数据库系统原理

1.数据描述

三层模式和两级映像

• 外模式：用户与数据库系统的接口。
• 逻辑模式：是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
• 内模式：是数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录，索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。

两级映像

• 外模式/逻辑模式映像：用于定义外模式和逻辑之间的对应性。这个映像一般是放在外模式中描述的。
• 逻辑模式/内模式映像：用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性。这个映像一般是放在内模式中描述的。

高度的数据独立性

• 数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。在修改数据是，尽量不修改应用程序，则称系统达到了数据独立性目标。
• 分为物理数据独立性和逻辑数据独立性
• 物理数据独立性：修改内模式尽量不影响概念模式及外模式
• 逻辑数据独立性：修改概念模式时尽量不影响外模式和应用程序

 

数据库技术中的四个名词

• DB：数据库：长期存储在计算机内，有组织的，统一管理的相关数据的集合
• DBMS：数据库管理系统：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
• DBS：数据库系统：是实现有组织的，动态的存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机软件，硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统
• 数据库技术：是一门研究数据库结构，存储，管理和使用的一门软件学科

 

 

2.数据库的生存阶段

• 规划->需求分析->概念设计->逻辑设计->物理设计->实现->运行维护

概念设计的主要步骤

1. 进行数据抽象，进行局部概念模型
2. 将局部概念模型综合成全局概念模型
3. 评审

ER模型的概念设计步骤

1. 设计局部ER模式
2. 将各局部ER模式综合成全局ER模式
3. 优化全局ER模式

 

3.SQL

视图的优点

• 视图提供了逻辑结构的独立性
• 简化了用户的观点
• 用户只关心视图的内容，而不必关心构成视图的若干关系的连结，投影操作
• 能够将对数据库的访问限制在一定范围内，有利于数据安全的保护
• 可针对不同的用户定义不同的视图，在视图中只出现用户需要的数据，系统提供视图让用户使用

4.嵌入式SQL

1.SQL语言提供了两种不同的使用方式：

1. 交互式
2. 嵌入式

2.DBMS处理宿主型数据库语言SQL的方法

1. 预编译
2. 修改和扩充主语言使之能处理SQl语句

3.嵌入式SQL语句与主语言之间的通信

1. SQL语句：描述性的面向集合的语句，负责操作数据库
2. 高级语言语句：过程性的面向记录的语句，负责控制程序流程

4.工作单元之间的通信方式

1. SQL通信区：向主语言传递SQL语句的执行状态信息，主语言能够据此控制程序的流程
2. 共享变量：主语言向SQL语句提供参数，将SQL语句查询数据库的结果交主语言进一步处理
3. 游标：解决集合性操作语言与过程性操作语言的匹配

5.共享变量

1. 嵌入式SQL语句中可以使用主语言的程序变量来输入或输出数据，在SQL语句中使用主语言程序变量简称为共享变量

6.游标

1. 为什么使用游标：SQL语言与主语言具有不同数据的处理方式，SQL语言是面向集合的，一条SQL语句原则上可以产生或处理多条记录
2. 什么是游标：是系统为用户开设的一个数据缓冲区，存放SQL语句的执行结果

7.存储过程

1. 什么是存储过程：是一组被编译在一起的T-SQL语句的集合，他们被集合在一起完成特点的任务
2. 分类：系统存储过程，扩展存储过程，用户自定义存储过程

创建（create procedure 名字 as sql语句）步骤：

1. 编写符合要求的SQL语句
2. 测试SQL语句的正确性
3. 按照存储过程的语法，创建该存储过程
4. 执行存储过程，验证正确性

5.事务

1.概念

• 是一个操作序列，这些操作要么什么都做，要么什么都不做，是一个不可分割的工作单位。以begin transaction语句开始，以commit语句结束或以rollback撤回结束。一个程序的执行可通过若干事务的执行来完成

2.事务的性质

1. 原子性：一个事务中的数据库的操作，是不可分割的
2. 一致性：数据不会因事务的执行而遭受破坏
3. 隔离性：在多个事务并发执行时，系统应保证与这些事务先后单独执行时的结果一致
4. 持久性：一个事务一旦完成全部操作，它对数据库的所有更改应永久保存在数据库中

3.数据库的恢复

1. 系统能把数据库从被破坏，不正确的状态，恢复到最近一个正确的状态，DBMS的这种能力称为数据库的可恢复性

4.数据库的并发控制问题

1. 丢失更新的问题
2. 不一致分析问题
3. 脏数据的读出

X锁：称为PX协议，任何企图更新记录R的事务必须先执行LOCK X（R）操作，以获得对该记录进行寻址的能力，并对它取得X封锁，如果未获得X封锁，那么这个事务进入等待状态，一直到获取X锁，事务在进行操作

S锁：称为PS协议，任何要更新记录R的事务必须先执行LOCK S（R）操作，以获得对该记录寻址的能力并对它取的S锁，如果未获取S锁，那么这个事务进入等待状态，一直到获取S锁，事务才能进行下去，当事务获准对记录R的封锁后，在记录R修改前必须把S封锁升级为X封锁

