高级数据库技术-高级数据库技术4-分布式查询与优化技术PPT
《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》课程教案一、课程简介1.1 课程背景随着互联网和大数据技术的发展，分布式数据库系统在现代数据库技术中占据越来越重要的地位。
分布式数据库具有高可用性、高性能、高扩展性、灵活的数据分布等优点，能够满足企业级应用对数据处理的需求。
本课程旨在让学生了解分布式数据库的基本概念、原理和技术，掌握分布式数据库的设计、实现和应用。
1.2 课程目标（1）理解分布式数据库的基本概念、原理和特点；（2）掌握分布式数据库系统的基本架构和关键技术；（3）学会分布式数据库的设计方法和应用场景；（4）具备分布式数据库系统的维护和管理能力。
二、教学内容2.1 分布式数据库基本概念（1）分布式数据库的定义；（2）分布式数据库的类型；（3）分布式数据库的优点和缺点。
2.2 分布式数据库系统架构（1）分布式数据库系统的层次结构；（2）分布式数据库系统的组件及其作用；（3）分布式数据库系统的主要技术。
2.3 分布式数据库设计方法（1）分布式数据库设计的基本步骤；（2）分布式数据库设计的注意事项；（3）分布式数据库设计实例分析。
2.4 分布式数据库实现技术（1）分布式数据库的数据分片方法；（2）分布式数据库的数据复制方法；（3）分布式数据库的数据一致性保障技术。
2.5 分布式数据库应用场景（1）分布式数据库在企业级应用中的典型应用场景；（2）分布式数据库在云计算和大数据领域的应用；（3）分布式数据库在未来发展趋势中的应用。
三、教学方法3.1 授课方式采用讲授、案例分析、讨论相结合的方式进行授课。
3.2 实践环节安排实验课程，让学生动手实践，加深对分布式数据库原理和应用的理解。
3.3 考核方式课程成绩由课堂表现、课后作业和实验报告三部分组成。
四、教学资源4.1 教材推荐使用《分布式数据库原理与应用》一书作为主要教材。
4.2 辅助资料提供相关论文、研究报告、案例分析等辅助教学资料。
4.3 网络资源推荐访问相关学术网站、论坛和博客，了解分布式数据库的最新动态和发展趋势。
分布式数据库中的查询优化
关键词 分布式数据库 ； 查询优化； 基本方法
中图分类 号 ： Ｐ １．３ ． Ｔ ３１１３１
文献标 识码 ： 文 章编号 ：０９ １３ （０６０ － ０９ ０ Ａ １０－ ０３２０）３ ０２ － ３
分 布 式数 据 库 系统 是 数 据 库 系统 与计 算 机 网 络 系统 结 集 中式 查 询 处 理 有 质 的 不 同 。 合 的产 物 ， 有 数 据 独 立 性 、 中 与 自治 相 结 合 的 控 制 机 具 集
系 统 大 都 运行 在 单 个 处 理 器 的 计 算 机 上 ， 以 查 询 执 行 总 的性 能 有 重 要 影 响 。 在 多 站 点 下 ， 询 转 化 可 以 减 少 通 信 所 查 代 价 为 Ｃ Ｕ 代 价 ＋ ＩＯ 代 价 。 而 在 分 布 式数 据 库 系统 中 ， 量 ， 而 达 到 减 少 查 询 代 价 的 目的 。查 询 映 射 则 是 针 对 关 Ｐ ／ 从
由于数据的分 布和冗 余 ， 使得 查询处理 中需要考虑 站点间 系的 存 取 方 法 和 操 作 的执 行 算 法进 行 决 策 。
传 输 数 据 的通 信 费 用 ， 以除 了考 虑 Ｃ Ｕ 代 价 和 ＩＯ 代 价 所 Ｐ ／
２ １ 查 询 转 化 的 处 理 过程 ．
之外 ， 还应该包括数据在 网络上 的传输代价 。即 ： 总代价＝
维普资讯
２０ ０ ６年第 ３期 桂 林航天 工业 高等专科 学校 学报 （ 总第 ４ ３期 ） Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ ＵＬＮ Ｃ Ｌ Ｅ ＥＯ Ｅ Ｏ Ｐ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ 计 算机 技 术及 应用 Ｏ Ｒ Ａ ＦＧ ＩＩ Ｏ Ｌ Ｇ ＦＡ Ｒ Ｓ Ａ ＥＴ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ
(2024年)数据库系统原理及应用
概念结构设计阶段
1 2
选择数据模型
