第8章 事务与并发控制
数据库原理教学大纲
《数据库原理》课程教学大纲课程代码:090131118课程英文名称:Principles of Database课程总学时:48 讲课:40 实验(上机):8适用专业:信息与计算科学大纲编写(修订)时间:2017.11一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标数据库原理是全面介绍数据库理论的一门基础课程,数据库技术已经成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础,信息与计算技术都离不开数据库。
因此《数据库原理》已经成为我们信息与计算科学专业的专业必修课之一。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求1. 基本知识:要求学生能够掌握数据库相关基本知识。
例如掌握数据模型、数据库系统构成、SQL语句等。
2. 基本理论和方法:关系数据库、关系数据理论、数据库系统维护和数据库设计等。
3. 基本技能:学生能够应用数据库设计技术、规范化理论、E-R图的绘制、SQL语言等技术设计和解决数据库应用管理系统方面的问题,具有相关的应用技术和能力。
(三)实施说明1.教学方法:课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解;采用启发式教学,培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力;引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识,培养学生的自学能力;增加讨论课,调动学生学习的主观能动性;注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2.教学手段:在教学中采用电子教案及多媒体教学系统等先进教学手段,结合实际的软件环境,动手实践,以确保在有限的学时内,全面、高质量地完成课程教学任务。
3.课程各章节内容在重点、深度和广度方面的说明:1) SQL语言的讲解为全书的重点,学生必须掌握。
2)第五部分重点为关系数据库的规范化的几个范式,数据依赖的公理系统,模式的分解为较高要求,可视学生理解情况删减。
3)课程内容中带星号的部分为较高要求,可酌情省略。
4)本课可安排一定的用高级语言实际开发存取数据库的应用程序的内容,让学生切身体会数据库的作用。
第8章 数据库系统实现技术
数据库系统实现技术1.1 数据库管理系统概述数据库管理系统(Data Base Mangement System DBMS)是在操作系统支持下的一个复杂的和功能强大的系统软件,它对数据库进行统一管理和控制。
1.11 数据库管理系统的基本功能数据定义功能:允许用户使用专门的数据定义语言来对数据库的结构进行描述,包括外模式,模式,内模式的定义,数据库完整性的定义,安全保密的定义,索引的定义,视图的定义等。
这些定义存储在数据字典中,是DBMS运行的基本依据。
数据操作功能:支持用户使用表达能力强且易学易用的数据操作语言或查询语言来表达对数据库中数据所要进行的检索,插入,更新,删除操作,高效的执行用户所表达的对数据库中数据的操作请求。
数据存储和管理功能:支持对大量的,各种类型的数据进行组织,存储和管理工作,包括用户数据,索引,数据字典等的存储管理。
事务管理功能:提供对事物概念的支持和事务管理能力。
支持对数据的并发存取,即多个不同事务同时对数据进行存取,避免同时的访问可能造成的不良后果,并保证数据库具有从多种类型的故障中恢复的能力。
其他功能:包括与网络中其他软件系统的通信功能,一个DBMS与另一个DBMS或文件系统的数据转换功能,异构数据库之间的互访和互操作功能,对新的高级应用提供支持的能力等。
1.12 数据库管理系统的主要部分和各部分的功能数据库系统包括以下三部分:(1)存储管理器:高效的利用辅助存储器来存放数据,并使得数据能够被快速存取。
具体负责外存储器中的数据存储管理和访问,索引的建立和管理,内存中的缓冲区管理等。
(2)查询处理器:高效的执行像SQL这样非常高级的语言表达的数据查询和修改。
具体负责DDL编译,数据安全性定义和安全性控制,数据完整型定义和完整性控制,查询编译,查询优化,查询执行等。
(3)事务管理器:对并发执行的事务进行有效地管理,使之具有ACID特性。
具体负责事务管理,并发控制,日志管理和故障恢复等。
云计算导论 第8章-云计算导论(第2版)-吕云翔-清华大学出版社
NoSQL数据库的四大分类
分类
键值 (keyvalue)
Examples举例
1、Hbase的访问接口和数据模型
Hbase的访问接口如下: ➢ Native Java API 最常规和高效的访问方式,适合Hadoop MapReduce Job并行批处理 HBase表数据 ➢ HBase Shell HBase的命令行工具,最简单的接口,适合HBase管理使用 ➢ Thrift Gateway 利用Thrift序列化技术,支持C++,PHP,Python等多种语言,适合 其他异构系统在线访问HBase表数据;
1、Hbase的访问接口和数据模型
➢ REST Gateway 支持REST 风格的Http API访问HBase, 解除了语言限制 ➢ Pig 可以使用Pig Latin流式编程语言来操作HBase中的数据,和Hive类似, 本质最终也是编译成MapReduce Job来处理HBase表数据,适合做数 据统计 ➢ Hive 当前Hive的Release版本尚没有加入对HBase的支持。
结构化数据
图结构
优点
缺点
查找速度快
数据无结构化,通常 只被当作字符串或者
二进制数据
查找速度快,可扩 展性强,更容易进
行分布式扩展
功能相对局限
数据结构要求不严
格,表结构可变, 不需要像关系型数 据库一样需要预先
查询性能不高,而且 缺乏统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的查询语法。
《分布式数据库原理与应用》课程教案