 

1. 触发器的组成：事件，条件，动作
2. 触发器结构的组成：动作时间，触发事件，目标表，旧值和新值的别名表，触发动作
3. 宿主程序与数据库交互过程中有哪几个重要记录：环境记录，连接记录，语句记录，描述记录
4. 文件系统的缺陷：数据冗余，数据不一致，数据联系弱
5. 关系代数的5个基本操作：并，差，笛卡尔积，投影，选择
6. 关系代数的四个组合操作：交，连接，自然连接，除法
7. 关系代数的两个补充操作：外连接，外部并
8. SQL数据库的体系结构中的三种类型：导出表，视图，基本表
9. 关系模型的三个基本组成要素：数据结构，数据操作，数据完整性规则
10. 事务的次序执行为调度，如果多个事务依次执行，则为事务的单行调度，如果利用分时的方法同时执行多个事务，则称为多行调度
11. ODBC是一个分层体系结构，由纵向四个部分：ODBC数据库应用程序，驱动程序管理器，DB驱动程序，数据源构成
12. 核心SQL的组成部分：数据定义语言，数据操作语言，嵌入式SQL语言的使用规定，数据控制语言
13. 根据数据模型的不同，DBMS可以分为：层次型，网状型，关系型，面向对象型
14. 逻辑模型主要有：层次，网状，关系
15. 常见的数据库故障为：事务故障，系统故障，介质故障
16. 修改数据库模式的权限：索引，资源，修改，撤销
17. DBMS的存储管理器：权限和完整性管理器，事务管理器，文件管理器，缓冲区管理器
18. 磁盘存储器中的数据结构：数据文件，数据字典，索引，统计数据，日志
19. DBS的效益：灵活性，简易性，面向用户，有效的数据控制，加快应用系统的开发速度，维护方便，标准化
20. 封锁可能带来的问题：死锁，活锁，饿死
21. SQL Server2000自动创建的数据库：master，model，Madb，Tempdb
22. 在类图中，子类之间的语义约束为：重叠，不相交，完备，非完备
23. 数据库系统提供四方面数据控制功能：数据库的恢复，数据库的并发控制，数据库的完整性，数据安全性
24. SQL的基本表约束为：候选键定义，外键定义，检查约束定义
25. 存储过程的优点：提供了安全机制，改进了性能，减少了网络流量，增强了代码的重用性
26. PB的开发空间：工作空间，目标，库文件
27. 视图的优点：数据安全性，逻辑数据独立性，操作简便性
28. 根据数据抽象定义了四种模型：概念数据模型，逻辑数据模型，外部数据模型，内部数据模型
29. 数据独立性是指：应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。在修改数据结构时，尽量能不修改数据程序，则称达到了数据独立性。
30. DBA的职责：定义模式，定义内模式，与用户联络，定义安全性规则，定义完整性规则，数据库的转储与恢复
31. 软件生存周期：规划，需求分析，概念设计，逻辑设计，物理设计，实现，维护
32. 概念设计的步骤：设计局部概念模型，将局部概念模型综合为全局概念模型，评审
33. 逻辑设计的步骤：将概念模型转换为逻辑模型，设计外模式，设计应用程序与数据库的接口，评价模型，修正模型
34. 物理设计的步骤：存储记录结构设计，确定数据存放位置，存取方法的设计，完整性和安全性考虑，程序设计
35. ER模型的数据库概念设计步骤：设计局部ER模型，设计全局ER模型，全局ER模型的优化
36. 全局ER模型的优化：合并实体类型，消除冗余属性，消除冗余联系
37. 关系模型的三类完整性规则：实体完整性规则，参照完整性规则，用户定义的完整性规则
38. ER模型的逻辑设计步骤：导出初始关系模式集，规范化处理，模式评价，模式修正，设计子模式
39. SQL的特点：具有十分灵活和强大的查询功能，不是一个应用开发语言，只提供对数据库的操作功能，国际标准语言，易学习和使用
40. 存储过程的优点：提高运行速度，增强了SQL的功能和灵活性，可以降低网络的通信量，减轻了程序编写的工作量，间接实现安全控制功能
41. 事务是构成单一逻辑工作单元的操作集合，要么完整地执行，要么完全不执行
42. 并发操作带来的三个问题：丢失更新问题，读脏数据问题，不可重复读问题
43. 排他型锁（X锁）：如果事务T对某个数据R实现了X锁，那么在T对数据R解除封锁之前，不允许其他事物T再对数据加任何数据的锁
44. 共享型封锁（S锁）：如果事务T对某数据加上S锁后，仍允许其他事物再对该数据加S锁，但在对该数据的所有S锁都解除之前决不允许任何事物对该数据加X锁
45. 数据库中完整性是指：正确性，有效性，相容性
46. SQL的完整性约束：域约束，基本表约束，断言
47. SQL中的安全性机制：视图，权限，角色，审计
48. 用于安全性目的的数据库日志，称为审计追踪