第6.1章 数据库的并发控制机制
《数据库技术及应用》课程教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《数据库技术及应用》课程教学大纲一、课程简介本课程是计算机类专业必修的专业课程。
关系数据库是当今数据库技术的主流，本课程以关系数据库为核心，全面概述了数据库系统的基本概念、基本原理和基本技术。
内容覆盖了数据管理技术的进展和特点、数据库系统的组成、数据库的三级模式结构、数据模型的组成和分类、关系模型、SQL语言（含数据库完整性的实现）、索引和视图、数据库安全性、事务的并发控制和恢复、规范化设计理论、ER模型和数据库设计等。
面对21世纪互联网应用所产生的海量数据和巨大点击量，关系型数据库技术显得有些力不从心，这助推了更注重大数据存储和高并发交互响应的NoSQL数据库技术的诞生。
本课程概要介绍NoSQL数据库技术的概念与特点、存储模式、基本操作和应用场景。
数据库技术是信息处理技术中的核心和关键技术，也是一切信息系统的基础。
本课程采用基本理论与实际应用相结合的原则，在注重理论性、系统性和科学性的同时，结合目前最流行的数据库管理系统（SQL Server 2014和MongoDB）对照讲述数据库的基本技术与应用。
通过Python数据处理技术的学习，训练运用数据库技术解决实际应用问题的知识、素质和能力，为后继课程的学习和今后的工作奠定重要基础。
二、课程目标1、掌握数据库技术的基本概念、原理、方法和技术；2、掌握SQL语言查询和编程的基本技术，具备SQL语言编程能力；3、掌握一个典型的RDBMS（如SQL Server）数据库安全性管理、事务并发控制以及数据库备份和恢复的基本技能；4、掌握关系数据库规范化设计理论和ER模型基本方法，具备独立思考设计数据库的能力；5、初步掌握使用Python语言连接SQL Server数据库的方法，培养学生应用数据库技术解决实际问题的思维方法与基本能力；6、初步掌握自主学习方法，能够阅读并理解数据库相关文献，不断拓展知识面，更新知识结构，从而了解数据库技术的最新发展。
数据库原理及应用教程电子教案
数据库原理及应用教程电子教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概述介绍数据库的基本概念、特点和作用解释数据库、数据库管理系统、数据库系统的区别与联系1.2 数据模型介绍数据模型的概念和作用讲解常见的数据模型，如实体-关系模型、关系模型等1.3 数据库设计讲解数据库设计的基本步骤和方法介绍实体-关系模型到关系模型的转换方法第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述解释关系数据库的概念和特点讲解关系数据库的组成和结构2.2 关系操作介绍关系代数和SQL的基本操作讲解关系的插入、删除、查询等操作2.3 关系完整性讲解实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性约束的概念和作用第三章：SQL语言3.1 SQL概述解释SQL语言的概念和作用讲解SQL语言的基本语法和组成3.2 数据定义讲解使用SQL语言创建、修改和删除表的操作3.3 数据操纵讲解使用SQL语言进行数据插入、删除和查询的操作第四章：数据库查询优化4.1 查询优化概述解释查询优化的概念和作用讲解查询优化的一般方法和策略4.2 查询优化技巧讲解如何使用索引、分区等技术来优化查询性能4.3 查询优化工具和策略介绍常用的查询优化工具和策略，如查询重写、代价估计等第五章：数据库安全与保护5.1 数据库安全概述讲解数据库安全的重要性介绍数据库安全的基本概念和技术5.2 访问控制讲解用户权限管理和角色权限控制的方法和策略5.3 数据库备份与恢复讲解数据库备份、恢复的方法和策略第六章：数据库事务管理6.1 事务概述解释事务的概念、特点和作用讲解事务的四大属性：ACID6.2 事务管理讲解事务的提交、回滚和保留点等操作介绍事务管理的方法和策略6.3 并发控制讲解并发控制的概念和作用介绍并发控制的方法和技术，如锁、乐观并发控制等第七章：数据库性能调优7.1 性能调优概述讲解数据库性能调优的概念和作用介绍性能调优的一般方法和策略7.2 查询优化讲解如何通过查询优化来提高数据库性能介绍常用的查询优化技术和工具7.3 数据库参数调优讲解如何调整数据库参数来优化性能介绍常用的数据库参数调优方法和策略第八章：数据库复制8.1 复制概述解释数据库复制的作用和分类讲解主从复制、双主复制等概念8.2 复制配置与管理讲解如何配置和管理工作站复制介绍复制监控和故障排除的方法8.3 数据同步与故障转移讲解数据同步的策略和方法讲解故障转移的策略和方法第九章：数据库并发控制9.1 并发控制概述解释并发控制的概念和作用讲解并发控制的目标和挑战9.2 锁机制讲解锁的概念、类型和操作介绍锁的实现方法和策略9.3 