《分布式数据库原理与应用》课程教案第一章:分布式数据库概述1.1 课程介绍介绍分布式数据库课程的基本概念、目的和意义。
1.2 分布式数据库基本概念解释分布式数据库的定义、特点和分类。
1.3 分布式数据库系统结构介绍分布式数据库系统的常见结构及其组成。
1.4 分布式数据库系统的研究和发展概述分布式数据库系统的研究背景和发展历程。
第二章:分布式数据库的体系结构2.1 分布式数据库的体系结构概述介绍分布式数据库的体系结构及其功能。
2.2 分布式数据库的体系结构类型讲解分布式数据库的体系结构类型及其特点。
2.3 分布式数据库的体系结构设计原则探讨分布式数据库的体系结构设计原则和方法。
2.4 分布式数据库的体系结构实现技术分析分布式数据库的体系结构实现技术及其应用。
第三章:分布式数据库的数据模型3.1 分布式数据库的数据模型概述解释分布式数据库的数据模型及其重要性。
3.2 分布式数据库的分布式数据模型介绍分布式数据库的分布式数据模型及其特点。
3.3 分布式数据库的分布式数据模型设计方法讲解分布式数据库的分布式数据模型设计方法及其应用。
3.4 分布式数据库的分布式数据模型实现技术分析分布式数据库的分布式数据模型实现技术及其应用。
第四章:分布式数据库的查询处理4.1 分布式数据库的查询处理概述介绍分布式数据库的查询处理及其重要性。
4.2 分布式数据库的查询处理策略讲解分布式数据库的查询处理策略及其特点。
4.3 分布式数据库的查询优化技术分析分布式数据库的查询优化技术及其应用。
4.4 分布式数据库的查询处理实现技术探讨分布式数据库的查询处理实现技术及其应用。
第五章:分布式数据库的安全性与一致性5.1 分布式数据库的安全性概述解释分布式数据库的安全性及其重要性。
5.2 分布式数据库的安全性机制介绍分布式数据库的安全性机制及其特点。
5.3 分布式数据库的一致性概述解释分布式数据库的一致性及其重要性。
5.4 分布式数据库的一致性机制讲解分布式数据库的一致性机制及其特点。
《MySQL数据库管理与应用》课程教学大纲
《MySQL数据库管理与应用》课程教学大纲英文名称:课程代码:学分/总学时:3/72(其中课堂:36学时;课内实验:36学时)先修课程:计算机科学概论、数据库原理及应用适用对象:计算机科学与技术、软件工程、大数据、信息管理与信息系统等相关专业一、课程性质与目的本课程主要讲述如何使用MySQL数据库对数据进行有效的组织、存储、管理、检索与维护,为后续系统开发与运维、商务智能等课程的学习奠定信息管理方面的理论和实践基础。
通过本课程的学习,学生应能有意识地搜集并利用数据提升工作效率与效能、优化社会资源配置,从而为我国的信息化、数字化、智能化建设贡献自己的力量。
数据库是计算机软件学科的一个重要分支,数据库管理系统是除操作系统之外最复杂、也最重要的系统软件。
它研究如何有效地存储、管理和使用数据,有较强的理论性和实用性。
随着计算机应用的发展,基于数据库技术的计算机应用已成为计算机应用的主流,数据库应用领域也从数据处理、信息管理、事务处理扩大到计算机辅助设计和制造、人工智能、卫星遥感、地理信息系统等众多新的应用领域。
学习本课程的目的是使学生掌握数据库的基本概念、基础理论和设计方法,以及MySQL 数据库的管理、操作和编程方法,并能合理地设计并使用MySQL数据库对具体领域中的大量信息进行有效的管理和应用。
二、教学内容及要求第1讲数据库概述(4学时)【基本内容】1.数据库、数据库管理系统和数据库系统的基本概念2.数据管理技术的发展历程3.概念模型的概念、作用和E-R图的基本画法4.数据模型的概念、内容和常见的数据模型5.数据库系统的三级模式结构及其两级映像功能【基本要求】1.掌握数据库、数据库管理系统和数据库系统的基本概念2.了解数据管理技术的发展历程3.掌握概念模型和数据模型的基本概念和重要作用4.了解数据库系统的三级模式结构及其两级映像功能和数据独立性之间的关系【重点及难点】重点:数据库和数据库管理系统的基本概念,数据库系统和文件系统的区别和联系,概念模型的重要作用,数据模型的三要素,数据库系统的三级模式结构及其两级映像功能难点:数据库系统和文件系统的区别和联系,数据库系统的两级映像功能和数据独立性之间的关系【教学活动与教学方式】作为开篇,第一章为我们奠定数据库的概念基础,例如,什么是数据库,数据库系统相对于文件系统有哪些优点,什么是数据库管理系统,数据库管理系统有什么样的重要作用,概念模型在数据库设计过程中有什么样的重要作用,数据库的三级模式结构及其两级映像功能如何保证数据独立性等,从中我们可以领会数据库作为目前管理数据最有效手段在信息管理和各行各业信息系统中的基础地位和巨大作用。
(完整word版)数据库原理与应用教程 何玉洁 五——八章课后习题部分答案
第五章一、试说明使用视图的好处。
答:1、简化数据查询语句2、使用户能从多角度看待同一数据3、提高了数据的安全性4、提供了一定程度的逻辑独立性二、使用视图可以加快数据的查询速度,这句话对吗?为什么?答:不对。
因为数据库管理系统在对视图进行查询时,首先检查要查询的视图是否存在,如果存在,则从数据字典中提取视图的定义,把视图的定义语句对视图语句结合起来,转换成等价的对基本表的查询,然后再执行转换后的查询,所以使用视图不可以加快数据的查询速度。
三、利用第3章建立的Student、Course和SC表,写出创建满足下述要求的视图的SQL语句。
(1)查询学生的学号、姓名、所在系、课程号、课程名、课程学分。
答:CREATE VIEW IS_S_CASSELECT Sno,Sname,Sdept,Cno,Cname,CreditFROM Student S JOIN SC ON S.Sno=SC.SnoJOIN Course C ON o=o四、利用第三题建立的视图,完成如下查询:(1)查询考试成绩大于等于90分的学生的姓名、课程号和成绩。
答:SELECT Sname,Cno,GradeFROM IS_SCWHERE Grade>=90五、修改第三题(4)定义的视图,使其查询每个学生的学号,总学分以及总的选课门数。