根据应用需求和数据特点，选择合适的数据模型 ，如关系模型、层次模型、网状模型等。
设计概念模型
运用选定的数据模型，设计数据库的概念模型， 包括实体、属性、关系等元素的定义和描述。
验证概念模型
3
通过专家评审、用户确认等方式，对概念模型进 行验证和修改，确保其满足应用需求和设计目标 。
数据仓库与数据挖掘
03
构建数据仓库，整合多源数据，运用数据挖掘技术发现数据中
的潜在规律和趋势。
23
人工智能在数据库领域应用
智能数据库优化
利用机器学习等技术对数 据库性能进行自动优化， 提高查询效率和数据吞吐 量。
2024/3/26
数据库自治管理
实现数据库的自动配置、 监控、调优和故障恢复等 自治管理能力，降低运维 成本。
2024/3/26
SQL基本语法
SQL的基本语法包括数据定义语 句（DDL）、数据操纵语句（ DML）和数据控制语句（DCL） 。DDL用于定义数据库对象，如 创建表、修改表和删除表等； DML用于操作数据库中的数据， 如插入数据、更新数据和删除数 据等；DCL用于控制对数据库对 象的访问权限，如授权和撤销权 限等。
THANKS
感谢观看
2024/3/26
29
据库内部的表示方式。
6
02
关系数据库原理
2024/3/26
7
关系模型基本概念
2024/3/26
关系模型定义
关系模型是一种基于集合论和谓词逻辑的数学模型，用于描述和处理数据。它采用二维表 格（即关系）来表示数据，并通过一系列的关系运算来操作数据。
关系数据结构
Oracle数据库技术(格局篇)
Oracle数据库技术（格局篇）Oracle 18c是Oracle新一代数据库，可以部署在本地或 Oracle 云中，运行在专用于 Oracle Exadata和Oracle 数据库机等数据库工作负载的通用硬件或工程系统上。
它为各种规模的企业提供了访问世界上最快，最具可扩展性和可靠性的数据库技术，以便在云，本地和混合云配置中安全，经济地部署事务和分析工作负载。
Oracle Database 18c是在以前Oracle Database 12c中引入的功能添加了新功能和增强功能，包括：1）多租户架构可大幅节省成本和灵活性。
2）内存列存储，可实现实时分析的性能提升。
3）本机数据库分片，可实现大规模 Web 应用程序的高可用性。
4）增强数据库性能，可用性，安全性，分析和应用程序开发的更多关键功能。
Oracle Database 18c 提供了一个高性能、高可靠和高安全的平台，可以在云，本地或混合云进行部署。
它提供了在本地和云中运行的相同熟悉的数据库软件，使客户能够使用其内部开发的 Oracle 应用程序和 ISV应用程序，并在 Oracle 云上运行它们，而不会导致任何应用程序更改。
Oracle Multitenant 是面向下一代数据库云的架构。
它提供了隔离、敏捷性和规模经济。
在这个架构中，一个多租户容器数据库可容纳多个可插拔数据库。
现有数据库可以直接采用，无需更改应用。
Oracle Multitenant 是对 Oracle Real Application Clusters 和Oracle Active Data Guard 等选件的全面补充。
内存优化，支持实时分析。
Oracle Database In-Memory 优化了分析和混合负载 OLTP，不仅提供出色的事务处理性能，还支持实时分析、商务智能和报告。
Oracle Database In-Memory 提供了一个独特的双格式架构，可以同时使用传统的行格式和新的内存中列格式在内存中表示表。
《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。
5_OBCP第五章 OB 分布式事务高级技术_V3
Partcipant
Partcipant
2.执行事务 uncommit
DB
DB
第二阶段：决议
发起请求
Coordinator
3.Yes/No
3.Yes/No
mit
mit
/rollback 1.事务预处理请求 /rollback
Partcipant
mit /rollback
time
分布式数据库面临的挑战
和传统的数据库的单点全共享（即Shared-Everything）架构不同，OceanBase是一个原生的分布式架构，采用了多点
无共享（即Shared-Nothing）的架构，在实现全局（跨机器）一致的快照隔离级别和多版本并发控制时会面临分布式