乐观并发控制讲解乐观并发控制的概念和原理介绍乐观并发控制的方法和策略第十章：数据库一致性与故障恢复10.1 一致性概述讲解数据库一致性的概念和作用介绍一致性的实现方法和策略10.2 故障恢复概述解释故障恢复的概念和作用讲解故障恢复的方法和策略10.3 事务日志和备份讲解事务日志的概念和作用讲解数据库备份、恢复的方法和策略第十一章：数据库设计和范式理论11.1 数据库设计原则讲解数据库设计的原则和步骤介绍实体-关系模型和关系模型的设计方法11.2 范式理论解释第一范式、第二范式、第三范式以及BCNF范式的概念和作用讲解如何将关系数据库进行规范化处理11.3 数据库设计案例分析通过案例分析讲解数据库设计的过程和方法第十二章：Web数据库技术12.1 Web数据库概述讲解Web数据库的概念和特点介绍Web数据库的架构和应用场景12.2 PHP与数据库交互讲解PHP访问数据库的基本方法介绍PHP数据库连接函数和SQL语句的编写12.3 AJAX与数据库交互讲解AJAX技术的基本概念和作用介绍如何使用AJAX与数据库进行交互第十三章：XML数据库13.1 XML数据库概述讲解XML数据库的概念和特点介绍XML数据库的存储和查询方法13.2 XML数据操作讲解XML数据的插入、更新和删除操作介绍XML数据的查询和索引方法13.3 XML数据库应用案例分析通过案例分析讲解XML数据库的应用和优势第十四章：大数据与NoSQL数据库14.1 大数据概述讲解大数据的概念、特征和挑战介绍大数据技术的应用场景和解决方案14.2 NoSQL数据库概述解释NoSQL数据库的概念和分类讲解NoSQL数据库的优势和局限性14.3 NoSQL数据库技术讲解流行的NoSQL数据库技术，如MongoDB、Cassandra等第十五章：数据库未来发展趋势15.1 数据库技术发展概述讲解数据库技术的发展历程和趋势介绍新型数据库技术的特点和应用场景15.2 分布式数据库讲解分布式数据库的概念和架构介绍分布式数据库的优势和挑战15.3 云计算与数据库讲解云计算与数据库的关系和应用介绍云计算数据库的架构和特点重点和难点解析本文主要介绍了数据库原理及应用教程的内容，包括数据库基础知识、关系数据库、SQL语言、数据库查询优化、数据库安全与保护、数据库事务管理、数据库性能调优、数据库复制、数据库并发控制、数据库一致性与故障恢复、数据库设计和范式理论、Web数据库技术、XML数据库、大数据与NoSQL数据库以及数据库未来发展趋势等十五个章节。
数据库系统概论教案
数据库系统概论教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、信息、知识与数据之间的关系1.2 数据模型介绍实体-联系模型、关系模型、层次模型和网状模型等解释数据模型的概念和作用1.3 数据库系统的结构介绍数据库系统的三级模式结构：外模式、模式和内模式解释数据库管理系统(DBMS)的概念和功能第二章：关系数据库理论2.1 关系模型介绍关系模型的基本概念：关系、属性、元组和域解释关系代数和元组关系演算的概念2.2 关系的完整性约束介绍实体完整性、参照完整性和用户定义完整性解释完整性约束的作用和意义2.3 数据库设计介绍需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等阶段解释数据库设计的方法和步骤第三章：SQL语言3.1 SQL概述介绍SQL语言的概念、特点和应用范围解释SQL语言的基本语法和操作3.2 数据定义语言介绍创建表、修改表和删除表的SQL语句解释数据类型、主键、外键和索引的概念3.3 数据操纵语言介绍插入、删除、更新和查询数据的SQL语句解释聚合函数、分组和排序等概念第四章：数据库查询优化4.1 查询优化概述介绍查询优化的目的和重要性解释查询优化的方法和策略4.2 查询优化技术介绍基于规则的优化和基于成本的优化等方法解释查询优化中的代价估算和执行计划等概念4.3 索引和查询优化介绍索引的概念、分类和作用解释索引的创建、维护和优化策略第五章：事务管理5.1 事务概念介绍事务的定义、属性（ACID）和类型解释事务的作用和意义5.2 事务管理机制介绍并发控制和一致性维护的机制解释锁定、死锁和事务隔离级别等概念5.3 事务编程介绍使用编程语言实现事务的方法解释事务的提交、回滚和恢复等操作第六章：数据库安全与保护6.1 数据库安全概述介绍数据库安全的重要性解释数据库安全策略和威胁类型6.2 访问控制介绍自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC）解释角色Based 访问控制（RBAC）和属性基访问控制（ABAC）6.3 加密技术介绍对称加密和非对称加密的概念解释哈希函数和数字签名在数据库安全中的应用第七章：数据库备份与恢复7.1 备份策略介绍完全备份、差异备份和增量备份等备份策略解释备份的频率和时间点选择7.2 恢复机制介绍恢复基点和恢复策略解释使用备份文件进行数据恢复的步骤和注意事项7.3 