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一、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫簡介
a)DML
SQL語言是非過程的备典，一次查詢中异旧，可以輸入多張表，但結(jié)果只是一張表提佣。比如
select instructor.name
from instructor
where instructor.dept_name=’history’吮蛹，
查詢語句定義了要查找dept_name列為history的數(shù)據(jù)，并顯示name列拌屏，執(zhí)行后得到的是一張表潮针，只有一個name列，每個符合dept_name=’history’篩選條件的數(shù)據(jù)作為一行倚喂。
b) DDL
DDL可以定義表每篷、約束、斷言等端圈，比如有如下創(chuàng)建表的語句：
create table department(
dept_name char(20),
building char(15),
budget numeric(12,2));
創(chuàng)建了表department和它的列焦读，并指定了各列的數(shù)據(jù)類型鸟辅。DDL語句會同時更新數(shù)據(jù)字典平项。
c) 從應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫
SQL語句沒有通用的圖靈機那么強大氓栈，有很多計算是SQL無法做到的帆吻，比如接收用戶輸入衷掷、顯示內(nèi)容粉渠、網(wǎng)絡(luò)通訊等狼荞，這些功能必須使用像c宅粥、c++等宿主(host)語言來實現(xiàn)啊楚，然后在程序中嵌入SQL語言來訪問數(shù)據(jù)庫吠冤。
從應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫有兩種方式：
提供應(yīng)用程序接口來傳遞DML、DDL恭理，然后取回結(jié)果拯辙。比如c語言的ODBC、java的JDBC等；
在應(yīng)用程序中使用DML預(yù)編譯器涯保，然后通過擴展宿主語言的語法來嵌入DML調(diào)用诉濒。
二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計
需求分析階段夕春、概念設(shè)計階段和實現(xiàn)階段未荒。
a)在概念設(shè)計階段，要選擇數(shù)據(jù)模型及志，將需求轉(zhuǎn)化為schema片排，這個階段的重點是對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)關(guān)系進行描述。這個階段要解決使用哪些(what)字段和怎樣(how)組織這些字段的問題速侈，前者是商業(yè)問題率寡，后者才是計算機科學問題。
關(guān)于組織字段的的方式通常有兩種倚搬，一種是使用E-R模型冶共，一種是使用算法自動生成表。
這個階段設(shè)計的schema需要滿足對數(shù)據(jù)增刪改查的要求每界，
b) 實現(xiàn)階段比默，包括邏輯設(shè)計和物理設(shè)計兩步，邏輯設(shè)計將高度抽象的概念模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)盆犁，然后物理設(shè)計則解決文件的組織命咐、存儲結(jié)構(gòu)等問題。
c) 不好的設(shè)計會造成信息的冗余以及缺乏表達某些信息的能力：
比如這張表同時包含了教師(id,name,salary)和部門信息谐岁，history信息在兩行中都有醋奠，修改history的budget時需要兩行都修改；而如果我們想增加一個部門時伊佃，就會暴露出這個設(shè)計表達能力不足的問題窜司，因為只有先增加一個教師才能增加部門。
三航揉、數(shù)據(jù)存儲和檢索
對一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來說塞祈，存儲管理器和查詢處理器是非常重要的兩部分。
a) 存儲管理器
數(shù)據(jù)存儲在硬盤上帅涂，CPU的和內(nèi)存的速度大于硬盤的讀取速度议薪，所以它需要盡可能地減少數(shù)據(jù)在硬盤與內(nèi)存之間的轉(zhuǎn)移，并負責將DML語句翻譯成物理層的命令媳友。即存儲管理器負責數(shù)據(jù)的增刪改查斯议，它包含的模塊或功能有：
權(quán)限及完整性管理器：負責檢查完整性約束、控制用戶訪問權(quán)限醇锚；
事務(wù)管理器：用于保證系統(tǒng)在發(fā)生故障時的一致（正確）狀態(tài)哼御，以及保證并發(fā)事物無沖突地執(zhí)行；
文件管理器：負責硬盤空間的分配并管理保存在硬盤上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
緩存管理器：負責將數(shù)據(jù)從硬盤讀取到內(nèi)存恋昼，并決定將哪些數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存看靠。緩存管理器是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要部分，有了緩存管理器液肌，數(shù)據(jù)庫才能夠處理比內(nèi)存容積大得多的數(shù)據(jù)挟炬。