架构所带来的技术挑战
version
➢ 保证主键唯一等一致性约束； ➢ 采用MVCC进行并发控制，
➢ 全局快照 - 单租户GTS服务， 实现read-committed隔离级
1秒钟内能够响应获取全局时间 别；
戳的调用次数超过200万次；
➢ 所有修改的行加互斥锁，实
现写 - 写互斥；
➢ 读操作读取特定快照版本的
数据，读写互不阻塞；
➢ Redo-Log使用Paxos协议 做多副本同步
1
2
3
转账100元
1
2
3
分布式系统中场景2的解决方案
引入裁判员： 1）裁判员问A账户：你的三台机器都没问题吧？A账户说：没问题。 你的账户允许扣100吗？A账户说：允许。 3）裁判员问B账户：你的三台机器都没问题吧？B账户说：没问题。你的账户状态能接受加100吗？B说：允许。
4）这时，裁判员吹哨，A、B账户同时冻结。
第4章 网络数据库技术
客户机 计算机1
服务器
应用程序
计算机
计算机2
应用程序
……
计算机n DB 图4-3 客户机/服务器结构的数据库访问
应用程序
2．三层的C/S结构
所谓三层C/S体系结构，是在客户端与服务器端之 间加入一个“中间层”，即“客户机—功能服务 器—数据库服务器”模式。客户机驻留用户界面层 （也称为表示层）软件，负责用户与应用层之间的 对话任务；功能服务器存放业务逻辑层（也称为功 能层）软件，响应客户机请求，完成业务处理或复 杂计算，在有数据库访问任务时，根据客户机的要 求向数据库服务器发送SQL指令；数据库服务器存 放数据库服务层（也称为数据层）软件，用来执行 功能层送来的SQL指令，实现对数据库的查询、插 入、删除、更新等操作。操作完成后通过功能服务 器向客户机返回操作结果。如图4-4所示。
ODBC driver
特定驱动程序
中间件服务器
数据库
数据库
数据库 图4-17 JDBC框架
数据库
3．JDBC数据库应用实例
与数据库建立连接 发送SQL语句 处理结果集 关闭对象及连接
三、ADO技术
1．ADO技术简介 ADO（ActiveX Data Objects，即ActiveX 数据对象）是微软在OLE DB之上提供的一种面 向对象的、与语言无关的应用程序编程接口。 微软所提出的访问数据的几种方法的关系如图 4-18所示。
……
局部概念模式 (Local Conceptual Shema)
局部内模式
DB 场地1 4-2 分布式数据库系统的模式结构
DB 场地2
4．分布式数据库管理系统
分布式数据库管理系统与集中式数据库管理系统 一样，是对数据进行管理和维护的一组软件，是分布 式数据库系统的重要组成部分，是用户与分布式数据 库的接口。分布式数据库管理系统包括3个主要部分 全局数据库管理系统 局部数据库管理系统 通信管理程序。
《分布式系统介绍》课件
定义：分布式数据库是多个物理上分散的数据库的逻辑集合 特点：数据分布性、逻辑整体性、位置透明性、共享性、独立性 组成：分布式数据库管理系统、局部数据库管理系统、网络和通信软件 分类：集中式、分布式、分散式
添加 标题
定义：分布式应用程序是由多个独立、协同工作 的组件组成的程序，这些组件可以在不同的计算 机上运行，通过网络进行通信和协作。
加密技术：采用加密技术保护数据传输和存储，确保数据在传输和存储过程中的安全性
安全审计：对分布式系统中的操作进行记录和审计，及时发现和应对潜在的安全威胁
安全审计：对分布式系统中的操作 和数据进行记录、分析和评估，确 保系统的安全性
审计与检测的结合：通过安全审计 和入侵检测的结合，可以更全面地 保障分布式系统的安全性
区块链技术在分布 式系统中的应用案 例和前景展望
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CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：分布式系统是由 多个独立的计算机节点 组成的系统，这些节点 通过网络连接并协同工 作，以实现共同的目标。
特点：分布式系统具有 可扩展性、高可用性、 安全性、容错性、可维 护性等优点，它可以提 供基础设施、平台和软 件三种服务模式，为企 业提供了更加高效、灵 活和可靠的计算服务。
定义：分布式操作系统是一种对分布式系统中的各种资源进行统一管理和调度的软件系统