灾难恢复介绍灾难恢复计划和数据中心的地理位置选择解释镜像站点和负载均衡在灾难恢复中的应用第八章：数据库性能调优8.1 性能调优概述介绍性能调优的目标和重要性解释性能调优的方法和策略8.2 查询优化介绍查询优化的方法和工具解释如何使用查询分析器分析查询执行计划8.3 系统参数调优介绍数据库系统参数的概念和作用解释如何调整系统参数以提高数据库性能第九章：分布式数据库系统9.1 分布式数据库概念介绍分布式数据库的定义和特点解释分布式数据库系统的架构和组件9.2 数据分布策略介绍垂直分区和水平分区的概念解释数据本地化和数据复制在分布式数据库中的应用9.3 分布式查询处理介绍分布式查询处理的挑战和解决方案解释分布式查询优化和数据一致性维护的策略第十章：数据库新技术与发展趋势10.1 云计算与数据库介绍云计算的概念和数据库在云计算中的应用解释云数据库服务的特点和优势10.2 大数据与数据库介绍大数据的概念和数据库在大数据处理中的应用解释NoSQL数据库和NewSQL数据库的特点和优势10.3 与数据库介绍的概念和数据库在中的应用解释数据库智能化和自动化查询推荐的概念重点和难点解析重点环节一：关系模型的基本概念和关系代数、元组关系演算补充和说明：关系模型是数据库理论的核心，掌握关系模型的基本概念是理解数据库操作的基础。
数据库管理系统课程设计
数据库管理系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数据库管理系统的基本概念，掌握数据库的基本结构；2. 学会使用SQL语言进行数据库的基本操作，包括数据的增、删、改、查；3. 了解数据库设计的基本原则，掌握实体-关系模型和关系模型的基本应用；4. 掌握数据库的安全性和一致性控制方法。
技能目标：1. 能够独立使用数据库管理系统建立、管理和维护数据库；2. 能够运用SQL语言进行复杂的数据查询和操作；3. 能够根据实际需求进行简单的数据库设计和优化；4. 能够分析和解决数据库应用中的一般性问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数据库管理系统学科的兴趣和热情，激发其主动学习的动力；2. 培养学生的团队协作精神，使其在小组讨论和项目中能够互相支持、共同进步；3. 培养学生严谨、务实的学术态度，使其具备良好的数据管理和数据处理素养；4. 通过数据库管理系统在实际案例中的应用，培养学生的社会责任感和创新意识。
二、教学内容1. 数据库基本概念：数据库、数据库管理系统、数据库系统；2. 数据模型：实体-关系模型、关系模型；3. 关系数据库：关系代数、SQL语言、数据定义、数据操纵、数据查询、视图和索引；4. 数据库设计：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施与维护；5. 数据库安全性与一致性：安全性控制、事务管理、并发控制、故障恢复；6. 数据库应用案例分析：学生信息管理系统、图书馆管理系统等。
教学内容安排与进度：第一周：数据库基本概念、数据模型；第二周：关系数据库、SQL语言；第三周：数据库设计；第四周：数据库安全性与一致性；第五周：数据库应用案例分析及小组项目实践。
教材章节及内容：第一章：数据库基本概念（1.1-1.3节）；第二章：数据模型（2.1-2.3节）；第三章：关系数据库（3.1-3.5节）；第四章：数据库设计（4.1-4.4节）；第五章：数据库安全性与一致性（5.1-5.4节）；第六章：数据库应用案例分析（6.1-6.2节）。
丁宝康数据库系统原理教材
丁宝康数据库系统原理教材内容简介《2007年版全国高等教育自学考试指定教材：数据库系统原理》是全国高等教育自学考试指导委员会组编的计算机及应用专业（独立本科段）的教材。
《2007年版全国高等教育自学考试指定教材：数据库系统原理》详细介绍了数据库系统的基本原理、方法和应用技术。
内容包括：数据库系统基本概念、数据库设计和：ER模型、关系模式设计理论、关系运算、SQL语言、数据库管理、SQL Server2000简介及应用、Power Builder9.0简介及应用、数据库技术的发展。
《2007年版全国高等教育自学考试指定教材：数据库系统原理》内容丰富，概念阐述细致清楚。
《2007年版全国高等教育自学考试指定教材：数据库系统原理》中编写了丰富的例题和习题。
《2007年版全国高等教育自学考试指定教材：数据库系统原理》是自学考试有关专业的教材，也可作为从事信息领域工作的科技人员的参考书。