答:ALTER VIEW IS_CCASSELECT Sno,COUNT(Credit),COUNT(Cno)FROM SC JOIN Course C ON o=oGROUP BY Sno第六章一、关系规范化中的操作异常有哪些?它是由什么引起的?解决的方法是什么?答:操作异常:数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题和数据删除问题。
它是由关系模式中某些属性之间存在的“不良”的函数依赖关系一起的。
解决的方法是进行模式分解,即把一个关系模式分解成两个或多个关系模式,在分解的过程中消除那些“不良”的函数依赖,从而获得良好的关系模式。
《SQL Server 2000》网络课程同步练习与模拟试题
同步练习题第1章数据库基础知识一、单项选择题1. 通常所说的数据库系统(DBS)、数据库管理系统(DBMS)、和数据库(DB)三者之间的关系是A. DBMS包含DB和DBSB. DB包含DBS和DBMSC. DBS包含DB和DBMSD.三者无关答案:A2.数据是信息的载体,信息是数据的A. 符号化表示B. 载体C. 内涵D. 抽象答案:C3. 下列说法不正确的是A. 数据库避免了一切数据重复B. 数据库减少了数据冗余C. 数据库数据可为经DBA认可的用户共享D. 控制冗余可确保数据的一致性答案:A4.在数据库中,产生数据不一致的根本原因是A. 没有严格保护数据B. 数据存储量太大C. 数据间联系弱D. 数据冗余答案:D5.数据库管理系统能实现对数据库中数据的查询、插入、修改和删除,这类功能称为A. 数据定义功能B. 数据管理功能C. 数据操纵功能D. 数据控制功能答案:C6.E-R模型是数据库设计的工具之一,它一般适用于建立数据库的A. 概念模型B. 结构模型C. 物理模型D. 逻辑模型答案:A7. 当实体中有多个属性可作为键而选定其中一个时,称为该实体的A. 外部键B. 候选键C. 主键D. 主属性答案:C8. 如某属性虽非该实体主键,却是另一实体的主键,称此属性为A. 外部键B. 候选键C. 主键D. 主属性答案:A9.自然连接是构成新关系的有效方法。
一般情况下,当对关系R和S使用自然联接时,要求R和S含有一个或多个共有的A. 元组B.行C. 记录D.属性答案:D10.关系模型中的关系模式至少是A.1NF B.2NFC.3NF D.BCNF答案:A11.候选关键字中的属性称为A.非主属性B.主属性C.复合属性D.关键属性答案:B12.关系模式中各级模式之间的关系为A.3NF⊂2NF⊂lNF B.3NF⊂lNF⊂2NFC.1NF⊂2NF⊂3NF D.2NF⊂lNF⊂3NF答案:A13. 数据库物理设计完成后,进入数据库实施阶段,下列各项中不属于实施阶段的工作的是A. 建立库结构B.扩充功能C. 加载数据D.系统调试答案:B14.从E-R模型向关系模型转换,一个M:N的联系转换成关系模式时,该关系模式的键是A. M端实体的键B. N端实体的键C. M端实体键与N端实体键组合D. 重新选取其他属性答案:C15.数据库逻辑设计的主要任务是A. 建立E-R图和说明书B.创建数据库模式C. 建立数据流图D. 把数据送入数据库答案:B二、填空题1.要满足基本应用,一个数据库系统通常应提供给用户使用的基本语言有和。
数据库原理及应用教案
数据库原理及应用教案第一章:数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、特点和作用解释数据库管理系统(DBMS)的作用1.2 数据模型介绍实体-关系模型、关系模型和对象-关系模型解释模型中的概念,如实体、属性、关系等1.3 数据库设计介绍数据库设计的过程和方法解释需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的关系第二章:SQL语言2.1 SQL概述介绍SQL的作用和特点解释SQL的基本语法和命令2.2 数据定义介绍数据表的创建、修改和删除命令解释字段数据类型的选择和约束条件的设置2.3 数据操作介绍数据插入、更新、删除和查询命令解释SQL语句中的条件筛选和排序功能第三章:关系数据库管理3.1 关系数据库概述介绍关系数据库的概念和特点解释关系数据库管理系统(RDBMS)的作用3.2 关系代数和元组演算介绍关系代数和元组演算的基本操作解释选择、投影、连接和除法等操作的含义和应用3.3 数据库事务管理介绍事务的概念和属性解释事务管理的基本操作,如提交、回滚和隔离级别第四章:数据库安全与性能优化4.1 数据库安全介绍数据库安全的重要性解释访问控制、用户身份验证和加密等安全措施4.2 数据库性能优化介绍数据库性能优化的目标和方法解释查询优化、索引创建和数据分区等技术的作用和应用4.3 数据库备份与恢复介绍数据库备份和恢复的概念和重要性解释备份策略、恢复模式和故障转移等操作的实现方法第五章:数据库应用系统设计与实现5.1 数据库应用系统概述介绍数据库应用系统的概念和组成部分解释系统分析、设计和实现的关系和流程5.2 数据库应用系统设计介绍数据库应用系统设计的方法和步骤解释需求分析、系统架构设计、界面设计和数据访问设计等内容5.3 数据库应用系统实现介绍数据库应用系统实现的工具和技术解释编程语言的选择、数据库连接和业务逻辑实现等步骤第六章:关系数据库高级功能6.1 函数依赖与规范化介绍函数依赖的概念和分类解释规范化理论及其应用,包括第一范式至第三范式6.2 数据库模式设计介绍模式设计的原则和方法解释如何进行模式分解和模式重构6.3 数据库触发器和存储过程介绍触发器和存储过程的概念和作用解释它们的语法和应用场景第七章:数据库编程技术7.1 数据库访问接口介绍ODBC、JDBC等数据库访问接口的概念和作用解释如何使用这些接口进行数据库编程7.2 参数化查询与预编译语句介绍参数化查询和预编译语句的概念解释它们的优点和编程实现方法7.3 事务处理与并发控制介绍事务的概念和并发控制的重要性解释事务处理和并发控制的技术,如锁定和乐观并发控制第八章:XML数据库和大数据技术8.1 XML数据库概述介绍XML数据库的概念和特点解释XML数据模型和XML查询语言8.2 大数据技术简介介绍大数据的概念、特征和挑战解释大数据处理技术,如Hadoop和Spark8.3 NoSQL数据库技术介绍NoSQL数据库的概念和分类解释非关系型数据库的优缺点和应用场景第九章:数据库系统的案例分析9.1 企业级数据库应用案例分析企业级数据库应用的典型案例解释案例中的数据库设计、性能优化和安全性考虑9.2 云计算环境下的数据库应用介绍云计算对数据库技术的影响分析云计算环境下的数据库部署和运维策略9.3 移动数据库应用案例探讨移动数据库的特点和挑战分析移动数据库在特定应用场景下的解决方案第十章:数据库发展趋势与未来10.1 数据库技术的发展趋势分析数据库技术的发展方向讨论新兴技术如NewSQL、图数据库等的发展状况10.2 数据库未来的挑战与机遇讨论数据库技术在未来的挑战探讨应对挑战的可能解决方案和发展机遇10.3 数据库教育的未来分析数据库教育在未来的发展需求讨论如何培养适应未来数据库技术发展的人才重点和难点解析重点环节1:数据库概念和特点数据库的定义和作用是理解数据库原理的基础,需要重点关注。