功能：提供分布式系统的基本功能，如进程管理、内存管理、文件系统和I/O设备管理等
特点：具有分布式性、透明性和可扩展性，能够支持多个独立的物理或逻辑节点协同工作
实现方式：通过分布式操作系统提供的各种服务和协议，实现分布式系统中的资源共享和协同 工作
分布式数据库查询优化方法
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ｂａ ａ ｓ ｅ ； Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｑ ｕ ｅ ｙ； ｒ Ｑ ｕ ｅ ｙ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｑ ｕ ｅ ｙ ｒ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ； ｇ Ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ ０ 引 言
容和复杂性． 对 于一个给定的查询． 通常会有 多种可能的策略． 查询优化就是从这许 多策略 中 找 出最有效查询计划的一种处理过程。并针对分布 式数据库 系统的查询优化。 讨论 了三个典型的算法： Ｉ Ｎ ＧＲ Ｅ Ｓ算 法、 Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｒ 算法、 Ｓ Ｄ Ｄ 一１算法 【 关键词 】 分布式数据库； 分布式查询 ； 查询优化 ； 查询 处理策略 ； 算法
近年来 ． 随 着 计 算 机 网络 和数 据 库 技 术 的 发 展 ． 对 分 布 式 数 据 库 的应用越来越广泛 ： 随着应用不断扩大， 数据 的查询也越来越 复杂 ， 对 查询的效 率要求也越来越高 ， 因此查询处理成为分布式数据库系统中 的一个关键性 的问题【 １ ｊ 。在分布式数据库中． 由于数据的分布与冗余 ． 使得查询处理中一般需要站点问的数据传递及通信费用 ． 成为查询优 化 的主要矛盾 ： 另一方面 ． 数据 的分布与冗余也增加 了查询 的并 发处 理 的可能性 ． 从而可 以缩短查询处 理的响应时间 ， 提高处理 速度。总 之． 分布式查询的规模 与优化 的因素 ． 都与集中式查询优化不同 ． 因此 许 多 数 据 库 专 家 学 者 致 力 于研 究 分 布 式 数 据 库 查 询 优 化 技 术 这 一 重 要课题 ． 并 且 己 经 在这 一领 域 作 了大 量 的 工作 ． 也 找 到 了规 律 ． 包 括 一 些大 家公认 的经典算法 ： 然 而由于分布式数据库本身 的灵活性 ， 要想 设计一个算法对于各种情况都是最优的几乎不太现实 ． 只能说设计一 个较优的优化算 法 ． 它可以解决某一类型的问题［ ２ ３ 分布式数 据库 中查 询优 化是一项复杂问题 ． 已经被证 明属 于 Ｎ Ｐ完全问题 ． 至今 都没有 得到彻底地解决 ． 里面尚有许 多问题值得研究 和探讨
分布式数据库
8.2 分布式数据库管理系统DDBMS（Distribute DBMS ）分布式数据库意味着一个应用程序可以对数据库进行透明操作，数据库中的数据分布在不同的数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通讯网络连接在一起。
一个一分布式数据库由一个逻辑数据库组成，这个逻辑数据库的数据分布存贮在由计算机网络相连的不同场地的计算机中，每一场地都有自治能力完成局部应用。
每一场地也参与至少两个结点以上的全局应用程序的执行，全局应用可以存取若干场地的数据。
从应用程序看来，就好象数据是存储在一台计算机上，由单个DBMS管理一样。
8.2.1 分布式数据库系统的产生分布式数据库由一组数据集合组成，这些数据属于一个逻辑数据库，但数据存贮在多个物理计算机结点上，通过网络连接在一起。
分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是数据库技术与计算机网络技术结合的产物。
分布式数据库系统是具有管理分布数据库功能的计算机系统。
一个分布式数据库是由分布于计算机网络上的多个逻辑相关的数据库组成的集合，网络中的每个结点具有独立处理的能力（称为场地自治），可执行局部应用，同时，每个结点通过网络通讯系统也能执行全局应用。
