数-据-库教学讲解课件.pptx
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1、回顾01 云计算和计算机网络02 TCP/IP03 UDP目录01 云计算和数据库02 关系型数据库03 非关系型数据库04 数据库产品05 数据中心06 实战项目MySQL安装和使用1.云计算和数据库云计算和数据库云计算需要处理海量的计算,涉及大量的数据,这些数据的管理、存储则需要数据库。云计算和数据库数据库有很多种类型,从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的使用。在信息化社会,充分有效地管理和利用各类信息资源,是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分,是进行科学研
2、究和决策管理的重要技术手段。云计算和数据库数据库中的数据指的是以一定的数据模型组织、描述和储存在一起、具有尽可能小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性的特点并可在一定范围内为多个用户共享。这种数据集合具有如下特点:云计算和数据库(1)尽可能不重复;(2)以最优方式为某个特定组织的多种应用服务;(3)数据结构独立于使用它的应用程序;(4)对数据的增、删、改、查由统一软件进行管理和控制。云计算和数据库数据库的基本结构分三个层次,反映了观察数据库的三种不同角度。以内模式为框架所组成的数据库叫作物理数据库。以概念模式为框架所组成的数据叫概念数据库。以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库。数据库不同层
3、次之间的联系是通过映射进行转换的。云计算和数据库云计算和数据库(1)物理数据层:它是数据库的最内层,是物理存储设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据,是用户加工的对象,由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。(2)概念数据层:它是数据库的中间一层,是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系,是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系,而不是它们的物理情况,是数据库管理员概念下的数据库。(3)用户数据层:它是用户所看到和使用的数据库,表示了一个或一些特定用户使用的数据集合,即逻辑记录的集合。2.关系型数据库关系型数据库在现代的计算系统上每天网
4、络上都会产生庞大的数据量,这些数据有很大一部分是由关系数据库管理系统来处理的。1970年 E.F.Codd提出的关系模型数据库的论文 A relational model of data for large shared data banks,使得数据建模和应用程序编程更加简单。数据库准则关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库,借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系组成的一个数据组织。通过应用实践证明,关系模型非常适合于用户服务器编程,是结构化数据存储在网络和商务应用的主导技
5、术。数据库准则当前主流的关系型数据库有Oracle、DB2、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、MySQL、K-DB等。关系模型是由埃德加科德(EdgarF.Codd)于1970年首先提出,由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。埃德加科德(EdgarF.Codd)提出的“科德十二定律”是数据存储的传统标准。数据库准则准则0:一个关系形的关系数据库管理系统必须能完全通过它的关系能力来管理数据库。准则1:信息准则,关系数据库管理系统的所有信息都应该在逻辑一级上用表中的值这一种方法显式的表示。准则2:保证访问准则,依靠表
6、名、主码和列名的组合,保证能以逻辑方式访问关系数据库中的每个数据项。准则3:空值的系统化处理,全关系的关系数据库管理系统支持空值的概念,并用系统化的方法处理空值。数据库准则准则4:基于关系模型的动态的联机数据字典,数据库的描述在逻辑级上和普通数据采用同样的表述方式。准则5:统一的数据子语言,一个关系数据库管理系统可以具有几种语言和多种终端访问方式,但必须有一种语言,它的语句可以表示为严格语法规定的字符串,并能全面的支持各种规则。准则6:视图更新准则,所有理论上可更新的视图也应该允许由系统更新。准则7:高级的插入、修改和删除操作,系统应该对各种操作进行查询优化。数据库准则准则8:数据的物理独立性
7、,无论数据库的数据在存储表示或访问方法上作任何变化,应用程序和终端活动都保持逻辑上的不变性。准则9:数据逻辑独立性,当对基本关系进行理论上信息不受损害的任何改变时,应用程序和终端活动都保持逻辑上的不变性。准则10:数据完整的独立性,关系数据库的完整性约束条件必须是用数据库语言定义并存储在数据字典中的。准则11:分布独立性,关系数据库管理系统在引入分布数据或数据重新分布时保持逻辑不变。准则12:无破坏准则,如果一个关系数据库管理系统具有一个低级语言,那么这个低级语言不能违背或绕过完整性准则。数据库准则实体关系模型是Peter P.S Chen在关系模型的基础上,于1976年提出的一套数据库的设计