数据库事务管理
第8章 数据库事务管理: 8.1 事务与事务管理 章 数据库事务管理: 8.1.1事务概念与 事务概念与ACID性质:性质 性质: 事务概念与 性质
• (4)持久性(Durability) )持久性( ) • 事务对数据库的更新应永久地反映在数据库中。 事务对数据库的更新应永久地反映在数据库中。 也就是说,一个事务一旦完成其全部操作之后, 也就是说,一个事务一旦完成其全部操作之后, 它对数据库所有更新操作的结果将在数据库中永 久存在, 久存在,即使以后发生故障也应保留这个事务的 执行结果。 执行结果。持久性的意义在于保证数据库具有可 恢复性。 恢复性。
• 2. 事务提交与回滚的三种方式 • ① 显式方式 通过 通过COMMIT和ROLLBACK语句明 和 语句明 显指出提交或回滚有关事务。 显指出提交或回滚有关事务。 • ② 隐式方式 CREATE TABLE、DROP TABLE、 、 、 CREATE VIEW,CREATE INDEX等创建语句在 , 等创建语句在 执行后即刻导致相关事务的提交。 执行后即刻导致相关事务的提交。 • ③ 自动方式 定期提交完成的事务。 定期提交完成的事务。
第8章 数据库事务管理: 8.2 并发控制技术 章 数据库事务管理: 8.2.1 事务的并发执行(3) 事务的并发执行( )
• 两类并发执行 • ●交叉并发执行:在单CPU系统中,同一时间只 能有一个事务占用CPU,实际情形是各个并发执 行的事务交叉使用CPU,这种并发方式称为交叉 并发执行或分时并发执行。 • ●同时并发执行:在多CPU系统中,多个并发执 行的事务可以同时占用系统中的CPU,这种方式 称为同时并发执行。
第8章 数据库事务管理: 8.2 并发控制技术 章 数据库事务管理: 8.2.2并发执行引发不一致(2) 并发执行引发不一致( ) 并发执行引发不一致 • (1)丢失更新 ) • 丢失更新是指两个事务T1和T2从数据库读 取同一数据并进行更新,其中事务T2提交 的更新改结果破坏了事务T1提交的更新结 果,导致了事务T1的更新被丢失。丢失更 新是由于两个事务对同一数据并发地进行 写入操作所引起的,因而称为写-写冲突
数据库应用与设计 (清华大学出版社)参考答案
《数据库应用与设计》习题参考答案第1章习题参考答案1、答案:数据库是长期储存在计算机设备上、相互关联的、可以被用户共享的数据集合。
2、答案:数据库中的数据共享带来如下好处:低冗余,保证数据的一致性,易于扩充。
但是数据库中的数据共享可能会引起并发访问的冲突,这就需要采用并发控制来避免。
3、答案:因为概念数据模型可以真实地反映现实世界,被人们所理解。
它是创建数据模型的第一个阶段。
4、答案:5、答案:因为多对多联系是一类比较复杂的联系,一般数据库管理系统也不直接支持多对多联系(需要付出更大的代价),所以多对多联系通常需要转换成一对多联系的。
6、答案:存储数据独立性指当改变存储文件的组织方式或存储结构时,应用程序无需修改。
概念数据独立性指当概念文件的结构发生变化时,应用程序无需修改。
这两种数据独立性是通过三层结构获得的。
在三层结构的方案中,CONCEPTUAL-ROUTINE保证了概念数据的独立性,而STORAGE-ROUTINE则保证了存储数据独立性。
7、答案:数据库模式是用数据描述语言对数据库结构的每一层的框架及结构进行的精确定义。
数据库模式分为存储模式(内模式)、概念模式(模式)、外部模式(子模式)。
存储模式(内模式)定义了存储数据库结构,概念模式(模式)定义了概念数据库结构,外部模式(子模式)定义了外部数据库结构。
8、答案:用户程序通过DBMS修改一条记录时所发生的一系列事件如下:(1)用户程序A向DBMS发出修改一条记录的指令,这时,用户程序要给出外部文件名、记录的关键字值和要修改的信息。
(2)DBCS分析所接到的指令,访问对应的外部模式。
(3)DBCS完成外部模式到概念模式的转换,决定访问哪个(些)概念文件。
(4)由DBSS完成概念模式到存储模式的转换,并决定访问哪个(些)存储文件。
(5)DBSS调用修改方法,通过操作系统修改相应的存储文件。
(6)用户程序从系统缓冲区中获得DBMS返回的状态信息。
SQL数据库语言中的并发控制汇总
求和=150
②
读B=100
B←B*2
③ 读A=50
写回B=200
读B=200
求和=250
(验算不对)
(b) 不可重复读
三类不可重复读
事务1读取某一数据后: 事务2对其做了修改,当事务1再次读该数
据时,得到与前一次不同的值。
事务2删除了其中部分记录,当事务1再次 读取数据时,发现某些记录神密地消失了。
图3 三种数据不一致性(续)
T1 ① 读C=100
C←C*2 写回C ②
T2 读C=200
③ ROLLBACK C恢复为100
(c) 读“脏”数据
二、 并发调度的可串行性
1、什么样的并发操作调度是正确的 2、如何保证并发操作的调度是正确的
1、什么样的并发操作调度是正确的
计算机系统对并行事务中并行操作的调度是随机 的,而不同的调度可能会产生不同的结果。
数据库系统概论
An Introduction to Database System
第5章 数据保护
第3章并发控制
第3节 并发控制