所谓局部应用即仅对本结点的数据库执行某些应用。
所谓全局应用（或分布应用）是指对二个以上结点上的数据库执行某些应用。
支持全局应用的系统才能称为分布式数据库系统。
对用户来说，一个分布式数据库系统逻辑上看如同集中式数据库系统一样，用户可在任何一个场地执行全局应用。
分布式数据库系统适合于单位分散的部门，允许各个部门将其常用数据存储在本地，实施就地存放就地使用，降低通讯费用，并可提高响应速度。
因为这些企业实际上已经把数据分散在不同的位置或不同的物理计算机上。
例如，一个公司的不同部门的数据，银行系统的各个分行数据等。
企业的信息资源已经是被划分为许多信息资源孤岛，分布式数据库系统是适应企业的结构现状，满足企业的应用要求，把所有的信息资源孤岛连接起来，实现数据的异地存取。
第9章 数据库查询优化.ppt
πS#σAREA=‘North’（Sp
其相应的查询树如下： π s#
∞ Dept） D＃=D＃
б AREA=‘Nouth’
∞
D＃=D＃
显然，边为 E1（∞ ，Sp ） D＃=D＃
时，则Sp是非叶节点 ∞ 的分量。
Sp
Dept
查询表达式的等价性
[例]：对关系 Emp,有如下SQL查询表达式 Select ENAME,DNO
一种是采用半联接技术来减少联接操作的操作数，以降低通讯费用； 另一种是直接进行联接操作的代价计算
9.3.2 联接操作
联接操作是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元 组。记作：
其中A和B分别为R和S上可比的属性组。 自然联接（Natural join）是一种特殊的等值联接，它要求两个关系中 进行比较的分量必须是相同的属性组，并且要在结果中把重复的属性 去掉。即若R和S具有相同的属性组B，则自然连接可记作：
半联接操作是关系代数操作中联接（JOIN）操作的一种缩减，关系R和S 的半联接记为R∝S。其结果关系是R和S的自然联接（Natural JOIN）后， 在R的属性上的投影，可用下述表达式表示：
R∝S=πR（R∞S） 等价方法：将S中与R有相同属性名的属性集投影出来，然后与R完成自然 联接，其等价公式为：
交的，即不包含公共属性的情况下，θ-连接的结果才是有定义的。
实例：考虑分别列出车模和船模的价格的表“车”和“船”。假设一个顾客要购 买一个车模和一个船模，但不想为船花费比车更多的钱。在关系上的θ-联接 CarPrice ≥ BoatPrice 生成所有可能选项的一个表。
图 θ-联接实例
9.3.3 半联接操作原理和不对称性
系统优化技术
SDD-1 算法原理上个世纪，美国计算机公司实现的SDD-1 是世界第一套分布式数据库系统，虽然在之后又出现了很多不同版本的分布式数据库系统，但大多数都是建立在此模型基础之上。
该系列的分布式数据库系统查询技术就是采用半连接操作技术，为了纪念该成果，后来人们将该系列分布式数据库中查询算法定义为分布式数据库SDD-1 查询算法，在详细介绍SDD-1 查询算法之前，先引入以下概念：定义1 设有关系R和S，半连接操作R∝S的选择因子有以下公式：其中card(πa(S))是以R和S的公共属性a对S做投影操作后的元组个数，其card(S)是关系S的元组个数。
定义2设有关系R和S，半连接操作R∝S的效益有以下公式：其中size(R)代表R的大小(以字节为单位)。
定义3 设有关系R和S，半连接操作R∝S的费用开销公式：结果为真那么称此半连接R∝S为有益半连接。
定义5 最有益半连接:在定义4 的多个有益半连接中，结果值最大的有益半连接称最有益半连接。
SDD-1 查询算法通过循环迭代获得最有益半连接，每次获得最有益半连接都减少了网络数据传输量，最后选择数据量最大的站点作为数据装备站点。
SDD-1查询算法在执行时主要分两部分：首先执行基本算法，然后执行后优化算法。
在基本算法中，首先统计各半连接的效率、收益、费用等信息，利用这些统计信息给出半连接缩减程序集，最后得出执行策略；在后优化算法中，修正基本算法得出的执行策略，使最后的执行策略更高效。
SDD-1 查询基本算法是[24,27,42]：首先根据查询语句及分布式数据库数据字典得出一个查询图G。
第一步: 对半连接静态特性表中的所有半连接进行收益值估算。
第二步：排序所有半连接的收益值，并选择该值最大的半连接执行第三步：根据第二步执行的结果更新半连接静态特性表，并重新估算收益值。
