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一）數據庫
1. 定義
數據庫是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫
2. 分類
-
關係型數據庫：Oracle、DB2、MySQL等
-
非關係型數據庫：MongoDB、Memecached、Redis等
區別：
關係：安全，浪費空間：磁盤存儲
非關係：效率高，不是特別安全（內存存儲容易丟失）
3. 數據模型
數據模型是數據特徵的抽象
- 概念模型：按用戶觀點對數據和信息建模
- 邏輯模型和物理模型
- 邏輯模型：層次模型，網狀模型，關係模型等
- 物理模型：數據在系統內部（如磁盤）的表現方式和存取方法
數據模型組成要素：數據結構，數據操作，數據完整性約束
概念模型：實體，屬性，碼，實體型，實體集，聯繫
關係模型：關係，元組，屬性，碼，域，分量，關係模式
數據操作：增刪改查
完整性約束：實體完整性，參照完整性，用戶定義完整性
（關係 == 二尾表）
4. 三級結構和二級映像
-
外模式：數據庫用戶能看見和使用的局部數據的邏輯結構和特徵的描述
外模式：模式的子模式 -
模式：數據庫全體數據的邏輯結構和特徵的描述，是所有用戶的公共數據視圖
-
內模式：數據物理結構和存儲方式的描述
二）關係型數據庫
1. 定義
關係型數據庫，是一種建立在關係模型上的數據庫
關係模型：建立在關係（一張二維表）上的模型
2. 組成要素
數據結構
數據操作
完整性約束
- 實體完整性：主鍵（關係的主屬性，不能取空值）
- 參照完整性：外碼（空值，或所引用關係元素的主碼值）
- 用戶定義完整性
3. SQL
關係數據庫的三級結構
外模式：局部數據的邏輯結構和視圖
模式：全局數據
內模式：物理結構和存儲方式
外模式==視圖+部分基本表
模式==若干基本表
內模式==存儲文件
一或多個表，對應一個存儲文件
一個表有若干索引
數據定義語言
- 對象：模式，表，視圖，索引
create
drop
alter
數據更新語言
insert
update
delete
數據查詢語言
select
數據查詢：
指定列：單表查詢，多表查詢
去重：distinct
條件：where（比較，範圍，集合，字符匹配，空值，多重條件）
排序：order by
分組：group by having
聚集函數：count、sum、avg、max、min
連接查詢：等值連接，非等值連接
自身連接
外連接：左外，右外，全
嵌套查詢：any，all謂詞/聚集函數和in等
exists
集合查詢：union，intersect，except
數據控制語言
grant
revoke
4. 數據類型
顯示寬度：用於顯示，長度不夠前綴填充0
- 數值：
- 整數：1，2，3，4，8字節
- 小數：浮點，定點
- 字符串：char，varchar，text，blob，enum，set
- 日期時間：日期時間，日期，時間，時間戳，年份
5. 完整性詳解
實體完整性
主鍵定義
參照完整性
外鍵定義
用戶定義完整性
-
屬性約束：空與非空，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) -
元組：check
# 男性不能以Ms開頭 check (sex='女' or name not like 'Ms%') -
完整性約束命名語句：
constraint <完整性約束條件名> <完整性約束條件>條件：not null，unique，primary key，foreign key，check等
6. 觸發器
-
定義：事件，條件，動作
事件：增刪改，事務的結束等 條件真，觸發動作 create trigger <觸發器名> before|after insert|delete|update [of <屬性>] on <表> referencing #引用變量 oldrow as <別名>, newrow as <別名> for each row [when <條件>] <動作> 說明：若沒有`for each row`，可引用變量爲：oldtable，newtable -
激活
-
刪除
7. 關係數據庫理論
P第6章 《數據庫系統概論》
基本名詞：平凡函數依賴，非平凡函數依賴，決定因素，完全函數依賴，部分函數依賴，傳遞函數依賴
（完全：X→Y，但X的真子集不能決定Y
（部分：X→Y，但X的真子集→Y
碼，候選碼，超碼，主屬性，非主屬性|非碼屬性
外碼
數據依賴
-
函數依賴：例如學號決定學生信息（姓名，專業…），即y=f(x)，x→y
常見問題：數據冗餘，更新異常，插入異常，刪除異常 -
多值依賴
範式
1NF：關係的每一個變量必須是不可分的數據項
表的列，不可分
2NF：每一個非主屬性完全函數依賴於任何一個候選碼
3NF：每一個非主屬性不傳遞依賴、不部分依賴於碼
BCNF：？？
排除傳遞和部分函數依賴
## 多值依賴：？？
4NF：？？
8. 數據庫編程
-
過程化SQL：塊
-
存儲過程和函數
-
過程化SQL的遊標
三）併發控制
1. 事務
事務（一批操作），要麼全成功，要麼全失敗。
特性
ACID
併發事務問題
- 髒讀
- 不可重複讀
- 幻讀
事務隔離級別
- 讀未提交
- 讀已提交
- 可重複讀
- 串行化
併發事務解決方案
- 鎖
- MVCC
事務故障
- 事務故障
- 系統故障：
- 介質故障
- 計算機病毒
數據恢復
-
數據冗餘
數據轉儲：數據庫複製到存儲介質 登記日誌文件 -
數據恢復
2. 併發控制
併發操作帶來的數據不一致性包括：丟失修改，不可重複讀，讀髒數據
- 原因：破壞事務隔離性
- 解決：封鎖，時間戳，樂觀控制，多版本併發控制MVCC等
封鎖
X(排他|獨享)鎖和S(共享)鎖
一級封鎖協議：事務修改數據前，加X鎖，事務結束後才解鎖
解決：丟失修改。不解決：不可重複讀，讀髒數據
二級封鎖協議：一級封鎖協議+事務讀數據前，加S鎖，讀完後解鎖
解決：丟失修改，讀髒數據。不解決：不可重複讀
三級封鎖協議：一級封鎖協議+事務讀數據前，加S鎖，事務結束後才解鎖
解決：丟失修改，讀髒數據，不可重複讀
其他問題：活鎖，死鎖
活鎖：某個事務一直處於等待
解決：先來先服務
死鎖：多個事務一直不能結束
解決：預防；診斷——處理
併發調度的可串行性
可串行化調度：多個事務的併發執行結果 == 按某一次序串行執行這些事務的結果
可串行性：併發調度，當且僅當它是串行化，認爲是正確調度
兩段鎖協議：保證併發調度的正確性，從而保證多個事務執行結果的正確
所有事務必須分兩個階段對數據項加鎖和解鎖
1. 在對任何數據進行讀寫之前，首先要申請並獲得該數據的封鎖
2. 在釋放一個封鎖之後，事務不可再申請和獲取任何其他封鎖
封鎖的粒度
封鎖對象的大小，封鎖粒度
- 邏輯單元：屬性值，屬性值集合，元組，關係，索引項，索引，數據庫
- 物理單元：頁，物理記錄等
多粒度封鎖
顯示封鎖：應事務要求直接加到數據對象上的鎖
隱式封鎖：上級節點加鎖
加鎖前，檢查數據對象的顯示封鎖，上級節點——隱式封鎖，下級節點顯示封鎖
效率過低！！
引入意向鎖：避免檢查下級節點的顯示封鎖
IS：父IS，子S
IX：父IX，子X
SIX：加S鎖，再加IX鎖
讀整個表，加S鎖
更新元組，子X，則父IX，即加IX鎖
3. 多版本併發控制
理解不夠，暫略
參考
《數據庫系統概論 第5版》