数据库

引言：数据库时一个人机系统，由硬件、OS、数据库、DBMS、应用软件和数据库组成

一.数据库概述

1.1什么是数据

• 描述事物的符号记录包括数字，文字、图形、图像、声音、档案记录等，以“记录”形式按统一格式进行存储
• 数据是以“记录”的形式按照同一的格式进行存储的，而不是杂乱无章的；相同格式和类型的数据同一存放在一起，而不会把“人”和“书”混在一起存储。这样的存储就能够井然有序。

1.2表

在数据中存在行与列
记录:行
字段(属性):列
以行+列的形式就组成了表(数据存储在表中)
关系数据库的表由记录组成，记录由字段组成，字段由字符或数字组成。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性，它是统一管理的相关数据的集合。

1.3数据库

表的集合，是存储数据的仓库，以一定的组织方式存储的相互有关的数据集合

二.数据库管理系统

**数据库管理系统(DatabaseManagementSystem,DBMS)**是实现对数据库资源有效组织、管理和存取的系统软件。它在操作系统的支持下，支持用户对数据库的各项操作

2.1DBMS主要功能

1. 数据库的建立和维护功能:包括建立数据库的结构和数据的录入与转换、数据库的转储与恢复、数据库的重组与性能监视等功能。
2. 数据定义功能:包括定义全局数据结构、局部逻辑数据结构、存储结构、保密模式及信息格式等功能。保证存储在数据库中的数据正确、有效和相容，以防止不合语义的错误数据被输入或输出。
3. 数据操纵功能:包括数据查询统计和数据更新两个方面。
4. 数据库的运行管理功能:这是数据库管理系统的核心部分，包括并发控制、存取控制、数据库内部维护等功能。
5. 通信功能: DBMS 与其他软件系统之间的通信,如Access能与其他office组件进行数据交换。

2.2数据库系统（DBS）

• 是一个人机系统，由硬件、OS、数据库、DBMS、应用软件和数据库用户组成
  用户可以通过DBMS或应用程序操作数据库
• 数据库系统(DatabaseSystem,DBS)是一个人机系统，一般由硬件、操作系统、数据库DBMS、应用软件和数据库用户（包括数据库管理员）组成。用户可以通过DBMS操作数据库，也可以通过应用程序操作数据库。
• 应用程序是利用DBMS为解决某个具体的管理或数据处理的任务而编制的一系列命令的有序集合。如果应用程序比较完善，能够提供友好的人机界面，并编译成可执行文件发行，使得普通用户不需要具备计算机的专业知识，在较短时间就学会使用，那么就称为数据库应用软件。
• 常用的数据库应用软件有人事管理、财务管理、图书管理等信息管理软件及各类信息咨询系统等。
• 数据库管理员(DatabaseAdministrator,DBA)负责数据库的更新和备份、数据库系统的维护、用户管理等工作，保证数据库系统的正常运行。DBA般由业务水平较高、资历较深的人员担任。
• 需要注意的是数据库、数据库系统、数据库管理系统，甚至数据库表等名词，在日常讨论中通常不严格区别。遇到此情况时，可以根据具体情况，判断出实际所指的是什么。

2.3DBMS工作流程

1. 接受应用程序的数据请求和处理请求
2. 将用户的数据请求（高级指令）转换为复杂机器代码（底层指令）
3. 实现对数据库的操作
4. 从数据库的操作中接受查询结果
5. 对查询结果进行处理(格式转换)
6. 将处理结果返回给用户