·查看全部>>目录第1章数据库系统基本概念1.1 数据管理技术的发展1.1.1 人工管理阶段1.1.2 文件系统阶段1.1.3 数据库阶段1.1.4 高级数据库阶段1.2 数据描述1.2.1 概念设计中的数据描述1.2.2 逻辑设计中的数据描述1.2.3 物理设计中的数据描述1.2.4 数据联系的描述1.3 数据抽象的级别1.3.1 数据抽象的过程1.3.2 概念模型1.3.3 逻辑模型1.3.4 外部模型1.3.5 内部模型1.3.6 三层模式和两级映像1.3.7 高度的数据独立性1.4 数据库管理系统（DBMS）、1.4.1 DBMS的工作模式1.4.2 DBMS的主要功能1.5 数据库系统（DBS）1.5.1 DBS的组成1.5.2 DBS的全局结构1.5.3 DBS的效益小结习题1第2章数据库设计和ER模型2.1 数据库系统生存期2.1.l规划阶段2.1.2 需求分析阶段2.1.3 概念设计阶段2.1.4 逻辑设计阶段2.1.5 物理设计阶段2.1.6 数据库的实现2.1.7 数据库的运行与维护2.2 ER模型的基本概念2.2.1 ER模型的基本元素2.2.2 属性的分类2.2.3 联系的设计2.2.4 ER模型的操作2.2.5 采用ER模型的数据库概念设计步骤2.3 关系模型的基本概念2.3.1 关系模型的基本术语2.3.2 关系的定义和性质2.3.3 三类完整性规则2.4 ER模型到关系模型的转换2.4.1 ER图转换成关系模式集的算法2.4.2 采用ER模型的逻辑设计步骤2.5 ER模型实例分析2.5.1 库存管理信息系统的ER模型及转换2.5.2 人事管理信息系统的ER模型2.5.3 住院管理信息系统的ER模型2.5.4 公司车队信息系统的ER模型2.6 增强的ER模型2.6.1 弱实体与强实体2.6.2 子类实体与超类实体小结习题2第3章关系模式设计理论3.1 关系模式的设计准则3.1.1 关系模式的冗余和异常问题3.1.2 关系模式的非形式化设计准则3.2 函数依赖3.2.1 函数依赖的定义3.2.2 FD的逻辑蕴涵3.2.3 FD的推理规则3.2.4 FD和关键码的联系3.2.5 属性集的闭包3.2.6 FD集的最小依赖集3.3 关系模式的分解特性3.3.1 关系模式的分解3.3.2 无损分解3.3.3 模式分解的优缺点3.3.4 无损分解的测试方法3.3.5 保持FD的分解3.3.6 模式分解与模式等价问题3.4 范式3.4.1 第一范式（1NF）3.4.2 第二范式（2NF）3.4.3 第三范式（3NF）3.4.4 BCNF3.4.5 分解成BCNF模式集的分解算法3.4.6 分解成3NF模式集的合成算法3.4.7 模式设计方法小结3.5 多值依赖和第四范式3.5.1 多值依赖3.5.2 关于FD和MVD的推理规则集3.5.3 第四范式（4NF）小结习题3第4章关系运算4.1 关系代数4.1.1 关系代数的五个基本操作4.1.2 关系代数的四个组合操作4.1.3 关系代数运算的应用实例4.1.4 关系代数的两个扩充操作4.2 关系演算4.2.1 元组关系演算4.2.2 域关系演算4.2.3 关系运算的安全约束和等价性4.3 关系代数表达式的优化4.3.1 关系代数表达式的优化问题4.3.2 关系代数表达式的启发式优化算法小结习题4第5章SQL语言5.1 SQL简介5.1.1 SQL发展史5.1.2 SQL数据库的体系结构5.1.3 SQL的组成5.1.4 SQL的特点5.2 SQL的数据定义5.2.1 SQL模式的创建和撤销5.2.2 SQL的基本数据类型5.2.3 基本表的创建和撤销5.2.4 索引的创建和撤销5.3 SQL的数据查询5.3.1 SELECT查询语句的基本结构5.3.2 SELECT语句完整的结构5.3.3 数据查询中的限制和规定5.3.4 条件表达式中的比较操作5.3.5 嵌套查询的改进写法5.3.6 基本表的连接操作，5.4.数据更新5.4.1 数据插入5.4.2 数据删除5.4.3 数据修改5.5 视图5.5.1 视图的创建和撤销5.5.2 对视图的操作5.6 嵌入式SQL5.6.1 嵌入式SQL的实现方式5.6.2 嵌入式SQL的使用规定5.6.3 嵌入式SQL的使用技术5.6.4 动态SQL语句5.7 存储过程与SQUPSM5.7.1 数据库存储过程与函数5.7.2 SQUPSM小结习题5第6章数据库管理6.1 事务6.1.1 事务的定义6.1.2 事务的ACID性质6.2 数据库的恢复6.2.1 典型的恢复策略6.2.2 故障类型和恢复方法6.2.3 检查点技术6.2.4 SQL.对事务的支持6.3 数据库的并发控制6.3.1 并发操作带来的三个问题6.3.2 封锁技术6.3.3 并发操作的调度6.3.4 SQL对并发处理的支持6.4 数据库的完整性6.4.1 完整性子系统6.4.2 SQL中的完整性约束6.4.3 SQ3L的触发器6.5 数据库的安全性6.5.1 安全性问题6.5.2 SQL中的安全性机制6.5.3 常用的安全性措施小结习题6第7章SQLserver2000简介及应用7.1 SQLServer2000概述7.1.1 SQLServel2000的结构和版本7.1.2 SQLServel2000的环境介绍7.1.3 工具介绍7.2 企业管理器7.2.1 数据库的操作7.2.2 表的操作7.2.3 索引7.2.4 视图7.2.5 存储过程7.2.6 触发器7.2.7 用户自定义函数7.2.8 备份恢复与导人导出……第8章Power Builder 9.0简介及应用第9章数据库技术的发展数据库系统原理自学考试大纲。
