第1讲_Win三层架构数据库应用开发入门_2
3数据库连接
在接下来的讲义中使用前面创建的DBS数据库，结合几个具体的应用项目来一步步讲解Win三层架构数据库应用开发技术，直到基于三层架构的学生信息管理系统的开发。完成这些示例是在“ChA1_Win三层架构数据库应用开发入门”解决方案中实现的，共包括7个应用程序和4个类库，源代码参见：？？？。
在本节中介绍如何使用C#语言通过https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,连接数据库，还要介绍如何将链接字符串放在配置文件中，便于应用程序生成后直接修改配置文件就可更改链接的服务器。将链接字符串暴露在XML格式的配置文件中，就没有安全性可言了，所以，还要介绍如何将连接字符串加密后放在配置文件中。
3.1生成连接字符串
连接字符串是一串很长的字符串，其中包括：数据库服务器（数据源）、初始数据库以及身份验证方法说明，不便记忆，也容易出错。我们可以利用Visual Studio平台自带的工具生成链接字符串。选择菜单“工具 > 连接到数据库”，如下图。
弹出“添加连接”对话框，这时有两种身份验证方法选择（Windows身份验证和 SQL Server身份验证）可选，服务器在本机的开发一般选择Windows身份验证，如下面两个图。
“服务器名”可以选择，也可以用户输入，当选择SQL Server 身份验证时，还需要输入登录的用户名和密码，这里的“sa”是个系统管理员用户名，然后输入或选择一个你要连接的数据库，如：DBS ，再点击“测试连接”，若提示“测试成功”表示连接正确，否则，表示哪个参数不正确，很可能是服务器名不正确。
若测试成功后，点击“确定”按钮，在“服务器资源管理器”的“数据连接”中就会出现刚才建立的数据库连接，如下图，打开数据库连接，还可以看到数据库的各个对象，如：表、视图等。
鼠标右击数据为连接对象，选择“属性”菜单项，如下图。
选择“属性”菜单后，就会显示属性窗口。在属性窗口中显示了该连接的属性，其中包括连接字符串。下图显示两种不同身份验证的连接字符串。
将连接字符串拷贝下来，供以后在编程中连接数据库使用。
Windows身份验证的连接字符串：
Data Source=LWHDELL\SQL2008;Initial Catalog=DBS;Integrated Security=True SQL Server身份验证的连接字符串：
Data Source=LWHDELL\SQL2008;Initial Catalog=DBS;Persist
Security Info=True;User ID=sa;Password=123
3.2连接字符串写在代码中
在本示例中演示如何使用连接字符串连接数据库DBS，并从数据库中取出学生信息（Student）数据。
3.2.1创建项目
为了展示数据库连接功能的实现，我们需要设计一个简单的窗体，将学生表（Student）中的数据从数据库中取出来后显示到一个ListBox对象中。窗体如下：
3.2.2功能实现
响应按钮“SQL2008”的“Click”事件，输入以下代码。
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
// Window 登录方式
string sConn = @"Data Source=.\Sql2008;Integrated Security=True; Initial Catalog=DBS";
SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn);
try
{
SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT * FROM Student", conn);
conn.Open();
SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader();
listBox1.Items.Clear();
while (reader.Read())
{
string no = reader["Sno"].ToString().Trim();
string name = reader["Sname"].ToString().Trim();
string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim();
int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]);
string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim();
string s = string.Format("No:{0}, Name:{1}, Sex:{2}, Age:{3}, Dept:{4}", no, name, sex, age, dept);
listBox1.Items.Add(s);
}
reader.Close();
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show(ex.Message);
}
finally
{
conn.Close();
}
}
连接字符串中数据源的名称由“LWHDELL\SQL2008”变成了“.\SQL2008”，这是因为测试机器（即本机）的名称是“LWHDELL”，在连接字符串中本机名称还可以使用“.”来代替，故可以使用“.\SQL2008”代替“LWHDELL\SQL2008”。
下面解释如何使用Connection,Command,DataReader对象读取数据库中的数据。
SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn);
第一步，要想从数据库中取出数据，必须使用指定的连接字符串建立一个连接对象（这里是conn）；
SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT * FROM Student", conn);
第二步，基于连接对象和SQL命令（这是是一条查询命令）建立一个命令对象（这里是cmd）；
conn.Open();
SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader();
第三步，打开链接（即真正与数据库连接起来），使用ExecuteReader方法执行命令，即从数据库的Student表中取出全部数据，放到reader对象中；
while (reader.Read())
{
string no = reader["Sno"].ToString().Trim();
string name = reader["Sname"].ToString().Trim();
string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim();
int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]);
string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim();
string s = string.Format("No:{0}, Name:{1}, Sex:{2}, Age:{3}, Dept:{4}", no, name, sex, age, dept);
listBox1.Items.Add(s);
}
reader.Close();
第四步，循环地从reader对象取出数据库记录，添加到了ListBox对象中，即显示到了窗体中；
conn.Close();
最后，一定要关闭数据库连接，确保数据的安全。
3.2.3测试运行
启动程序，运行结果如下。
3.3连接字符串写在配置文件中
在“ChA101_数据库连接”项目中，连接字符串是写在程序代码中的，一旦生成后，就不可再修改了，这样不利于应用程序的推广和应用（因为数据库服务器通常不是在本机，对不同应用单位来说，连接字符串都是不一样的）。
3.3.1创建项目
设计的窗口与“ChA101_数据库连接”项目相同。
本项目我们把连接字符串放到应用程序配置文件中，对于VS2012以后的版本来说，创建
项目时就默认添加了一个配置文件（即：App.config），而之前的开发版本，需要手动添加一个配置文件，并命名为App.config。配置文件的内容如下，即定义了数据库连接字符串，必须放在