1 并发控制概述 2 并发调度的可串行性 3 封锁 4 封锁的粒度 5 封锁协议 6 两段锁协议 7 活锁和死锁 8 的并发控制 9 小结
并发控制概述
多事务执行方式
(1)事务串行执行
事务2插入了一些记录,当事务1再次按相 同条件读取数据时,发现多了一些记录。
后两种不可重复读有时也称为幻影现象 (phantom row)
(3) 读“脏”数据
事务1修改某一数据,并将其写回磁盘 事务2读取同一数据后 事务1由于某种原因被撤消,这时事务1已修改
过 的数据恢复原值 事务2读到的数据就与数据库中的数据不一致, 是不正确的数据,又称为“脏”数据。
数据库原理及应用教程电子教案
数据库原理及应用教程电子教案第一章:数据库基础知识1.1 数据库概念数据库的定义数据库的用途数据库的发展历程1.2 数据模型概念模型关系模型面向对象模型1.3 数据库体系结构数据库三级模式结构数据库二级映像第二章:关系数据库2.1 关系数据库概述关系数据库的基本概念关系数据库的组成2.2 关系运算选择投影连接2.3 关系数据库设计关系模型规范化第三章:SQL语言3.1 SQL概述SQL的定义SQL的特点3.2 数据定义语言创建表修改表删除表3.3 数据操作语言插入数据查询数据更新数据第四章:数据库设计4.1 需求分析收集需求分析需求4.2 概念设计实体-关系模型实体属性的确定4.3 逻辑设计视图设计4.4 物理设计文件组织索引设计第五章:数据库安全与保护5.1 数据库安全用户权限管理数据加密5.2 完整性约束实体完整性参照完整性5.3 数据库备份与恢复备份策略恢复策略5.4 数据库性能优化查询优化索引优化数据库原理及应用教程电子教案第六章:数据库管理系统的使用6.1 数据库管理系统的功能数据定义数据操纵数据查询6.2 常见数据库管理系统OracleMySQLMicrosoft SQL Server6.3 数据库管理系统的使用实例Oracle SQLPlus的使用MySQL命令行的使用第七章:事务管理7.1 事务概述事务的定义事务的属性7.2 事务管理事务的并发控制事务的隔离级别7.3 事务的持久化事务日志事务恢复第八章:分布式数据库8.1 分布式数据库概述分布式数据库的概念分布式数据库的优点8.2 分布式数据库的体系结构客户机/服务器结构对等网络结构8.3 分布式数据库的数据一致性数据复制数据分片第九章:大数据技术9.1 大数据概述大数据的定义大数据的特点9.2 大数据技术架构HadoopSpark9.3 大数据处理技术数据采集数据存储数据分析第十章:数据库发展趋势10.1 数据库技术的未来新型数据库技术数据库技术与其他技术的融合10.2 数据库技术在领域的应用机器学习自然语言处理10.3 数据库技术在物联网领域的应用物联网的数据管理物联网的数据分析重点和难点解析重点环节1:数据库概念与用途数据库的定义:重点掌握数据库作为一种长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库原理教学大纲
《数据库原理》教学大纲课程名称:数据库原理课程号:编写日期:2006年6月一、开设院(部):信息工程学院计算机科学与技术系二、教学对象:计算机科学与技术专业本科三、教学目的:本课程是计算机专业的专业课,属于主干课程。
数据库技术是计算机软件学科的一个重要分支,它研究如何存储、使用和管理数据,有较强的理论性和实用性。
随着计算机应用的发展,数据库应用领域已从数据处理、信息管理、事务处理扩大到计算机辅助设计、人工智能、办公信息系统等新的应用领域。
课程的教学目的是使学生了解数据库系统理论、数据库设计与实现技术、数据库管理技术,最终掌握数据库的基本原理、方法和应用技术,能有效使用现有的数据库管理系统和软件开发工具,掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方式。
四、教学要求:本课程的前修课程是操作系统、计算机网络、程序设计技术、数据结构、计算机系统结构。
要求学生通过对数据库模型理论的学习,掌握基本逻辑模型、物理模型,重点掌握关系数据库模型的理论、方法、技术,包括关系数据理论、关系数据库的规范化理论以及数据库设计的全过程,能进行数据库结构的设计和简单应用系统的设计及掌握数据库管理技术、SQL 语言的全貌和使用技术、数据库一致性、安全性、完备性、数据库备份与恢复技术;同时使学生掌握 SQL server2000数据库系统的应用和开发技术;教师还可以根据实际情况适当扩充新一代数据库系统的内容和数据库技术在 Internet 时代的应用等前沿问题。
五、教学课时及其分配:六、考核:考核形式:考试试卷结构:一.填空题(共10 个空,每空2分,共20分)二.单项选择题(共15 题,每题2分,共30分)三.简答题(共5题,每题4分,共20分)四.综合设计题(共30分,概念模型设计14分,SQL查询16分)七、教材:《数据库系统概论》第三版 . 萨师煊、王珊 . 高等教育出版社,2000.2八、主要参考书目:(1)《数据库处理——基础、设计与实现》(第七版)[美]David M.Kroenke著2001年3 月(2)《SQL server 2000 入门与提高》. 周绪等编著. 清华大学出版社,2001.5(3)《数据库设计》Ryan K .stephens ,Ronald R.Plew著,何玉洁,武欣,邓一凡等译机械工业出版社九、讲授提纲:第一部分数据库基本理论(共24学时)[教学目的]这一部分共有四章,总的要求是弄清楚数据库的体系结构,掌握数据模型的概念,了解数据库管理系统的功能及组成,数据库系统的组成及全局结构;深刻理解关系模型的基本概念及运算理论;熟练掌握关系数据库的标准语言SQL语言(SQL查询语句、视图、SQL更新语句等);了解查询优化的意义和算法、查询优化的一般准则;掌握关系代数等价变换规则、关系代数表达式优化的一般步骤。
第8章 数据库保护复习题
答案:共享锁
5. 封锁具有3个环节:第一个环节是申请加锁;第二个环节是①;第三个环节是②。
答案:①获得锁②释放锁
6. 若事务T对数据对象A加了S锁,则其他事务只能对数据A再加①,不能再②,直到事务T释放A上的锁。
答案:①S锁②X锁
答案:数据转换服务(简称DTS)
19.数据库保护包含数据的。