第四步：判断半连接静态特性表中所有半连接是否执行完，如执行完转第五步，如没有执行完转第二步循环执行。
第3章 分布式数据库中的查询处理和优化
5 6
7
由此可见，一个好的查询处理应该使数据的传输量和通信次 数最少，这样才能使查询所花费的数据传输/或通信时间减少， 从而减少查询的总代价。 如果对第6种方法利用分布式的并行处理，即在A地选择男 生和B地选择‘MATHS’课程名同时进行，这样的总的处理时间还 可以减少。
8
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3.2 分布式查询优化中的基础知识
3.2.1 用关系代数表达式SQL语句表示一个查询 分布式数据库基本上都采用关系数据模型,以非过程化语言 作为与用户接口的主要语言。这些非过程化语言一般都与SQL语 言兼容，且大多数就是SQL语言。因此，用户向分布式数据库发 出的一个查询，总是可以用关系代数表达式或SQL语言的 SELECT语句来表示。 1、用SQL语句来表示一个查询 SQL已被选作关系数据库的标准语言，查询语句SELECT是 一个功能极强的查询语句。对关系数据库的各种复杂的查询要求， 都可以用SELECT语句来表示。 例3.2 教学数据库中，有三个全局关系： 学生信息S（S#，SNAME，AGE，SEX） 课程设置关系C（C#，CNAME，TEACHER） 选课关系SC（S#，C#，GRADE） 查询选修课程号为‘C03’的学生姓名。
4
（2）在高速局域网中 传输时间比局部处理时间要短得多。在这种情下，往往以响 应时间作为优化目标。响应时间既与通信时间有关，也与局部处 理时间有关，但局部处理时间是关键，所以减少局部处理的时间 是问题的主要方面。 在某些情况下，查询处理同时以减少通信费用与响应时间作 为优化目标。这时，算法往往需要在这两者之间做出权衡。 3、查询代价的估算方法 设一个查询执行的预期代价为QC，则 在集中式中：QC=I/O代价+CPU代价 在分布式中：QC=I/O代价+CPU代价+通信代价 通信代价可用如下公式作粗略估算： TC（X）=C0+C1*X 其中，X为数据的传输量，通常以bit为单位计算； C0为两站点间通信初始化一次所花费的时间，它由通信系统确 定，近似一个常数，以秒为单位； C1为传输率（传输速度的倒数），即单位数据传输的时间，单 5 位是 b/s。
(2024年)大学信息技术基础课程讲义pptx
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05
数据库系统原理及应用
2024/3/26
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数据库系统概述及发展历程
数据库系统定义
数据库系统是由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理 和维护数据的系统。
发展历程
从层次和网状数据库到关系数据库，再到面向对象数据库和分布式数据库，数据库技术不断演 进，满足日益增长的数据处理需求。
2024/3/26
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关系数据库管理系统（RDBMS）原理
01
关系模型
基于数学理论的关系模型是关系数据库的基础，包括关系数据结构、关
系操作和完整性约束三部分。
02
SQL语言
SQL是结构化查询语言的简称，用于访问和操作关系数据库的标准语言
，包括数据查询、数据定义、数据操纵和数据控制等功能。
2024/3/26
逻辑设计
将概念模型转化为数据库逻辑模型，即关系模型，并进 行优化和调整。
2024/3/26
物理设计
根据逻辑模型选取最适合应用要求的物理结构（包括存 储结构和存取方法）。
数据库实施
运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻 辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用 程序，组织数据入库，并进行试运行。
意识和素养。
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2024/3/26
THANKS