三.数据库发展史

3.1数据库发展史

• 萌芽阶段（文件系统）
  实用磁盘文件来存储数据
• 第一代数据库（人工管理）
  自20世纪60年代起，第一代数据库系统问世，是层次模型与网状模型的数据库系统为统一管理和共享数据提供了有力的支撑
• 第二代数据库（文件管理）
  20世纪70年代初，第二代数据库——关系数据库开始出现20世纪80年代初，IBM公司的关系数据库系统DB2问世，开始逐步取代层次与网状模型的数据库，成为行业主流到目前为止，关系数据库系统仍占领数据库应用的主要地位
• 第三代数据库（数据库系统管理）
  自20世纪80年代开始，适应不同领域的新型数据库系统不断涌现面向对象的数据库系统，实用性强、适应面广。
  20世纪90年代后期，形成了多种数据库系统共同支撑应用的局面一些新的元素被添加进主流数据库系统中
  例如，Oracle支持的**“关系-对象”**数据库模型。

一些新的元素被添加进主流数据库系统中
==引申:==SQL + NoSQL组合使用(NoSQL非关系型数据库)
web——》redis ——》mysqlCPU——》缓存—》内存

3.2主流数据库

• SQL Server (微软公司产品)
  面向Windows操作系统简单、易用
• Oracle （甲骨文公司产品）
  面向所有主流平台安全、完善、操作复杂
• DB2 (IBM公司产品)
  面向所有主流平台大型、安全、完善
• MySQL （甲骨文公司收购）
  免费、开源、体积小

3.3数据库管理系统的优点

• 相互关联的数据的集合

• 较少的数据冗余

• 程序与数据相互独立

• 保证数据的安全、可靠

• 最大限度地保证数据的正确性

• 数据可以并发使用并能同时保证一致性

3.4数据库管理系统的基本功能

• 数据定义—查询、更新

• 数据处理

• 数据安全

• 数据备份

3.4数据库系统的架构

单机架构

大型主机/终端架构

主从式架构（C/S）

分布式架构

四.关系型数据库和非关系型数据库

关系统型数据库相关概念

• 关系Relational ：关系就是二维表，其中：表中的行、列次序并不重要

• 行row：表中的每一行，又称为一条记录record

• 列column：表中的每一列，称为属性，字段，域field

• 主键Primary key：PK , 用于惟一确定一个记录的字段，一张表只有一个主键

• 域domain：属性的取值范围，如，性别只能是’男’和’女’两个值，人类的年龄只能0-150

4.1关系型数据库

• 关系数据库系统是基于关系模型的数据库系统
• 关系模型的数据结构使用简单易懂的二维数据表
• 关系模型可用简单的“实体-关系“(E-R)图来表示
• E-R图中包含了实体(数据对像)、关系和属性三个要素

关系模型可用简单的"实体-关系-属性"来表示

• 实体
  • 也称为实例，对应现实世界中可区别于其他对象的“事件”或“事物”
    如银行客户、银行账户等
• 属性
  • 实体所具有的某一特性，一个实体可以有多个属性 如“银行客户”实体集中的每个实体均具有姓名、住址、电话等属性
• 联系
  • 实体集之间的对应关系称为联系，也称为关系 如银行客户和银行账户之间存在“储蓄”的关系
    所有实体及实体之间联系的集合构成一个关系数据库

模型E-R

• 实体内部的联系：指组成实体的各属性之间的联系。

• 实体之间的联系：指不同实体之间联系。

• 实体之间的联系用菱形框表示

4.2关系数据库的应用

4.3非关系型数据库

• 非关系数据库也被称作NoSQL (Not Only SQL)
• 存储数据不以关系模型为依据,不需要固定的表格式
• 非关系型数据库优点
  • 数据库可高并发读写
  • 对海量数据高效率存储与访问
  • 数据库具有高扩展性与高可用性
• **常用的非关系数据库:**Redis、mongoDB等

MongoDB 、 Redis（内存数据库/缓存数据库）K-V键值对、与之类似的Memcache,K-V键值对
redis-memecache对比：
相同点：存储高热数据(在内存中高速运行）
不同点：redis可以做持久化保存，可以存储对象
非关系型数据库严格上不是一种数据库，应该是一种数据结构化存储方法的集合，可以是文档或者键值对等。