《分布式数据库原理与应用》课程教案
《分布式数据库原理与应用》课程教案第一章：分布式数据库概述1.1 课程介绍介绍分布式数据库课程的基本概念、目的和意义。
1.2 分布式数据库基本概念解释分布式数据库的定义、特点和分类。
1.3 分布式数据库系统结构介绍分布式数据库系统的常见结构及其组成。
1.4 分布式数据库系统的研究和发展概述分布式数据库系统的研究背景和发展历程。
第二章：分布式数据库的体系结构2.1 分布式数据库的体系结构概述介绍分布式数据库的体系结构及其功能。
2.2 分布式数据库的体系结构类型讲解分布式数据库的体系结构类型及其特点。
2.3 分布式数据库的体系结构设计原则探讨分布式数据库的体系结构设计原则和方法。
2.4 分布式数据库的体系结构实现技术分析分布式数据库的体系结构实现技术及其应用。
第三章：分布式数据库的数据模型3.1 分布式数据库的数据模型概述解释分布式数据库的数据模型及其重要性。
3.2 分布式数据库的分布式数据模型介绍分布式数据库的分布式数据模型及其特点。
3.3 分布式数据库的分布式数据模型设计方法讲解分布式数据库的分布式数据模型设计方法及其应用。
3.4 分布式数据库的分布式数据模型实现技术分析分布式数据库的分布式数据模型实现技术及其应用。
第四章：分布式数据库的查询处理4.1 分布式数据库的查询处理概述介绍分布式数据库的查询处理及其重要性。
4.2 分布式数据库的查询处理策略讲解分布式数据库的查询处理策略及其特点。
4.3 分布式数据库的查询优化技术分析分布式数据库的查询优化技术及其应用。
4.4 分布式数据库的查询处理实现技术探讨分布式数据库的查询处理实现技术及其应用。
第五章：分布式数据库的安全性与一致性5.1 分布式数据库的安全性概述解释分布式数据库的安全性及其重要性。
5.2 分布式数据库的安全性机制介绍分布式数据库的安全性机制及其特点。
5.3 分布式数据库的一致性概述解释分布式数据库的一致性及其重要性。
5.4 分布式数据库的一致性机制讲解分布式数据库的一致性机制及其特点。
《数据库基础与应用》课程标准
《数据库基础与应用》课程标准适用专业：计算机应用层次： ________________ 史专________________ 授课形式：____________ 全日制 ________________ 课程性质：专业必修课学时数： ________________ 64 ______________《数据库基础与应用》课程标准一、适用对象适用于全日制中专计算机应用专业学生二、课程性质与定位《数据库基础与应用》课程是计算机应用专业的一门专业必修课。
数据库系统已成为计算机科学教育中必不可少的部分，因而，牢固地掌握数据库系统知识已成为我们日常学习的核心内容。
信息时代的计算机应用人才，应当熟练掌握计算机科学技术中的数据库技术，并能够根据实际需求应用数据库系统进行数据信息管理。
数据库是数据管理的最新技术，是计算机学科的重要组成部分。
数据库技术发展迅速，其应用早已超出计算机专业的范畴，各专业领域的人们都在学习和使用数据库。
根据数据库的发展情况，本书摒弃了以往教材中不可缺少的网状数据库和层次数据库两大内容，以关系型数据库管理系统作为实例。
三、课程教学目标通过本课程的理论学习和上机实验，使学生了解现在数据库的流行趋势和先进的知识；初步掌握数据库管理系统的基本原理，数据库的基本设计方法；掌握一种流行数据库系统的基本操作方法和编程技术；重点培养学生数据库应用系统软件开发的技术和能力。
四、本课程学时安排五、课程教学内容和基本要求（按章节详细阐述）第一章：数据库概述（一）教学重点和难点1.教学重点：数据库和数据模型的基本概念数据模型的三要素概念模型的表示方法数据库技术的发展过程与研究领域数据库系统的模式结构与体系结构DBMS的功能与组成2.教学难点：数据库和数据模型的有关概念、数据库技术的发展与研究领域以及数据库系统的结构。
（二）教学内容和基本要求1.教学内容：1.1引言1.1.1数据、数据库、数据库系统和数据库管理系统的基本概念1.1.2数据管理的进展1.1.3数据库技术的研究领域1.2数据模型1.2.1数据模型的三要素1.2.2概念模型1.2.3三种主要的数据模型1.3数据库系统的结构1.3.1数据库系统的模式结构1.3.2数据库系统的体系结构1.3.3数据库管理系统2.教学目的及要求：本章主要讲述了数据库的有关概念，通过本章的学习，读者应该理解数据库的基本概念、数据库的三级模式结构和二级映像功能；知道数据模型的三要素，会画E-R图。
数据库原理及应用教案