8、工具,他运用真实世界中事物与关系的观念,来解释数据库中的抽象的数据架构。实体关系模型利用图形的方式来表示数据库的概念设计,有助于设计过程中的构思及沟通讨论。ACID原则关系型数据库需要遵循ACID规则,即原子性Atomicity、一致性Consistency、独立性Isolation、持久性Durability。ACID原则(1)原子性)原子性A(Atomicity):事务里的所有操作要么全部做完,要么都不做,事务成功的条件是事务里的所有操作都成功,只要有一个操作失败,整个事务就失败,需要回滚。如银行转账,从A账户转100元至B账户,分为两个步骤:从A账户取100元;存入100元至B账户。这两
9、步要么一起完成,要么一起不完成,如果只完成第一步,第二步失败,钱会莫名其妙少了100元。ACID原则(2)一致性)一致性C(Consistency):数据库要一直处于一致的状态,事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。例如现有完整性约束a+b=10,如果一个事务改变了a,那么必须得改变b,使得事务结束后依然满足a+b=10,否则事务失败。ACID原则(3)独立性)独立性I(Isolation):独立性是指并发的事务之间不会互相影响,如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改,只要另外一个事务未提交,它所访问的数据就不受未提交事务的影响。如现有有个交易是从A账户转100元至B账户,在这个交
10、易还未完成的情况下,如果此时B查询自己的账户,是看不到新增加的100元的。ACID原则(4)持久性)持久性D(Durability):持久性是指一旦事务提交后,它所做的修改将会永久的保存在数据库上,即使出现宕机也不会丢失。ACID原则1974年,由BOYCE和CHAMBERLIN提出的SEQUEL语言在IBM公司圣约瑟研究实验室研制的大型关系数据库管理系统SYSTEM R中使用,后来在SEQUEL的基础上发展了SQL语言。SQL语言是一种交互式查询语言,允许用户直接查询存储数据,但它不是完整的程序语言,例如它没有DO或FOR 类似的循环语句,但它可以嵌入到另一种语言中,也可以借用VB、C、JA
11、VA等语言。通过调用级接口直接发送到数据库管理系统。SQL基本上是域关系演算,但可以实现关系代数操作。SQL语言结构化查询语言(Structured Query Language,SQL)是一种基于关系数据库的语言,这种语言执行对关系数据库中数据的检索和操作。SQL语言结构化查询语言是高级的非过程化编程语言,允许用户在高层数据结构上工作。它不要求用户指定对数据的存放方法,也不需要用户了解具体的数据存放方式。所以具有完全不同底层结构的不同数据库系统,可以使用相同的结构化查询语言作为数据输入与管理的接口。结构化查询语言语句可以嵌套,这使它具有极大的灵活性和强大的功能。SQL语言SQL语言基本上独立
12、于数据库本身、使用的计算机、网络、操作系统,基于SQL的DBMS产品可以运行在从个人机、工作站到基于局域网、小型机和大型机的各种计算机系统上,具有良好的可移植性。数据库和各种产品都使用SQL作为共同的数据存取语言和标准的接口,使不同数据库系统之间的互操作有了共同的基础,进而实现异构机、各种操作环境的共享与移植。SQL语言SQL语言包含6个部分:数据查询语言数据操作语言事务处理语言数据控制语言数据定义语言指针控制语言SQL语言SQL语言(1)数据查询语言:用于从表中获得数据。保留字select是用得最多的保留字,其他常用的保留字有where,order by,group by和having。这些
13、保留字常与其他类型的SQL语句一起使用。(2)数据操作语言:用于增、删、改,包括insert,update和delete等保留字,它们分别用于添加、修改和删除表中的行。(3)事务处理语言:它的语句能确保被语句影响的表的所有行及时得以更新,包括begin transaction,commit和rollback等。SQL语言(4)数据控制语言:它的语句通过grant或revoke获得许可,确定单个用户和用户组对数据库对象的访问,还可以用grant或revoke控制对表单个列的访问。(5)数据定义语言:包括保留字create和drop,可以用在数据库中创建新表或删除表(create table 或
14、drop table),为表加入索引等。(6)指针控制语言:包括declare cursor、fetch into和update where current,用于对一个或多个表单独行的操作。3.非关系型数据库非关系型数据库随着互联网的兴起,我们可以通过第三方平台可以很容易地访问和抓取数据,用户的个人信息、社交网络、地理位置、用户生成的数据和用户操作日志已经成倍地增加。传统的关系数据库在应付这些互联网数据,特别是超大规模和高并发的动态网站产生的海量数据时,已经显得力不从心。而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。非关系型数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑
15、战,尤其是大数据应用难题。非关系型数据库非关系型数据库有以下的特点:非关系型数据库(1)数据模型比较简单;(2)没有声明性查询语言;(3)没有预定义的模式、没有复杂的关系;(4)灵活性更强;(5)低成本、高性能、高可用性和可伸缩性;(6)能处理非结构化和不可预知的数据;(7)不需要高度的数据一致性;(8)支持分布式计算;(9)对于给定键值,比较容易映射复杂值;(10)没有标准化;(11)有限的查询功能。非关系型数据库NoSQL(Not Only SQL)的意思是不仅仅是SQL。很多时候,NoSQL与非关系型数据库作为同义词。NoSQL 是一项全新的数据库革命性运动,用于超大规模数据的存储。这些
16、类型的数据存储不需要固定的模式,无须多余操作就可以横向扩展。NoSQL一词最早出现于1998年,是Carlo Strozzi开发的一个轻量、开源、不提供SQL功能的关系数据库。2009年,Johan Oskarsson发起了一次关于分布式开源数据库的讨论,来自Rackspace的Eric Evans提出了NoSQL的概念,这时的NoSQL主要指非关系型、分布式、不提供ACID的数据库设计模式。非关系型数据库非关系型数据库可以分为四类:键值存储数据库列存储数据库文档型数据库图形数据库非关系型数据库云计算和数据库数据库有很多种类型,从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系
17、统都在各个方面得到了广泛的使用。在信息化社会,充分有效地管理和利用各类信息资源,是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分,是进行科学研究和决策管理的重要技术手段。云计算和数据库数据库中的数据指的是以一定的数据模型组织、描述和储存在一起、具有尽可能小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性的特点并可在一定范围内为多个用户共享。这种数据集合具有如下特点:云计算和数据库(1)尽可能不重复;(2)以最优方式为某个特定组织的多种应用服务;(3)数据结构独立于使用它的应用程序;(4)对数据的增、删、改、查由统一软件进行管理和控制。云计算
18、和数据库数据库的基本结构分三个层次,反映了观察数据库的三种不同角度。以内模式为框架所组成的数据库叫作物理数据库。以概念模式为框架所组成的数据叫概念数据库。以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库。数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。云计算和数据库云计算和数据库(1)物理数据层:它是数据库的最内层,是物理存储设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据,是用户加工的对象,由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。(2)概念数据层:它是数据库的中间一层,是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系,是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系,而
19、不是它们的物理情况,是数据库管理员概念下的数据库。(3)用户数据层:它是用户所看到和使用的数据库,表示了一个或一些特定用户使用的数据集合,即逻辑记录的集合。关系型数据库在现代的计算系统上每天网络上都会产生庞大的数据量,这些数据有很大一部分是由关系数据库管理系统来处理的。1970年 E.F.Codd提出的关系模型数据库的论文 A relational model of data for large shared data banks,使得数据建模和应用程序编程更加简单。数据库准则关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库,借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。现实世界中的各种实体以及
20、实体之间的各种联系均用关系模型来表示。一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系组成的一个数据组织。通过应用实践证明,关系模型非常适合于用户服务器编程,是结构化数据存储在网络和商务应用的主导技术。数据库准则当前主流的关系型数据库有Oracle、DB2、PostgreSQL、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、MySQL、K-DB等。关系模型是由埃德加科德(EdgarF.Codd)于1970年首先提出,由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。埃德加科德(EdgarF.Codd)提出的“科德十二定律”是数据存储的传统标准。数据库准则准则0:一
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