4.4关系型数据库和非关系型数据库的区别

关系型数据库
关系数据库结构是二维数据库表，二维表当中每个字段（列)用来描述对象的一个属性，每个记录（行）用来描述一个对象的信息（完整信息），关系数据库写到哪里也就是存储在硬盘当中，读写系统就会受到的Io限制或者瓶颈

关系型数据库最典型的数据结构是表，由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织

关系型数据

**优点:**易于维护:都是使用表结构，格式一致;
使用方便:sQL语言通用，可用于复杂查询;
复杂操作:支持sQL，可用于一个表以及多个表之间非常复杂的查询。
**缺点:**读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写;
固定的表结构，灵活度稍欠;
高并发读写需求，传统关系型数据库来说，硬盘I/o是一个很大的瓶颈。

缓存加速软件 非关系型数据库（NoSQL）： MongoDB 、 Redis（内存数据库/缓存数据库）K-V键值对、与之类似的Memcache,K-V键值对 redis-memecache对比： 相同点：存储高热数据(在内存中高速运行） 不同点：redis可以做持久化保存，可以存储对象

非关系型数据库严格上不是一种数据库，应该是一种数据结构化存储方法的集合，可以是文档或者键值对等。

非关系型数据库

优点
格式灵活：存储数据的格式可以是key,value形式、文档形式、图片形式等等，文档形式、图片形式等等，
使用灵活，应用场景广泛，而关系型数据库则只支持基础类型。
速度快：nosql可以使用硬盘或者随机存储器作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘；
高扩展性；
成本低：nosql数据库部署简单，基本都是开源软件。
缺点
不提供sql支持，学习和使用成本较高；
无事务处理；
数据结构相对复杂，复杂查询方面稍欠；
好多数据写在内存中

五.MySQL数据库

MySQL网址：http://www.dev.mysql.com/downloads

5.1MySQL介绍

MySQL是一款深受欢迎的开源关系型数据库，是Oracle旗下的产品遵守GPL协议，可以免费使用与修改

特点：

• 性能卓越、服务稳定
• 开源、无版权限制、成本低
• 多线程、多用户
• 基于C/S(客户端/服务器）架构
• 安全可靠
• 安全可靠的原因是mysql日志文件能备份，恢复，不怕数据丢失，是mysql最核心部分

5.2MySQL产品阵营

• 第一阵营：5.0-5.1阵营，可说是早期产品的延续
• 第二阵营：5.4⑤.7阵营，整合了MySQL AB公司、社区
  和第三方公司开发的存储引擎，从而提高性能
• 第三阵营：6.0-7.1阵营，就是MySQL Cluster}版本，
  为适应新时代对数据库的集群需求而开发

5.3商业版与社区版

MySQL商业版是由MySQL AB公司负责开发与维护，需要付费才能使用
MySQL社区版是由分散在世界各地的MySQL开发者.爱好者一起开发与维护，可以免费使用

区别

• 商业版组织管理与测试环节更加严格，会比社区版
• 更稳定商业版不遵守GPL，社区版遵从GPL可以免费使用
• 商业版可获得7*24小时的服务，社区版则没有

六、Mysql数据库

日志
数据库日志文件用于备份，恢复，故障定位、分析是最核心的部分
mysql与oracle日志有所区别
mysq1写一条数据，同步到日志中一条
PS:insert into ky11 (id,name,score)values(1,zhangsan’,20);
oracle:重做日志组
一个组中至少3个日志成员，轮流存储日志
还会有另一个组与之同步/备份

阿里云0SS对象存储，一式三份备份（使用重做日志组思想）
对象存储：存储大都是一些静态文件，图片、音频、视频
不能直接在对象存储中修改数据

飞天平台，盘古系统(分布式），钟馗（安全），伏羲（分布式应用调度）女娲（选举/调度），盘古一式三份

神农（分布式监控）

mysql存储引擎
myisam和innodb
myisam:快速读取，不支持事务
innodb:更注重写，支持事务

七.总结

本文主要讲述了数据库的基本概念、数据库系统发展史，当今主流的数据库以及关系数据库和非关系数据库的区别。