数据库原理及应用教案第一章：数据库概述1.1 数据库基本概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、信息、知识的概念及其关系1.2 数据库系统介绍数据库系统的组成及作用讲解数据库管理系统（DBMS）的功能和特点1.3 数据库设计与管理讲解数据库设计的原则和方法介绍数据库管理的基本任务和内容第二章：数据模型2.1 数据模型的概念解释数据模型的定义和作用介绍常见的数据模型分类2.2 关系模型讲解关系模型的基本概念和特点介绍关系代数和SQL语言的基本操作2.3 实体-关系模型讲解实体-关系模型的基本概念和表示方法介绍实体-关系模型的转换方法和步骤第三章：数据库的创建与管理3.1 数据库的创建讲解数据库创建的基本步骤和注意事项介绍常用的数据库设计工具和方法3.2 数据库的打开、关闭和删除讲解如何打开、关闭和删除数据库解释相关操作的含义和作用3.3 数据库表的管理讲解数据库表的创建、修改和删除介绍表结构的设计和优化方法第四章：数据操作与查询4.1 数据的基本操作讲解数据的添加、修改和删除操作介绍相关SQL语句的编写方法4.2 数据库查询讲解查询的基本概念和分类介绍SQL查询语句的编写方法和技巧4.3 高级查询技术讲解联接、子查询、聚合函数等高级查询技术介绍如何在实际应用中运用高级查询技术第五章：数据库的安全性与完整性5.1 数据库安全性讲解数据库安全性的概念和重要性介绍SQL Server和MySQL等数据库的安全机制5.2 数据库完整性讲解数据库完整性的概念和作用介绍完整性约束的种类和实现方法5.3 数据库备份与恢复讲解数据库备份和恢复的概念和方法介绍常见的数据库备份策略和恢复场景第六章：事务管理6.1 事务的基本概念解释事务的定义、特点和重要性讲解事务的ACID属性6.2 事务控制讲解事务的控制方法，包括提交、回滚和终止介绍事务管理器的作用和事务隔离级别6.3 并发控制讲解并发控制的概念和必要性介绍常用的并发控制技术，如锁、乐观并发控制等第七章：数据库性能优化7.1 性能优化的基本概念解释数据库性能优化的目标和方法介绍性能监测和评估的工具和技术7.2 索引优化讲解索引的作用和分类介绍索引的设计和优化策略7.3 查询优化讲解查询优化的方法和技巧介绍查询优化器的工作原理和策略第八章：数据库Replication 和Partitioning 8.1 数据库复制讲解数据库复制的作用和类型介绍复制设置和维护的基本步骤8.2 数据库分区解释分区的作用和类型介绍分区表的设计和维护方法8.3 数据分区和复制的综合应用讲解如何在实际应用中结合使用数据复制和分区介绍相关的最佳实践和性能考量第九章：数据库触发器和存储过程9.1 触发器的基本概念解释触发器的定义和作用介绍触发器的类型和触发时机9.2 创建和使用触发器讲解如何创建、编辑和删除触发器介绍触发器的应用场景和示例9.3 存储过程的基本概念解释存储过程的定义和优点介绍存储过程的语法和调用方式第十章：数据库设计和范式理论10.1 数据库设计的基本原则讲解数据库设计的目标和原则介绍需求分析和逻辑设计的方法10.2 范式理论解释第一范式、第二范式和第三范式的概念讲解范式之间的关系和转换方法10.3 数据库设计实例分析分析实际数据库设计案例讲解如何应用范式理论进行数据库设计第十一章：数据库维护和备份策略11.1 数据库维护概述解释数据库维护的重要性介绍数据库维护的主要任务11.2 数据库备份策略讲解备份的类型和备份策略的选择介绍备份操作的执行和管理11.3 数据库恢复解释数据库恢复的概念和重要性讲解使用备份进行数据库恢复的步骤第十二章：数据库管理和维护的工具12.1 数据库管理工具介绍数据库管理工具的功能和种类讲解如何使用这些工具进行数据库管理和监控12.2 SQL Server Management Studio (SSMS) 讲解SSMS 的安装和界面布局介绍使用SSMS 进行数据库对象管理和维护的操作12.3 MySQL 命令行工具和图形界面工具讲解MySQL 的命令行操作介绍MySQL Workbench 等图形界面工具的使用第十三章：数据库性能监控和调优13.1 数据库性能监控解释性能监控的目标和重要性介绍性能监控的关键指标和工具13.2 数据库性能调优讲解性能调优的方法和技巧介绍使用查询优化器和其他工具进行性能调优的步骤13.3 性能调优案例分析分析实际的数据库性能问题讲解如何针对这些问题进行性能调优第十四章：数据库迁移和扩展14.1 数据库迁移讲解数据库迁移的概念和原因介绍数据库迁移的步骤和方法14.2 数据库扩展策略解释数据库扩展的目的和需求讲解数据库的水平扩展和垂直扩展方法14.3 云数据库服务介绍云数据库服务的概念和优势讲解如何使用云数据库服务进行数据库迁移和扩展第十五章：数据库安全性和合规性15.1 数据库安全性讲解数据库安全性的概念和重要性介绍数据库安全策略的制定和实施15.2 用户权限和角色管理解释用户权限和角色的概念讲解如何设置和管理用户权限和角色15.3 数据合规性解释数据合规性的含义和重要性介绍数据合规性的实现方法和最佳实践重点和难点解析重点：数据库的基本概念、数据模型的理解、数据库的创建与管理、数据操作与查询、数据库的安全性与完整性、事务管理、数据库性能优化、数据库Replication 和Partitioning、数据库触发器和存储过程、数据库设计和范式理论、数据库维护和备份策略、数据库管理和维护的工具、数据库性能监控和调优、数据库迁移和扩展、数据库安全性和合规性。
