概念精品PPT课件

第一章数据库系统概念精品PPT课件
• 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和 存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和 易扩展性,可为各种用户共享。
4
2. DBMS的作用
CPU
用户请求
SELECT 学号,姓名,专业 FROM学生
存取数据
DBMS
DB
学号 姓名 专业 99021 田立平 计算机 99024 李康健 法 律 99034 葛小力 会计学 99035 顾华伟 新 闻
5
3. DBMS 的基本功能 CPU
数据定义
定义数据库结构和存储结构; 定义数据库中数据之间的联系; 定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等
数据操作
完成对数据库中数据的操作:输入、查询、插入、删除、修 改等;
6
3. DBMS 的基本功能(续) CPU
• 数据库运行的管理 • 完成对数据库的安全性控制/完整性控制/并
• 数据库系统的优点
– 在数据字典中存储数据结构和数据之间的联系; – 在建立数据库时,只需要简单地定义数据的逻辑结构,
不必定义数据的物理结构和编写程序; – 可自动将用户输入的逻辑数据转换成物理数据; – DBMS中通过封锁和授权机制,确保数据库的安全性和
保密性; – 能够实现数据共享,支持多个用户的数据存取;、 – 具有数据备份和数据恢复的能力,保证数据的可靠性; – 提供完整性约束功能,可以控制数据冗余和消除潜在
的数据不一致问题; – 提供功能强大的结构化查询语言SQL。
16
1.4 数据模型
CPU
理解两个概念:
模型
数据模型
17
模型的定义
CPU
在韦伯斯特词典中把模型定义成 “对不能直接观察的事物进行形象 的描述和模拟”。

《数据库系统原理》课件

《数据库系统原理》课件
确保引用完整性,即外键的值必须是所引用表中存在的记录。
域完整性约束
确保数据的合法性,如非空约束、数据类型约束等。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
数据库系统查询语言SQL
总结词:了解SQL的基本语法和功能是使用SQL进行数据库操作的基础。
VS
SQL的数据更新功能允许用户修改数据库表中的现有数据。
随着互联网和大数据技术的发展,出现了分布式数据库、NoSQL数据库、实时数据库等新一代数据库技术。
新一代数据库技术
数据模型是描述数据、数据关系和数据操作的抽象表示,是数据库系统的核心组成部分。
数据模型
关系数据库是使用关系数据模型组织的数据库,是最常见的数据库类型之一。
关系数据库
数据库模式是数据库中数据的逻辑结构,包括数据类型、数据关系和完整性约束等。
数据库系统提供数据完整性机制,确保数据的准确性和可靠性。
早期的计算机系统通过人工管理数据,缺乏有效的数据组织和检索手段。
人工管理阶段
随着计算机技术的发展,出现了文件管理系统,实现了数据的集中存储和检索。
文件管理阶段
随着关系数据库技术的发展,出现了数据库管理系统,实现了数据的结构化存储和高效检索。
数据库管理系统阶段
03
02
01
事务隔离
锁机制
乐观并发控制
03
恢复策略
根据数据备份和日志记录,制定合适的恢复策略,确保数据库能够快速恢复正常运行。
01
数据备份
定期对数据库进行备份,以便在数据丢失或损坏时能够恢复数据。
02
日志记录
记录数据库的变更日志,以便在数据出现问题时能够回溯和恢复数据。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA

《数据库系统基础 》课件

《数据库系统基础 》课件
式的新型数据库技术。
列式存储数据库
采用列式存储方式,提高数据压缩比 和查询效率,适用于大数据处理和分
析。
时序数据库
专门用于存储和管理时间序列数据, 支持高效的数据插入、查询和聚合操 作。
全文搜பைடு நூலகம்引擎
集成全文搜索功能,支持文本数据的 快速检索和分析,提高信息检索的准 确性和效率。
THANKS
[ 感谢观看 ]
键值存储数据库
以键值对形式存储数据,如Redis。
文档存储数据库
以文档形式存储数据,如MongoDB。
列存储数据库
以列族形式存储数据,如HBase。
图形存储数据库
以节点和边形式存储数据,如Neo4j。
非关系型数据库的应用场景
内容缓存系统
用于快速读取大量数据,如电 商网站商品缓存。
大数据处理
处理大量非结构化数据,如社 交媒体数据分析。
总结词:关系型数据库的设计原则、方法
关系型数据库设计是数据库系统开发的核心环节,主要涉及概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。设计时应遵循规 范化理论,避免数据冗余和操作异常,提高数据的一致性和完整性。
关系型数据库的SQL语言
总结词:SQL语言的基本语法、功能 、应用
VS
SQL(Structured Query Language )是用于管理关系型数据库的标准编 程语言。它提供了查询、插入、更新 、删除等操作数据的方法,以及管理 数据库对象(如表、视图、索引等) 的功能。了解和掌握SQL语言是关系 型数据库应用开发和管理的基础。
智能化
数据库系统将集成更多的智能化功能,如自适应优化、智能推荐和智 能分析等,以提高数据管理和应用的效率。
安全性
随着网络安全威胁的不断增加,数据库系统的安全性将更加受到重视 ,将采用更加先进的安全技术和措施来保护数据的安全和隐私。

数据库系统学习内容ppt课件-PPT课件

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计算机系统的观点对数据建模。
数据模型 主要包括网状模型、层次模型、
关系模型等。
数据模型 (续)

客观对象的抽象过程---两步抽象
现实世界中的客观对象抽象为概念模型; 把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
概念模型是现实世界到机器世界的 一个中间层次。
数据模型的组成要素


数据结构
数据操作
数据管理技术的产生和发展(续)
文件系统阶段特点: 1)数据可长期保存 2)由文件系统管理数据 3)数据共享性差,冗余度大 4)数据独立性差
数据管理技术的产生和发展(续)
数据库系统阶段特点: 1)数据结构化 2)数据的冗余度小,共享度高,易扩展 3)数据独立性高 4)数据由DBMS统一管理和控制
数据库技术的研究领域


数据库管理系统软件的研制
数据库设计 数据库理论
数据库管理系统软件的研制


DBMS核心
一组相互联系的软件系统
工具软件 中间件
数据库设计


数据库设计方法
设计工具 设计理论 数据模型和数据建模
数据库理论

关系的规范化理论
关系数据理论

课后问题

问题:现实世界中的事物及其联系,如 何抽象表示成数据库中的数据及其关系 呢?