答案:安全性、完整性、并发控制、恢复
20.保护数据安全性的一般方法是。
答案:设置用户标识和存取权限控制
21.数据的安全性是指。
答案:保护数据库,防止未经授权的,或不合法的使用造成的数据泄漏、更改或破坏
22.安全性控制的一般方法有①、②、③、④和视图的保护五级安全措施。
答案:①用户标识鉴定②存取控制③审计④数据加密
23.存取权限包括两方面的内容,一个是①,另一个是②。
答案:①要存取的数据对象②对此数据对象进行操作的类型
24.①和②一起组成了安全性系统。
答案:①授权编译系统②合法权检查机制
25.是DBMS的基本单位,它是用户定义的一组逻辑一致的操作序列。
答案:事务
26.DBMS的基本工作单位是事务,它是用户定义的一组逻辑一致的操作序列;并发控制的主要方法是机制。
D.并发控制的目的就是消除死锁
答案:ABCD
4. 封锁机制是并发控制的主要手段,()封锁协议不但能够防止丢失修改,还可进一步防止读“脏”数据。
A.一级 B.二级 C.三级 D.都可以
答案:BC
5. 若事务T对数据R已加X锁,则其他事务对数据R()。
A.可以加S锁 B.不能加S锁 C.可以加X锁 D.不能加任何锁
数据库恢复技术
2024/5/24
数据库原理
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隔离性
一个事务的执行不能被其他事务干扰 一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事
务是隔离的 并发执行的各个事务之间不能互相干扰
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数据库原理
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T1
T2
① 读A=16
②
读A=16
③ A←A-1 写回A=15
④
A←A-3
写回A=13
T1的修改被T2覆盖了!
的结果重新记入数据库。
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数据库原理
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恢复操作的基本原理
恢复操作的基本原理:冗余 利用存储在系统其它地方的冗余数据来重建 数据库中已被破坏或不正确的那部分数据
恢复的实现技术:复杂 一个大型数据库产品,恢复子系统的代码要 占全部代码的10%以上。
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数据库原理
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数据库原理
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登记日志文件的原则
为保证数据库是可恢复的,登记日志文件时必须遵循 两条原则: 登记的次序严格按并行事务执行的时间次序 必须先写日志文件,后写数据库 写日志文件操作:把表示这个修改的日志记录 写到日志文件。 写数据库操作:把对数据的修改写到数据库中。
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数据库原理
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数据库原理
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系统故障的恢复
清除尚未完成的事务对数据库的所有修改 系统重新启动时,恢复程序要强行撤消(UNDO) 所有未完成事务。
将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库 系统重新启动时,恢复程序需要重做(REDO) 所有已提交的事务。
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数据库原理
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介质故障
硬件故障使存储在外存中的数据部分丢失或全部 丢失
2021年软考系统架构设计师高级学习笔记汇总
软考系统架构设计师学习笔记第一章1.1.1系统架构师概念当代信息系统"架构”三要素:构件、模式、规划;规划是架构基石,也是这三个贡献中最重要。
架构本质上存在两个层次:槪念层,物理层。
1.2.1系统架构师泄义负责理解、管理并最后确认和评估非功能性系统需求,给出开发规范,搭建系统实现核心架构,对整个软件架构、核心构建、接口进行总体设计并澄淸核心技术细节。
重要着眼于系统"技术实现",同步还要考虑系统"组织协调"。
要对所属开发团队有足够理解,可以评估该开发团队实现特左功能需求目的和资源代价。
1.2.2系统架构师技术素质对软件工程原则规范有良好把握。
1.2.3系统架构师管理素质系统架构师是一种高效工作团队创立者,必要尽量使所有团队成员想法一致,为一种项目订制淸晰、强制性、有元件目的作为整个团队动力;必要提供特定办法和模型作为抱负技术解决方案;必要避免踌躇,必要具备及时解决技术问题急迫感和自信心。
1.2.4系统架构师与其她团队角色协调系统分析师,需求分析,技术实现系统架构师,系统设计,基于环境和资源系统技术实现项目管理师,资源组织,资源实现由于职位角度出发产生冲突制约,不也许较好地给岀开发规范,搭建系统实现核心架构,并澄淸技术细节,扫淸重要难点。
因此把架构师左位在项目管理师与系统分析师之间,为团队规划淸晰目的。
对于大型公司或项目,如果一人承担各种角色,往往容易发生顾此失彼现象。
1.3系统架构师知识构造需要从大量互相冲突系统办法和工具中区别出哪些是有效,那些是无效。
1.4从开发人员到架构师总结自己架构模式,进一步行业总结规律。
几天培训不太也许培养出合格软件架构师,厂商培训和认证,最后目是培养自己市场,培养一批忠诚顾客或产品代言人,而不是为中华人民共和国培养软件架构师。