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① Xlock A 获得 ② 读A=16 ③A←A-1 写回A=15 Commit Unlock A ④
Xlock A 等待 等待 等待 等待 获得Xlock A 读A=15 A←A-1 写回A=14 Commit Unlock A
T2
没有丢失修改
⑤
1级封锁协议
T1
① Xlock A 获得 ② 读A=16 A←A-1 写回A=15 ③ ④ Rollback Unlock A
一次封锁法（续）
难于事先精确确定封锁对象 数据库中数据是不断变化的，原来不要求封 锁的数据，在执行过程中可能会变成封锁对 象，所以很难事先精确地确定每个事务所要 封锁的数据对象
解决方法：将事务在执行过程中可能要封锁 的数据对象全部加锁，这就进一步降低了并 发度。
（2）顺序封锁法
顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺 序，所有事务都按这个顺序实行封锁。
T2
③ 读A=50 读B=100 求和=150 Commit Unlock A Unlock B ④
⑤
Xlock B 等待 等待 等待 等待 等待 等待 等待 等待 获得Xlock B 读B=100 B←B*2 写回B=200 Commit Unlock B
可重复读
3级封锁协议
T1
① Xlock C 读C= 100 C←C*2 写回C=200 ②
死锁的诊断与解除（续）
解除死锁
选择一个处理死锁代价最小的事务，
将其撤消，释放此事务持有的所有的
锁，使其它事务能继续运行下去。
6.1.5 并发调度的可串行性
一、什么样的并发操作调度是正确的
二、如何保证并发操作的调度是正确的
一、什么样的并发操作调度是正确的
计算机系统对并行事务中并行操作的调度是的 随机的，而不同的调度可能会产生不同的结果。
执行更新操作，使事务 1 无法再现前一次
读
取结果。
三类不可重复读
事务1读取某一数据后： 1。事务2对其做了修改，当事务1再次读该数据时， 得到与前一次不同的值。
2. 事务2删除了其中部分记录，当事务1再次读取 数据时，发现某些记录神密地消失了。 3. 事务2插入了一些记录，当事务1再次按相同条 件读取数据时，发现多了一些记录。
6.1.1
并发控制概述
并发控制机制的任务
对并发操作进行正确调度
保证事务的隔离性
保证数据库的一致性
数据不一致实例：飞机订票系统
事务 T1 ① 读A=16 ② ③ A←A-1 写回 A=15 ④ 事务 T2
读A=16
A←A-3 写回 A=13
T1的修改被T2覆盖了！
并发操作带来的数据不一致性
后两种不可重复读有时也称为幻影现象（phantom row）
3. 读“脏”数据
事务1修改某一数据，并将其写回磁盘
事务2读取同一数据后 事务 1 由于某种原因被撤消，这时事务 1 已修改 过 的数据恢复原值
事务2读到的数据就与数据库中的数据不一致，
是不正确的数据，又称为“脏”数据。
T1
T2
① 读A=16
2. 死锁的诊断与解除
允许死锁发生
解除死锁
由DBMS的并发控制子系统定期检测系统中
是否存在死锁
一旦检测到死锁，就要设法解除
检测死锁：超时法
如果一个事务的等待时间超过了规 定的时限，就认为发生了死锁 优点：实现简单 缺点 有可能误判死锁 时限若设置得太长，死锁发生后 不能及时发现
新此数据对象。
封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术
二、基本封锁类型
DBMS通常提供了多种类型的封锁。一个事务 对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制 是由封锁的类型决定的。
基本封锁类型
排它锁（eXclusive lock，简记为X锁）
共享锁（Share lock，简记为S锁）
排它锁
顺序封锁法存在的问题
维护成本高
数据库系统中可封锁的数据对象极其众多， 并且随数据的插入、删除等操作而不断地变 化，要维护这样极多而且变化的资源的封锁 顺序非常困难，成本很高
顺序封锁法（续）
难于实现
事务的封锁请求可以随着事务的执行而动态地 决定，很难事先确定每一个事务要封锁哪些对 象，因此也就很难按规定的顺序去施加封锁。
Y
X
S -
N Y
Y Y
Y Y
Y=Yes，相容的请求 N=No，不相容的请求
6.1.3 封锁协议