感谢观看
27
2024/3/26
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常见网络攻击手段与防范策略
常见网络攻击手段
常见的网络攻击手段包括病毒攻击、蠕虫攻击、木马攻击、拒绝服务攻击、钓鱼攻击等。这些攻击手 段具有隐蔽性、传染性和破坏性等特点，给网络安全带来了严重威胁。
高级数据库技术考试
高级数据库技术考试（答案见尾页）一、选择题1. 什么是数据库的三级模式结构？A. 外模式、模式和内模式B. 外模式、内模式和用户模式C. 用户模式、全局模式和子模式D. 子模式、模式和内模式2. 在数据库中，哪一个概念描述了数据的结构化集合？A. 数据库B. 数据表C. 结构化查询语言（SQL）D. 数据模型3. 什么是数据库的事务处理？A. 数据库的备份和恢复B. 数据库的并发控制和锁定C. 数据库的优化D. 数据库的安全性管理4. 以下哪个选项是关系数据库管理系统（RDBMS）和非关系数据库管理系统（NoSQL）之间的主要区别？A. 数据存储方式B. 数据模式C. 数据复制机制D. 数据更新速度5. 什么是数据库的索引？A. 一种特殊的表B. 一种用于快速访问数据的算法C. 一种数据结构，用于高效查找和排序数据D. 一种数据库配置6. 在数据库设计中，哪一个概念描述了如何组织数据以满足特定应用的需求？A. 模式B. 内模式C. 外模式D. 规范化7. 什么是数据库的触发器？A. 一种存储过程，用于自动执行特定的操作B. 一种约束条件，用于限制数据库中的数据C. 一种触发事件，当特定事件发生时自动执行特定的操作D. 一种数据验证方法8. 在数据库系统中，哪一个概念描述了数据的逻辑结构？A. 存储模式B. 内模式C. 外模式D. 逻辑模式9. 什么是数据库的备份策略？A. 一种数据恢复计划B. 一种数据库维护任务C. 一种数据安全措施D. 一种数据库优化方法10. 在数据库性能优化中，哪一个概念描述了如何调整和优化数据库配置以提高性能？A. 索引优化B. 查询优化C. 硬件优化D. 网络优化11. 数据库系统的基本构成包括哪些组件？A. 存储器B. 缓存C. 查询处理器D. 事务管理器12. 关系数据库中的关系模型是基于什么概念建立的？A. 数据库管理系统（DBMS）B. 数据字典C. 数据库管理员（DBA）D. 数据结构13. 以下哪个选项是关系数据库中常用的数据类型？A. 数值型B. 字符串型C. 日期时间型D. 自定义类型14. 在数据库设计中，哪一个阶段负责定义和描述数据的要求和关系？A. 需求分析B. 概念设计C. 逻辑设计D. 物理设计15. 什么是数据库的事务？请举例说明。
分布式数据库查询方法
分布式数据库查询方法分布式数据库是指将数据分散存储在多个节点上的数据库系统。
与传统的中心化数据库不同，分布式数据库可以提供更高的可扩展性、可靠性和容错性。
在分布式数据库中进行查询是一个复杂且关键的操作，需要考虑到数据的分布和传输、查询优化、并发控制等方面的问题。
以下是一些常用的分布式数据库查询方法：1.数据分片和分布算法：在分布式数据库中，数据通常会被分成多个片或分区，每个分片被存储在不同的节点上。
查询和分析操作需要考虑数据在节点之间的分布情况，选择适当的分片和分区算法来提高查询效率和负载均衡。
常见的分片算法包括哈希分片、范围分片和一致性哈希等。
2.并行查询和任务分配：为了提高查询性能，分布式数据库可以将查询操作并行化，将查询任务均匀地分配给不同的节点。
节点之间可以采用一种协作的方式来协调查询执行，如Master-Slave模式或Peer-to-Peer模式。
并行查询和任务分配可以利用分布式计算资源提供更快的响应时间和更高的吞吐量。
3.分布式查询优化：分布式数据库查询优化是提高查询性能的关键。
查询优化可以包括选择合适的索引、调整查询计划、缓存中间结果等。
在分布式环境中，还需要考虑数据的分布情况、网络传输延迟和节点负载等因素。
一些常见的查询优化技术包括查询重写、查询下推、多级索引和统计信息收集等。
4.数据复制和一致性：分布式数据库通常会采用数据复制来提高数据的可靠性和容错性。
数据复制可以在不同的节点之间保持多个副本，以防止单点故障。
在进行查询操作时，需要考虑数据复制带来的一致性问题。
一致性协议如Paxos和Raft可以确保复制数据的一致性，但也会增加查询的延迟。
