数据库

本节部分知识点来自《数据库系统概论（第 5 版）》

基本概念

• 数据（data）：描述事物的符号记录称为数据。
• 数据库（DataBase，DB）：是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，具有永久存储、有组织、可共享三个基本特点。
• 数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
• 数据库系统（DataBase System，DBS）：是有数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员（DataBase Administrator DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。
• 实体（entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。
• 属性（attribute）：实体所具有的某一特性称为属性。
• 码（key）：唯一标识实体的属性集称为码。
• 实体型（entity type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。
• 实体集（entity set）：同一实体型的集合称为实体集。
• 联系（relationship）：实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。
• 模式（schema）：模式也称逻辑模式，是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。
• 外模式（external schema）：外模式也称子模式（subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
• 内模式（internal schema）：内模式也称为存储模式（storage schema），一个数据库只有一个内模式。他是数据物理结构和存储方式的描述，是数据库在数据库内部的组织方式。

常用数据模型

• 层次模型（hierarchical model）
• 网状模型（network model）
• 关系模型（relational model）
  • 关系（relation）：一个关系对应通常说的一张表
  • 元组（tuple）：表中的一行即为一个元组
  • 属性（attribute）：表中的一列即为一个属性
  • 码（key）：表中可以唯一确定一个元组的某个属性组
  • 域（domain）：一组具有相同数据类型的值的集合
  • 分量：元组中的一个属性值
  • 关系模式：对关系的描述，一般表示为 关系名(属性1, 属性2, ..., 属性n)
• 面向对象数据模型（object oriented data model）
• 对象关系数据模型（object relational data model）
• 半结构化数据模型（semistructure data model）

常用 SQL 操作

SQL 语法教程：domain . SQL 教程

关系型数据库

• 基本关系操作：查询（选择、投影、连接（等值连接、自然连接、外连接（左外连接、右外连接））、除、并、差、交、笛卡尔积等）、插入、删除、修改
• 关系模型中的三类完整性约束：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性

索引

• 数据库索引：顺序索引、B+ 树索引、hash 索引
• MySQL 索引背后的数据结构及算法原理

数据库完整性

• 数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。
  • 完整性：为了防止数据库中存在不符合语义（不正确）的数据。
  • 安全性：为了保护数据库防止恶意破坏和非法存取。
• 触发器：是用户定义在关系表中的一类由事件驱动的特殊过程。

关系数据理论

• 数据依赖是一个关系内部属性与属性之间的一种约束关系，是通过属性间值的相等与否体现出来的数据间相关联系。
• 最重要的数据依赖：函数依赖、多值依赖。

范式

• 第一范式（1NF）：属性（字段）是最小单位不可再分。
• 第二范式（2NF）：满足 1NF，每个非主属性完全依赖于主键（消除 1NF 非主属性对码的部分函数依赖）。
• 第三范式（3NF）：满足 2NF，任何非主属性不依赖于其他非主属性（消除 2NF 非主属性对码的传递函数依赖）。
• 鲍依斯-科得范式（BCNF）：满足 3NF，任何非主属性不能对主键子集依赖（消除 3NF 主属性对码的部分和传递函数依赖）。
• 第四范式（4NF）：满足 3NF，属性之间不能有非平凡且非函数依赖的多值依赖（消除 3NF 非平凡且非函数依赖的多值依赖）。

数据库恢复

• 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。
• 事物的 ACID 特性：原子性、一致性、隔离性、持续性。
• 恢复的实现技术：建立冗余数据 -> 利用冗余数据实施数据库恢复。
• 建立冗余数据常用技术：数据转储（动态海量转储、动态增量转储、静态海量转储、静态增量转储）、登记日志文件。

并发控制

• 事务是并发控制的基本单位。
• 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。
• 并发控制主要技术：封锁、时间戳、乐观控制法、多版本并发控制等。
• 基本封锁类型：排他锁（X 锁 / 写锁）、共享锁（S 锁 / 读锁）。
• 活锁死锁：
  • 活锁：事务永远处于等待状态，可通过先来先服务的策略避免。
  • 死锁：事物永远不能结束
    • 预防：一次封锁法、顺序封锁法；
    • 诊断：超时法、等待图法；
    • 解除：撤销处理死锁代价最小的事务，并释放此事务的所有的锁，使其他事务得以继续运行下去。
• 可串行化调度：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行这些事务时的结果相同。可串行性时并发事务正确调度的准则。