在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，需要约
定一些规则：封锁协议（Locking Protocol）
何时申请X锁或S锁
持锁时间、何时释放
不同的封锁协议，在不同的程度上为并发操 作的正确调度提供一定的保证
几个事务的并行执行是正确的，当且仅当其 结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相 同。这种并行调度策略称为可串行化 （Serializable）的调度。
什么样的并发操作调度是正确的（续）
可串行性是并行事务正确性的唯一准则
例：现在有两个事务，分别包含下列操作：
排它锁又称为写锁
若事务T对数据对象A加上X锁，则只允 许T读取和修改A，其它任何事务都不能 再对A加任何类型的锁，直到T释放A上 的锁
共享锁
共享锁又称为读锁
若事务T对数据对象A加上S锁，则其它 事务只能再对A加S锁，而不能加X锁， 直到T释放A上的S锁
三、锁的相容矩阵
T2 T1
X
N
S N
6.1.4.2 死锁
T1 T2
Xlock R1 . . . . Xlock R2 . . Xlock R2 . Xlock R1 等待 等待 等待 等待 等待 . .
解决死锁的方法
两类方法
1. 预防死锁
2. 死锁的诊断与解除
1. 死锁的预防
产生死锁的原因是两个或多个事务都已 封锁了一些数据对象，然后又都请求对 已为其他事务封锁的数据对象加锁，从 而出现死等待。
2级封锁协议
T1
① Sclock A 获得 读A=50 Unlock A ② Sclock B 获得 读B=100 Unlock B ③ 求和=150
T2
T1 (续)
④Sclock A
获得 读A=50 Unlock A Sclock B 获得 读B=200 Unlock B 求和=250 (验算不对)
等待图法
用事务等待图动态反映所有事务的等待情况
事务等待图是一个有向图G=(T，U)
T为结点的集合，每个结点表示正运行的事务 U为边的集合，每条边表示事务等待的情况
若T1等待T2，则T1，T2之间划一条有向边，从T1指 向T2
并发控制子系统周期性地（比如每隔1 min） 检测事务等待图，如果发现图中存在回路，则 表示系统中出现了死锁。
例：规定数据对象的封锁顺序为A,B,C,D,E。事务T3 起初要求封锁数据对象B,C,E，但当它封锁了B,C后， 才发现还需要封锁A，这样就破坏了封锁顺序.
死锁的预防（续）
结论
在操作系统中广为采用的预防死锁的策略并
不很适合数据库的特点
DBMS在解决死锁的问题上更普遍采用的是 诊断并解除死锁的方法
预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的
条件
死锁的预防（续）
预防死锁的方法
一次封锁法 顺序封锁法
（1）一次封锁法
要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全
部加锁，否则就不能继续执行 一次封锁法存在的问题：降低并发度
扩大封锁范围 将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大
了封锁的范围，从而降低了系统的并发度
多处理机系统中，每个处理机可以运行一个 事务，多个处理机可以同时运行多个事务， 实现多个事务真正的并行运行 最理想的并发方式，但受制于硬件环境 更复杂的并发方式机制
事务并发执行带来的问题
可能会存取和存储不正确的数据，破坏 事务的隔离性和数据库的一致性
DBMS必须提供并发控制机制 并发控制机制是衡量一个 DBMS 性能的 重要标志之一
不能充分利用系统资源，发挥数据库 共享资源的特点
并发控制（续）
事务的并行执行是这些并行事务的并行操作 轮流交叉运行 是单处理机系统中的并发方式，能够减少处 理机的空闲时间，提高系统的效率
(2) 交叉并发方式（ interleaved concurrency ）
并发控制（续）
(3) 同 时 并 发 方 式 （ simultaneous concurrency）
6.1.4 活锁和死锁
封锁技术可以有效地解决并行操作的一 致性问题，但也带来一些新的问题
死锁 活锁
6.1.4.1 活锁
如何避免活锁
采用先来先服务的策略： 当多个事务请求封锁同一数据对象时 按请求封锁的先后次序对这些事务排队 该数据对象上的锁一旦释放，首先批准 申请队列中第一个事务获得锁。
T00 B←B*2 写回B=200 Commit Unlock B
不可重复读
3级封锁协议
1级封锁协议 + 事务T在读取数据R之前 必须先对其加S锁，直到事务结束才释放
3级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不 可重复读。
3级封锁协议
T1
① Slock A 读A=50 Slock B 读B=100 求和=150 ②