存儲管理器所操作的文件類型有：
數(shù)據(jù)文件：數(shù)據(jù)庫本身
數(shù)據(jù)字典：對schema的描述
索引：用于提高檢索效率，索引維護了一系列指向特定數(shù)據(jù)的指針
b) 查詢處理器
包含多個部分：
DDL翻譯器：翻譯DDL指令并記錄到數(shù)據(jù)字典
DML編譯器：將DML語句編譯成查詢評估引擎能理解的低級指令矩屁。DML語句往往可以有不同的翻譯辟宗，這些翻譯的執(zhí)行結(jié)果相同但性能不一爵赵，DML編譯器也負責查詢優(yōu)化吝秕，選擇性能最高的翻譯方式。
查詢評估引擎：執(zhí)行由DML編譯器生成的低級指令
四空幻、事務(wù)管理
a) 某些對數(shù)據(jù)的的操作常常會形成單一的邏輯工作單元烁峭，比如轉(zhuǎn)賬，從A賬戶扣款M元秕铛，然后給B賬戶增加M元约郁，這兩步操作必須要么都成功，要么都失敗但两，這樣的要求也稱為原子性（atomicity）鬓梅；另外A、B賬戶的總和在操作事務(wù)前后保持不變谨湘，這稱為一致性（consistency）绽快。事務(wù)操作必須滿足原子性和一致性，在操作過程中允許暫時地違背一致性（比如轉(zhuǎn)賬紧阔，A坊罢、B賬戶的增減需要過程）。
b) 一致性由開發(fā)人員來保證擅耽，而原子性由數(shù)據(jù)庫自身來保證活孩；
對于轉(zhuǎn)賬操作來說，開發(fā)人員需要合理地劃分操作步驟乖仇，比如講之分為從A賬戶轉(zhuǎn)出和給B賬戶轉(zhuǎn)入兩步憾儒，如果將這兩步劃分為一個事務(wù)，則符合一致性乃沙，如果任何一步獨立航夺，則會違背一致性；
c) 數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)管理器負(recovery manager)負責原子性崔涂，實際應(yīng)用中阳掐，事務(wù)難免會失敗，這時要屏蔽失敗的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的影響（回滾到失敗前的狀態(tài)failure recovery）。
并發(fā)控制器（concurrency-control manager）缭保，在遇到事務(wù)需要并發(fā)執(zhí)行時汛闸，無法保存操作前的狀態(tài)，這時由并發(fā)控制器通過控制事務(wù)間的交互來保證一致性艺骂。
恢復(fù)管理器和并發(fā)控制器組成了事務(wù)管理器诸老。
五、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)(database architecture)
數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)多種多樣钳恕，比如有集中式(centralize)别伏、服務(wù)端-客戶端式、并行式(parallel)忧额、分布式(distrubuted)等厘肮。
數(shù)據(jù)庫的通用結(jié)構(gòu)如圖：
六、數(shù)據(jù)庫的普通用戶和管理員
數(shù)據(jù)庫的用戶可以分為普通用戶(user)和管理員(administrator)
a)普通用戶及對應(yīng)的用戶接口
依據(jù)用戶期望的與數(shù)據(jù)庫的交互方式可以進一步分為四類睦番，對應(yīng)有不同的用戶接口
無經(jīng)驗的用戶(naive user)：使用事先寫好的程序與數(shù)據(jù)庫交互类茂，用戶接口通常為表單；
開發(fā)者：負責編寫數(shù)據(jù)庫交互界面托嚣；
熟練的用戶(sophisticate)：比如數(shù)據(jù)分析員巩检，使用專業(yè)的分析軟件或直接寫SQL來與數(shù)據(jù)庫交互；
專門的用戶(specialized user)示启，編寫特殊的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的人員兢哭，比如計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)、知識庫夫嗓、專家系統(tǒng)迟螺、存儲復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（聲音、圖像）的系統(tǒng)等啤月。
b)管理員(DBA)
通常DBA可以做的操作包括：
定義schema
定義數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)和訪問方式
修改schema和數(shù)據(jù)的物理組織方式
訪問權(quán)限控制
日常維護煮仇，比如定期備份、確保硬盤空間充足谎仲、監(jiān)控數(shù)據(jù)庫高效運行等
學習資料：Database System Concepts, by Abraham Silberschatz, Henry F.Korth, S.Sudarshan