软考系统架构设计师学习笔记第二章《计算机网络基本知识》计算机系统由硬件和软件构成,软件普通分为系统软件和应用软件。
数据库原理与应用系列第八章习题(含答案)
第八章习题(答案)班级:学号: 姓名:1.填空题(1)SQL Server 有两种安全认证模式,即___WINDOWS_______________安全认证模式和______混合______安全认证模式。
(2)SQL SERVER安装好以后,只有2个已经创建的用户:___SA_______和BULTIN/administrators,它们都是超级用户,对数据库拥有一切权限。
(3)数据库的完整性是指数据的___正确性___和___相容性____。
(4)按数据库状态,数据转储分为动态转储和静态转储。
(5)按数据转储方式,数据转储分为海量转储和增量转储。
2.单选题(1)日志文件用于记录( D )。
A、程序运行过程B、数据操作C、程序运行结果D、对数据的更新操作(2)SQL的COMMIT语句的主要作用是( C )。
A、终止程序B、中断程序C、事务提交D、事务回退(3)SQL的ROLLBACK语句的主要作用是( D )。
A、终止程序B、中断程序C、事务提交D、事务回退(4)在数据库系统中,对存取权限的定义称为(B)。
A、命令B、授权C、定义D、审计(5)设有两个事务T1,T2,其并发操作如下表所示,下面评价正确的是(C )。
A、该操作不存在问题B、该操作丢失修改C、该操作不能重复读D、该操作读“脏”数据(6)设有两个事务T1,T2,其并发操作如下表所示,下面评价正确的是(B )。
A、该操作不存在问题B、该操作丢失修改C、该操作不能重复读D、该操作读“脏”数据(7)A、该操作不存在问题B、该操作丢失修改C、该操作不能重复读D、该操作读“脏”数据(8)若事务T对数据对象A加上S锁,则( C )A、事务T可以读A和修改A,其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁B、事务T可以读A但不能修改A,其他事务能对A加S锁和X锁C、事务T可以读A但不能修改A,其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁D、事务T可以读A和修改A,其他事务能对A加S锁和X锁(9)若事务T对数据对象A加上X锁,则( C )A、事务T可以读A和修改A,其他事务不能对A加X锁B、事务T可以修改A,其他事务不能对A加X锁C、事务T可以读A和修改A,其他事务都不能再对A加任何类型的锁D、事务T修改A,其他事务都不能再对A加任何类型的锁(10)数据库中的封锁机制是( C )的主要方法。
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不同的多事务执行方式
串行执行
每个时刻只有一个事务运行, 其他事务必须等到这个事务 结束以后方能运行。 问题:不能充分利用系统资 源,发挥数据库共享资源的 特点。
T1
T2
T3
不同的多事务执行方式
交叉并行执行
T1 T2 T3
在单处理机系统中,事务的 并行执行是这些并行事务的 并行操作轮流交叉运行。 单处理机系统中的并行事务 并没有真正地并行运行,但 能够减少处理机的空闲时间, 提高系统的效率。
对事务T要修改的数据加X锁,直到事 务结束(包括正常结束和非正常结束) 时才释放。 一级封锁协议可以防止丢失修改,并 保证事务T是可恢复的 但不能保证可重复读和不读“脏”数 据。
一级封锁协议示例
没 有 丢 失 修 改
二级封锁协议
一级封锁协议加上对事务T对要读取 的数据加S锁,读完后即释放S锁。 除了可以防止丢失修改外,还可以防 止读“脏”数据。 但不能保证可重复读数据。
8.2.2 并发控制措施
控制目标:事务运行过程中尽可能隔离 事务外操作对本事务数据环境的影响。 并发控制的主要技术——加锁(Locking) 加锁就是事务T在对某个数据操作之前, 先向系统发出请求,封锁其所要使用的 数据。在事务T释放它的锁之前,其他 事务不能操作这些数据。 锁的类型:共享锁、排他锁
事务的结束标记为:
COMMIT [TRANSACTION|TRAN] ROLLBACK [TRANSACTION|TRAN]
示例
BEGIN TRANSACTION
UPDATE 支付表 SET 帐户总额 WHERE 帐户名 UPDATE 支付表 SET 帐户总额 WHERE 帐户名
= 帐户总额 - n = ‘A’
第一个动作:A帐户 - n 第二个动作:B帐户 + n
说明
假设第一个操作成功了,第二个操作由于某 种原因没有成功,在系统恢复正常后,A账 户的金额应是多少? 如果B账户的金额没有变化,则正确的情况 是A账户的金额也应该没有变化。 怎样保证在系统恢复之后,A账户中的金额 没有减少?这就要用到事务的概念。 事务可以保证在一个事务中的全部操作或者 全部成功,或者全部失败。
= 帐户总额 + n = ‘B’
COMMIT
8.2 并发控制
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 并发控制概述 并发控制措施 封锁协议 活锁和死锁 并发调度的可串行性 两段锁协议
8.2.1 并发控制概述
数据库中的数据是一个共享的资源,因此 会有很多用户同时使用数据库中的数据, 在多用户系统中,可能同时运行着多个事 务,而事务的运行需要时间,并且事务中的 操作是在一定的数据上进行的。 当系统中同时有多个事务在运行时,特别 是当这些事务是对同一段数据进行操作时, 彼此之间就有可能产生相互干扰的情况。 如:订票、银行
A订票点(事务A)读出航班目前的机票余额数,假 设为10张; B订票点(事务B)读出航班目前的机票余额数,也 为为10张; A订票点订出6张机票,修改机票余额为10-6=4,并 将4写回到数据库中; B订票点订出5张机票,修改机票余额为10-5=5,并 将5写回到数据库中;
事务并发执行带来的问题
如果事务因某些原因造成等待时间比较 长,超过了规定的等待时限,则系统会 误认为发生了死锁。 若时限设置的比较长,则不能对发生的 死锁进行及时的处理。
死锁的诊断——等待图法
