《数据库系统概论》笔记整理（一）

一）数据库

1. 定义

数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库

2. 分类

• 关系型数据库：Oracle、DB2、MySQL等

• 非关系型数据库：MongoDB、Memecached、Redis等

区别：
	关系：安全，浪费空间：磁盘存储
	非关系：效率高，不是特别安全（内存存储容易丢失）

3. 数据模型

数据模型是数据特征的抽象

• 概念模型：按用户观点对数据和信息建模
• 逻辑模型和物理模型
  • 逻辑模型：层次模型，网状模型，关系模型等
  • 物理模型：数据在系统内部（如磁盘）的表现方式和存取方法

数据模型组成要素：数据结构，数据操作，数据完整性约束

概念模型：实体，属性，码，实体型，实体集，联系
关系模型：关系，元组，属性，码，域，分量，关系模式
	数据操作：增删改查
	完整性约束：实体完整性，参照完整性，用户定义完整性
	（关系 == 二尾表）

4. 三级结构和二级映像

• 外模式：数据库用户能看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述

  外模式：模式的子模式
  

• 模式：数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图

• 内模式：数据物理结构和存储方式的描述

二）关系型数据库

1. 定义

关系型数据库，是一种建立在关系模型上的数据库

关系模型：建立在关系（一张二维表）上的模型

2. 组成要素

数据结构

数据操作

完整性约束

1. 实体完整性：主键（关系的主属性，不能取空值）
2. 参照完整性：外码（空值，或所引用关系元素的主码值）
3. 用户定义完整性

3. SQL

关系数据库的三级结构

外模式：局部数据的逻辑结构和视图
模式：全局数据
内模式：物理结构和存储方式

外模式==视图+部分基本表
模式==若干基本表
内模式==存储文件

一或多个表，对应一个存储文件
一个表有若干索引

数据定义语言

• 对象：模式，表，视图，索引

create

drop

alter

数据更新语言

insert

update

delete

数据查询语言

select

数据查询：
	指定列：单表查询，多表查询
	去重：distinct
	条件：where（比较，范围，集合，字符匹配，空值，多重条件）
	排序：order by
	分组：group by having
	聚集函数：count、sum、avg、max、min
	
	连接查询：等值连接，非等值连接
		自身连接
		外连接：左外，右外，全
	嵌套查询：any，all谓词/聚集函数和in等
		exists
	集合查询：union，intersect，except

数据控制语言

grant

revoke

4. 数据类型

显示宽度：用于显示，长度不够前缀填充0

• 数值：
  • 整数：1，2，3，4，8字节
  • 小数：浮点，定点
• 字符串：char，varchar，text，blob，enum，set
• 日期时间：日期时间，日期，时间，时间戳，年份

5. 完整性详解

实体完整性

主键定义

参照完整性

外键定义

用户定义完整性

• 属性约束：空与非空，唯一，check

  name varchar(12) not null
  card_id char(18) unique not null
  sex char(2) check (sex in('男', '女'))
  score int check (score>=0 and score<=100)
  

• 元组：check

  # 男性不能以Ms开头
  check (sex='女' or name not like 'Ms%')
  

• 完整性约束命名语句：constraint <完整性约束条件名> <完整性约束条件>

  条件：not null，unique，primary key，foreign key，check等
  

6. 触发器

• 定义：事件，条件，动作

  事件：增删改，事务的结束等
  条件真，触发动作
  
  create trigger <触发器名>
  before|after insert|delete|update [of <属性>] on <表>
  referencing #引用变量
  	oldrow as <别名>,
  	newrow as <别名>
  for each row
  [when <条件>] <动作>
  
  
  说明：若没有`for each row`，可引用变量为：oldtable，newtable
  

• **

• 删除

7. 关系数据库理论

P第6章 《数据库系统概论》

基本名词：平凡函数依赖，非平凡函数依赖，决定因素，完全函数依赖，部分函数依赖，传递函数依赖
		（完全：X→Y，但X的真子集不能决定Y
		（部分：X→Y，但X的真子集→Y

		码，候选码，超码，主属性，非主属性|非码属性
		外码

数据依赖

• 函数依赖：例如学号决定学生信息（姓名，专业…），即y=f(x)，x→y

  常见问题：数据冗余，更新异常，插入异常，删除异常
  

• 多值依赖

范式

1NF：关系的每一个变量必须是不可分的数据项
	表的列，不可分
2NF：每一个非主属性完全函数依赖于任何一个候选码
3NF：每一个非主属性不传递依赖、不部分依赖于码
BCNF：？？
	排除传递和部分函数依赖
## 多值依赖：？？
4NF：？？

8. 数据库编程

• 过程化SQL：块

• 存储过程和函数

• 过程化SQL的游标

三）并发控制

1. 事务

事务（一批操作），要么全成功，要么全失败。

特性

ACID

并发事务问题

• 脏读
• 不可重复读
• 幻读

事务隔离级别

• 读未提交
• 读已提交
• 可重复读
• 串行化

并发事务解决方案

• 锁
• MVCC

事务故障

1. 事务故障
2. 系统故障：
3. 介质故障
4. 计算机病毒

数据恢复

1. 数据冗余

   数据转储：数据库复制到存储介质
   登记日志文件
   

2. 数据恢复

2. 并发控制

并发操作带来的数据不一致性包括：丢失修改，不可重复读，读脏数据

• 原因：破坏事务隔离性
• 解决：*，时间戳，乐观控制，多版本并发控制MVCC等

*

X(排他|独享)锁和S(共享)锁

一级*协议：事务修改数据前，加X锁，事务结束后才解锁
	解决：丢失修改。不解决：不可重复读，读脏数据
二级*协议：一级*协议+事务读数据前，加S锁，读完后解锁
	解决：丢失修改，读脏数据。不解决：不可重复读
三级*协议：一级*协议+事务读数据前，加S锁，事务结束后才解锁
	解决：丢失修改，读脏数据，不可重复读
	
其他问题：活锁，死锁
	活锁：某个事务一直处于等待
		解决：先来先服务
	死锁：多个事务一直不能结束
		解决：预防；诊断——处理

并发调度的可串行性

可串行化调度：多个事务的并发执行结果 == 按某一次序串行执行这些事务的结果

可串行性：并发调度，当且仅当它是串行化，认为是正确调度

两段锁协议：保证并发调度的正确性，从而保证多个事务执行结果的正确
	所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁
	1. 在对任何数据进行读写之前，首先要申请并获得该数据的*
	2. 在释放一个*之后，事务不可再申请和获取任何其他*

*的粒度

*对象的大小，*粒度

• 逻辑单元：属性值，属性值集合，元组，关系，索引项，索引，数据库
• 物理单元：页，物理记录等

多粒度*
显示*：应事务要求直接加到数据对象上的锁
隐式*：上级节点加锁

加锁前，检查数据对象的显示*，上级节点——隐式*，下级节点显示*
	效率过低！！

引入意向锁：避免检查下级节点的显示*
	IS：父IS，子S
	IX：父IX，子X
	SIX：加S锁，再加IX锁
		读整个表，加S锁
		更新元组，子X，则父IX，即加IX锁

3. 多版本并发控制

理解不够，暂略

参考

《数据库系统概论 第5版》