基本概念(续)

数据库管理系统(DBMS):是专门用于对数据库中 的数据资源进行统一管理和控制的计算机系统软件。 主要功能: 1)数据定义 2)数据组织、存储、管理 3)数据操纵 4)数据库的事务管理、运行管理 5)数据库的建立和维护 6)其他
基本概念(续)

数据库系统(DBS):指在计算机系统中 引入数据库后的系统,一般由数据库、数 据库管理系统(及其开发工具)、应用系 统和数据库管理员构成。

数据库系统PPT课件

数据库系统PPT课件

数据库系统的性能优化
查询优化
对数据库查询进行优化,包括索引设计、查询语句优化等, 提高查询速度和效率。
硬件优化
根据数据库系统的负载和性能需求,对硬件资源进行合理 配置和优化,包括内存、CPU、存储等。
系统监控与调优
对数据库系统进行实时监控,发现性能瓶颈并进行调优,确保 数据库系统在高负载情况下仍能保持稳定和高效运行。
数据库系统将数据组织 成有逻辑关系的结构化 形式,方便用户进行查 询、更新和管理。
数据库系统允许多个用 户同时访问和操作数据 ,实现数据共享,提高 数据利用率。
数据库系统通过数据模 型和数据管理技术,使 数据与应用程序相互独 立,减少数据冗余和数 据不一致性。
数据库系统提供数据加 密、权限控制等安全机 制,确保数据不被非法 访问和篡改。
逻辑设计
逻辑模型转换
将概念模型转换为逻辑模型,如关系模型。
逻辑优化
根据数据库性能和功能需求,对逻辑模型进行优化。
物理设计
存储结构
设计数据库的物理存储结构,包括文件组织、存储路径等。
索引策略
根据查询需求,设计合适的索引策略以提高查询效率。
数据库实施与维护
数据导入与迁移
将数据从旧系统迁移到新设计的数据库系统中。
公共服务的开展。
02 数据库系统的基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种,用于描述现实世界事物以 及事物之间的关系,常见的有实体-关系模 型和ER模型。
逻辑模型
数据模型的一种,用于描述数据结构、数据操作和 数据约束,常见的有层次模型、网状模型和关系模 型。
物理模型
数据模型的一种,用于描述数据存储和数据 访问方式,包括数据存储结构、数据存储路 径、数据访问方法等。
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Simple Selections
s R.attr op value ( R)
SELECT * FROM Reserves R WHERE R.rname < ‘C%’
Hale Waihona Puke • How best to perform? Depends on: – what indexes are available – expected size of result
Our options …
• With index on selection attribute: 1. Use index to find qualifying data entries 2. Retrieve corresponding data records
Total cost = cost of step 1 + cost of step 2 – For “reserves”, if selectivity = 10% (100 pages, 10000 tuples):
Relational Operations
• We will consider how to implement:
– Selection ( s ) Select a subset of rows. – Projection ( ) Remove unwanted columns.
– Join ( ) Combine two relations.
• Then, as needed: – Apply the GROUP BY clause – Apply the HAVING clause

tables
– Apply any projections and output expressions
– Apply duplicate elimination and/or ORDER BY
– e.g., can speed up 1,000,000x over naïve approach • Main weapons are:
1. clever implementation techniques for operators 2. exploiting relational algebra “equivalences” 3. using statistics and cost models to choose among these.
– Set-difference ( - ) Tuples in reln. 1, but not in reln. 2. – Union ( ) Tuples in reln. 1 and in reln. 2.
• Q: What about Intersection?
Schema for Examples
Sailors (sid: integer, sname: string, rating: integer, age: real) Reserves (sid: integer, bid: integer, day: dates, rname: string)
• Similar to old schema; rname added for variations.
• Size of result approximated as
(size of R) * selectivity
– selectivity estimated via statistics – we will discuss shortly.
Our options …
• If no appropriate index exists: Must scan the whole relation cost = [R]. For “reserves” = 1000 I/Os.
Implementation of Relational Operations
R&G - Chapters 12 and 14
Introduction
• Today’s topic: QUERY PROCESSING
• Some database operations are EXPENSIVE • Can greatly improve performance by being “smart”
A Really Bad Query Optimizer
• For each Select-From-Where query block
– Create a plan that:
• Forms the cross product of the FROM clause
spredicates
• Applies the WHERE clause
Catalog Manager
Schema Statistics
The Query Optimization Game
• Goal is to pick a “good” plan
– Good = low expected cost, under cost model
– Degrees of freedom:
• Sailors: – Each tuple is 50 bytes long, 80 tuples per page, 500 pages. – [S]=500, pS=80.
• Reserves: – Each tuple is 40 bytes, 100 tuples per page, 1000 pages. – [R]=1000, pR=100.
• access methods • physical operators • operator orders
• Roadmap for this topic:
– First: implementing individual operators – Then: optimizing multiple operators
Cost-based Query Sub-System
Select *
Queries From Blah B Where B.blah = blah
Query Parser
Query Optimizer
Plan
Plan Cost
Generator Estimator
Query Plan Evaluator
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