是一个有向图G=(T,U)。T为结点的集合,每个结 点表示正在运行的事务;U为边的集合,每条边表 示事务等待的情况。若T1等待T2,则T1和T2之间 划一条有向边,从T1指向T2, 并发控制子系统周期性地(比如每隔几秒)生成 事务的等待图,并进行检测。如果发现图中存在 回路,则表示系统中出现了死锁。
第8章 事务与并发控制
8.1 事务
8.1.1 事务的基本概念 8.1.2 事务的特征 8.1.3 事务处理模型
8.2 并发控制
8.1.1 事务的基本概念
事务是用户定义的数据操作系列,这些 操作作为一个完整的工作单元,一个事 务内的所有语句被作为一个整体,要么 全部执行,要么全部不执行。 例如:对于一个转帐活动:A帐户转帐给 B帐户n元钱,这个活动包含两个动作:
会产生多个事务同时存取同一数据的情 况。
可能会存取和存储不正确的数据,破坏 事务一致性和数据库的一致性。
并发控制是衡量DBMS性能的重要标志之 一。
并发操作带来的数据不一致性
丢失修改 读“脏”数据 不可重复读 产生“幽灵”数据
丢失修改
读“脏”数据
不可重复读
产生“幽灵”数据
属于不可重复读的范畴。 指当事务T1按一定条件从数据库中读取了某 些数据记录后,事务T2删除了其中的部分记 录,或者在其中添加了部分记录,则当T1再 次按相同条件读取数据时,发现其中莫名其 妙地少了(对删除)或多了(对插入)一些 记录。 这样的数据对T1来说就是“幽灵”数据或称 “幻影”数据。
持久性( Durability ) :也称为永久性。指事务 一旦提交,其对数据库数据的改变就是永久的。
保证事务的ACID特性是事务处理的重要 任务。
事务的ACID特性可能遭到破坏的因素有:
多个事务并行运行时,不同事务的操 作有交叉情况; 事务在运行过程中被强迫停止。
8.1.3 事务处理模型
锁的相容矩阵
8.2.3 封锁协议
在运用X锁和S锁对数据对象进行加锁时, 还需要约定一些规则,如何时申请X锁或 S锁、持锁时间、何时释放锁等。 称这些规则为封锁协议或加锁协议。 对封锁方式规定不同的规则,就形成了 各种不同级别的封锁协议。 不同级别的封锁协议达到的系统一致性 级别不同。
一级封锁协议
可串行化调度
例:设有两个事务,分别包含下列操作:
事务T1:读B;A=B+1;写回A
事务T2:读A;B=A+1;写回B
设A、B的初值均为4,
按T1 T2顺序执行,结果:A=5,B=6;
按T2 T1顺序执行,结果:A=6,B=5。 当并发调度时,如果执行的结果是这两者之一, 则都是正确的结果。
避免活锁
简单方法是采用先来先服务的策略。 当多个事务请求封锁同一数据对象时, 数据库管理系统按先请求先满足的事 务排队策略,当数据对象上的锁被释 放后,让事务队列中第一个事务获得 锁。
死锁 两个事务相互等待对方先释放资源,则会 造成死锁。
预防死锁的方法
一次封锁法:每个事务一次将所使用数据全ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加锁。
8.1.2 事务的特征
原子性(Atomicity) :指事务是数据库的逻辑工 作单位,事务中的操作要么都做,要么都不做。
一致性(Consistency) :指事务执行的结果必须 是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状 态。
隔离性(Isolation) :指数据库中一个事务的执 行不能被其它事务干扰。
共享锁
简记为S锁:若事务T给数据对象A加了S 锁,则事务T可以读A,但不能修改A,其 他事务可以再给A加S锁,但不能加X锁, 直到T释放了A上的S锁为止。 对于读操作(检索),可以多个事务同 时获得共享锁,但阻止其它事务对已获得 共享锁的数据进行排它封锁。
排他锁
简记为X锁 :若事务T给数据对象A加了X 锁,则允许T读取和修改A,但不允许其他 事务再给A加任何类型的锁和进行任何操 作。 一旦一个事务获得了对某一数据的排他 锁,则任何其他事务均不能对该数据进行 任何封锁,其他事务只能进入等待状态, 直到第一个事务撤销了对该数据的封锁。
二级封锁协议示例
没 有 读 脏 数 据
三级封锁协议
一级封锁协议加上事务T对要读取的 数据加S锁,并直到事务结束才释放。 除了可以防止丢失修改和不读“脏” 数据之外,还进一步防止了不可重 复读。
三级封锁协议示例
可 重 复 读
不同级别的封锁协议总结
8.2.4 活锁和死锁
并发控制的封锁方法可能会引起活锁和 死锁等问题。 活锁
不同的多事务执行方式
同时并发方式
多处理机系统中,每个处理机可以运 行一个事务, 多个处理机可以同时运行多个事务, 实现多个事务真正的并行运行。
这里讨论单处理机环境下的并发控 制技术。
并发事务的相互干扰示例
A、B两个订票点恰巧同时办理同一架航班的飞机 订票业务。设其操作过程及顺序如下:
死锁的解除
通常采用的方法是选择一个处理死锁代 价最小的事务,将其撤销,释放此事务 所持有的全部锁,使其他事务可以继续 运行下去。 而且,对撤销事务所执行的数据修改操 作必须加以恢复。
8.2.5 并发调度的可串行性
多个事务的并发执行是正确的,当且 仅当其结果与按某一顺序的串行执行 的结果相同,则我们称这种调度为可 串行化的调度。 可串行性是并发事务正确性的准则, 按这个准则,一个给定的并发调度, 当且仅当它是可串行化的时,才认为 是正确的调度。
两段锁协议
可以将每个事务分成两个时期:申请封锁 期和释放封锁期,申请期申请要进行的封 锁,释放期释放所占有的封锁。 在申请期不允许释放任何锁,在释放期不 允许申请任何锁,这就是两段式封锁。
一些结论
事务遵守两段锁协议是可串行化调度 的充分条件,而不是必要条件。 若并发事务都遵守两段锁协议,则对 这些事务的任何并发调度策略都是可 串行化的。 若并发事务的一个调度是可串行化的, 不一定所有事务都符合两段锁协议。
调度示例
遵 守 两 段 锁 协 议
不 遵 守 两 段 锁 协 议
隐式事务:隐式事务是每一条数据操 作语句都自动地成为一个事务。 显式事务:有显式的开始和结束标记 的事务。 ISO事务处理模型 T-SQL事务处理模型(SQL Server采用)
T-SQL事务处理模型
每个事务都有显式的开始和结束标记。 事务的开始标记是: