信息系统管理工程师复习笔记03 数据库基础知识原创整理

亦凉 2023-03-14 08:21 11阅读 0赞

## 第三章数据库基础知识 ##

###### 资料根据信息系统管理工程师考试大纲进行整理，资料全部来源于信息系统管理工程师教程，亲自整理，用于自身复习，现在分享出来，欢迎指正！（从word中拿出来，排版会有点问题，请多包涵！，如需word文档，可以联系我！） ######

### 1.数据库基础知识 ###

#### 1.1数据库系统基本概念 ####

1、数据(Data)  
数据是数据库中存储的基本对象。它不仅仅是指数字，广义地说，文字、图形、图像、声音、记录、语言等描述事物的符号都是数据，可以经过数字化后存入计算机。所以，可以如下定义数据:数据是描述事物的符号记录。  
2、数据库(DataBase, DB)  
数据库是存在于计算机存储设备上的用来存放数据的仓库，人们可以运用数据库技术科学地保存并管理大量的复杂的数据，提高信息资源的利用率。可以如下定义数据库:数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库的特征是:数据库中的数据按-定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。  
3、数据库管理系统(DataBase Management System, DBMS)  
数据在数据库中是按照定的格式存放的，为了更加高效地获取和维护数据，可以利用数据库管理系统来科学地组织和存储数据。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。  
4、数据库系统(DataBase System, DBS)  
数据库系统是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、数据库管理员和用户构成，在一般不引起混淆的情况下，通常把数据库系统简称为数据库

#### 1.2数据库系统体系结构 ####

集中式数据库系统，客户/服务器(Client-Server)数据库系统、分布式数据库系统。  
(1)集中式数据库系统。  
分时系统环境下的集中式数据库系统结构诞生于20世纪60年代中期，当时的硬件和操作系统的条件决定了这种体系结构成为当时的首选结构。这种系统中，不但数据是集中的，数据的管理也是集中的。数据库系统的所有功能都集中在DBMS所在的计算机上。  
(2)客户/服务器数据库系统。  
客户/服务器结构的工作原理是，客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处后，只将结果返回给用户(而不是整个数据)。客户/服务器结构显著减少了网络上的数据传输量，提高了系统的性能、吞吐量和负载能力，这种结构的数据库往往更加开放(多种不同的硬件和软件平台、数据库应用开发工具)，应用程序具有更强的可移植性，同时也可以减少软件维护开销。  
(3)分布式数据库系统。  
随着计算机网络通信的迅速发展，以及地理位置上分散的公司、团体和组织对数据库更广泛应用的需求，基于集中式数据库系统成熟的技术上，产生了发展了分布式数据库系统。对于分布式数据库系统，可以如下定义:分布式数据库是由一组数据组成的，这组数据分布在计算机网络的不同计算机上，网络中的每个结点具有独立处理的能力(称为场地自治)，可以执行局部应用。同时，每个结点也能通过网络通信子系统执行全局应用。分布式数据库系统分布在网络的不同计算机上，既具有高度的自治性，更要强调各场地系统间的协作性。从用户角度看，一个分布式数据库系统逻辑上如同个集中式数据库系统， 用户可以在任何一个场地执行全局应用和局部应用。

#### 1.3关系数据库标准语言SQL ####

(1) SQL的功能与特点。  
SQL是介于关系代数与关系演算之间的结构化查询语言，但是它的功能不仅仅是查询，还可以用来进行数据操作、数据定义和数据控制。  
SQL语言是关系数据库的标准语言  
SQL语言是采用面向集合的操作方式，操作对象、查找结果可以是元组的集合，并且一次插入，删除，更新操作的对象也可以是元组的集合。  
SQL语言支持数据库三级模式结构，外模式对应于视图和部分基本表，模式对应于基本表，内模式对应于存储文件  
(2)用SQL进行数据定义(表、视图、索引、约束)。  
定义语句：CREATE TABLE(创建表)、DROP TABLE(删除表)、ALTER TABLE(修改表)、CREATE VIEW(创建视图)、DROP VIEW(删除视图)、CREATE INDEX(创建索引)、DROP INDEX(删除索引)  
(3)用SQL进行数据操作(数据检索、数据插入/删除/更新、触发控制)  
(4) 安全控制和授权。  
(5)应用程序中的API、嵌入SQL  
许多事务处理应用都是过程性的，需要根据不同的条件来选择执行不同的任务，这就需要将SQL语言嵌入到某种高级语言中使用，这种方式下使用的SQL语言称为嵌入式SQL，而嵌入SQL语言的高级语言称为主语言或宿主语言。

#### 1.4数据库的管理与控制 ####

(1)数据库管理系统的功能和特征。  
1数据库定义:数据库定义包括对数据库的结构进行描述(包括外模式、模式，内模式的定义)、数据库完整性的定义，安全保密定义(例如用户密码、级别、存取权限)存取路径(如索引)的定义，这些定义存储在数据字典中，是DBMS运行的基本依据。  
2数据存取:提供用户对数据的操作功能，如对数据库数据的检索、插入、修改和删除，这部分内容已经在前面讲述过。  
3数据库运行管理:数据库运行管理是指DBMS运行控制和管理功能。包括了多用户环境下的事务管理和自动恢复、并发控制和死锁检测(或死锁防止)、安全性检查和存取控制、完整性检查和执行、运行日志的组织管理等。  
4数据组织、存储和管理: DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典用户数据、存取路径等。要确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据，如何实现数据之间的联系。其基本日标是提高存储空间利用事和方便存取，提供多种存取方法(如家引查找、HASHI查找、顺序查找等)提高存取效率。  
5数据库的建立和维护。包括数据库的初始建立、数据的转换，数据库的转储和恢复、数据库的重组织和重构造以及性能监测分析等功能。  
6其他功能。包括DRMNS与网络中其他软件系统的通信功能，  
(2)数据库事务管理、数据库备份与恢复技术、并发控制。  
事务：数据库恢复技术和并发控制都是事务处理技术，事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位，是数据库应用程序的基本逻辑单元。  
在SQL语言中，事务通常以BEGIN TRANSACTION开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。COMMIT表示提交，即提交事务的所有操作，将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中，事务正常结束。ROLLBACK 表示回滚，即在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行下去，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撇销，滚回到事务开始时的状态。  
事务具有四个特性: 原子性(atomicity)、一致性 (consistency)、 隔离性( isolation)、持续性(durability), 这四个特性简称ACID特性。  
原子性是指事务是数据库的逻辑工作单位，事务中的所有操作要么都做要么都不做。  
事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个致性状态，当数据库只包含成功事务提交的结果时，就说数据库处于一致性状态。如果数据库系统运行中发生了故障，有些尚未完成的事务 被迫中断，若这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已经写入物理数据库，则这时数据库就处于种不一致的状态。  
隔离性是指一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。  
持续性也称永久性，指一个事务且提交，它对数据库中的改变就应该是永久性的，接下来的其他操作或者故障不应该对其执行结果产生任何影响。