高项-系统架构师 第二章 数据库

一、数据库管理系统

DBMS数据库管理系统：职能有数据库的定义和建立、数据库操作、数据库控制、数据库维护、故障恢复和数据通信。

1、数据库模式

a) 三级模式
外模式(视图、用户模式、用户视图)->概念模式(DBA视图、全体数据的逻辑结构和特征描述)->内模式(内部试图)
b) 两级独立
外模式-概念模式映射 概念模式-内模式映射
物理独立性、逻辑独立性

2、数据模型

a) 数据模型分类：
概念数据模型：E-R模型（数据库设计）
基本数据模型：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型（DBMS实现）
b) 关系模型
c) 规范化理论
1、函数依赖：理解自反性、增广性、传递性、并规则、分解规则、伪传递规则
2、范式：
1NF：属性值都是不可分的原子值
2NF：消除非主属性对候选键的部分依赖
3NF：消除非主属性对候选键的传值依赖
BCNF：消除主属性对候选键的部分和传递依赖，左侧决定因素必须包括候选码
3、关系模式分解
无损连接分解、损失连接分解
d) 反规范化理论
由于规范化会使得表不断的拆分，从而导致数据表过多，会增加查询的工作量。
技术手段：增加派生性冗余列、增加冗余列、重新组表、分割表（水平分割、垂直分割）

3、数据库的控制功能

事务特性（ACID）：原子性、一致性、隔离性、持续性
a) 并发产生问题：丢失更新、不一致分析问题（读过时数据）、读脏数据
b) 封锁协议
共享锁/S锁：读锁、共享锁
排他锁/X锁：写锁、排他锁、独占锁
一级封锁协议：事务T在修改数据R前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改。
二级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，读完后即可释放S锁。可防止丢失修改，还可防止读脏数据。
三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改，还可防止读脏数据、防止数据重复读。

两段锁协议：可串行化、可能发生死锁。
死锁解决：预防法、死锁解除法

4、数据库工程

a) 数据库设计阶段
规划（必要性可行性分析）—需求分析—概念设计—逻辑设计—物理设计

5、数据库建模

a) E-R图画法
实体、属性、实体间的联系
分为一对一联系、一对多联系、多对多联系
b) E-R图集成
设计过程：确定局部视图的范围、识别实体及其标志、确定实体间的联系、分配实体及联系的属性
视图的集成方式：多个局部E-R图一次集成/ 逐步集成

6、数仓

数仓：是一个面向主体的、集成的、相对稳定的。切随时间变化的数据仓库，用于支持管理决策。
数仓特点：面向主题、集成的、相对稳定的、随时间变化的

7、关系数据库与NoSQL数据库对比

关系数据库与NoSQL数据库对比.png

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大数据特点：大量、高速、多样、价值