5.数据局部性和缓存：在分布式数据库中，节点之间的数据传输通常会引入较高的网络开销。
为了减少网络开销，可以利用数据的局部性原理，将查询任务尽可能地分配给存储相关数据的节点。
此外，分布式数据库还可以利用缓存技术来减少对节点的访问次数，提高查询性能。
信息技术完整公开课PPT课件
数据结构与算法关系 数据结构是算法的基础，算法依 赖于数据结构
常见算法分类 排序算法（冒泡排序、快速排序 等）、查找算法（线性查找、二 分查找等）、图论算法（Dijkstra 算法、Floyd算法等）
数据结构基本概念 数组、链表、栈、队列、树、图 等
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编程规范与习惯
命名规范、注释规范、代码风格 等
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06
数据库技术基础
数据库的基本概念与原理
数据库定义
数据库是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合 。
数据库管理系统（DBMS）
是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获 取和维护数据。
编程实践：简单程序设计与实现
调试与排错技巧
掌握常见的调试方法，如打印日 志、断点调试等，以及常见的排 错思路，如定位错误位置、分析 错误原因等
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简单程序设计与实现
从需求分析、设计、编码、测试 到维护的完整流程，例如实现一 个简单的计算器程序或者字符串 处理程序等
01
编程环境搭建与配置
安装编程软件（如Visual Studio Code）、配置开发环境（如 Python环境）
数据库系统（DBS）
是由数据库、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组成的存 储、管理、处理和维护数据的系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
SQL语言简介与使用
01 02
SQL语言概述
SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是用于管理关 系数据库的标准语言，包括数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制 等功能。
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郭玉彬 13802403342 guoyubin@
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第二章 多库系统与数据集成技术
❖ 2.1数据库查询引擎结构与实现 ❖ 2.2 数据集成技术简介 ❖ 2.3查询解析与优化技术及其在分布式环境中发展
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第二章 多库系统与数据集成技术
2.3查询优化技术及其在分布式环境中发展 ❖ 2.3.1 分布式查询处理 ❖ 2.3.2 查询优化技术
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第二章 多库系统与数据集成技术
2.3.1 分布式查询处理技术
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一个实例： Select ename From emp,asg Where emp.eno=asg.eno and asg.pno=“p1”
and (dur=12 or dur=24) emp.eno=asg.eno asg.pno=“p1”
(dur=12 r dur=24) (emp.eno=asg.eno asg.pno=“p1”
dur=12) (emp.eno=asg.eno asg.pno=“p1” dur=24)
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