connectionString="Data Source=.\Sql2008;Integrated Security=True; Initial Catalog=DBS"/> 为了能够在程序中使用配置文件，必须手动添加一个引用“System.configuration”。 3.3.2功能实现 响应按钮“SQL2008”的“Click”事件，输入以下代码。 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { ConnectionStringSettings cfg = ConfigurationManager.ConnectionStrings["LwhDellSql2008"]; string sConn = cfg.ConnectionString; SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn); try { SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT * FROM Student", conn); conn.Open(); SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader(); listBox1.Items.Clear(); while (reader.Read()) { string no = reader["Sno"].ToString().Trim(); string name = reader["Sname"].ToString().Trim(); string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim(); int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]); string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim(); string s = string.Format("No:{0}, Name:{1}, Sex:{2}, Age:{3}, Dept:{4}", no, name, sex, age, dept); listBox1.Items.Add(s); } reader.Close(); } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } finally { conn.Close(); } } 与“ChA101_数据库连接”项目相比，真正不一样的，只有黄色部分，也就是说，修改了得到连接字符串的方式。 3.3.3测试运行 启动程序，运行结果如下。 3.3.4测试运行 启动程序，运行结果如下。 注意：应用程序生成后，在目标文件中没有App.config文件，而是与应用程序同名的一个配置文件，对于本项目来说，应用程序名为：ChA102_配置数据库连接.exe，配置文件为：ChA102_配置数据库连接.exe.config，如下图。 在发布应用时，若需要修改数据库的连接，只需要修改“ChA102_配置数据库连接.exe.config”中的连接字符串即可，不需要再重新编译应用程序。“ChA102_配置数据库连接.exe.config”文件默认与开发时的App.config相同，内容如下。 connectionString="Data Source=.\Sql2008;Integrated Security=True; Initial Catalog=DBS"/> 3.4连接字符串加密后写在配置文件中 在“ChA102_配置数据库连接”项目中，为了方便修改数据库连接字符串，我们将连接字符串暴露在xml格式的文件中，这样应用系统的安全不能保证。为了保证连接字符串的安全，采用将连接字符串加密的方式保存在配置文件中，即：将连接字符串加密后放到配置文件中，然后在应用程序中对读入的连接字符串解密。 3.4.1创建项目 设计的窗口如下，上面的部分与前面两个项目一致，在下面添加了一个对连接字符串加密的功能。 3.4.2功能实现 设置配置文件 确保项目中有一个配置文件App.config，将连接字符串加密，得到加密后的字符串，将 加密后的字符串写到App.config的连接字符串中，如下。 connectionString="vU9qsBqUnRLoKos11dqPnIG53Ir3GKfHJkShTLJJqqDk8MEKMoBeN8m5HYvyEC+k9/0n2H8oPym+k1qNMeH /kFeoDbluKTqj"/> 为了能够在程序中使用配置文件，必须手动添加一个引用“System.configuration”。定义加密文件 向项目中添加一个加解密的类文件Encrypt.cs，并添加如下代码。 namespace ChA103_加密配置 { public class Encrypt { static string key = "441568140"; static byte[] Keys = { 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90, 0xAB, 0xCD, 0xEF }; public Encrypt() { } // 加密： public static string EncryptDES(string pass) { try { byte[] rgbKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key.Substring(0, 8)); byte[] rgbIV = Keys; byte[] inputByteArray = Encoding.UTF8.GetBytes(pass); DESCryptoServiceProvider provider = new DESCryptoServiceProvider(); MemoryStream mStream = new MemoryStream(); CryptoStream cStream = new CryptoStream(mStream, provider.CreateEncryptor(rgbKey, rgbIV), CryptoStreamMode.Write); cStream.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); cStream.FlushFinalBlock(); return Convert.ToBase64String(mStream.ToArray()); } catch { return pass; } } // 解密： public static string DecryptDES(string pass) { try { byte[] rgbKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key.Substring (0,8)); byte[] rgbIV = Keys; byte[] inputByteArray = Convert.FromBase64String(pass); DESCryptoServiceProvider provider = new DESCryptoServiceProvider(); MemoryStream mStream = new MemoryStream();//存储加后的数据 CryptoStream cStream = new CryptoStream(mStream, provider.CreateDecryptor(rgbKey, rgbIV), CryptoStreamMode.Write); cStream.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); cStream.FlushFinalBlock(); return Encoding.UTF8.GetString(mStream.ToArray()); } catch { return pass; } } } } 响应“加密”按钮的代码如下： private void btnEncrypt_Click(object sender, EventArgs e) { txtEncrypt.Text = Encrypt.EncryptDES(txtPrimary.Text); } 响应SQL2008按钮 响应按钮“SQL2008”的“Click”事件，输入以下代码。 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { ConnectionStringSettings cfg = ConfigurationManager.ConnectionStrings["LwhDellSql2008"]; string sConnEncrypt = cfg.ConnectionString; string sConn = Encrypt.DecryptDES(sConnEncrypt); SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn); try { SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT * FROM Student", conn); conn.Open(); SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader(); listBox1.Items.Clear(); while (reader.Read()) { string no = reader["Sno"].ToString().Trim(); string name = reader["Sname"].ToString().Trim(); string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim(); int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]); string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim(); string s = string.Format("No:{0}, Name:{1}, Sex:{2}, Age:{3}, Dept:{4}", no, name, sex, age, dept); listBox1.Items.Add(s); } reader.Close(); } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } finally { conn.Close(); } } 与“ChA102_配置数据库连接”项目相比，真正不一样的，只有黄色部分（一行代码）不同，也就是说，将从配置文件中得到的加密连接字符串进行解密后使用。 3.4.3测试运行 启动程序，运行结果如下。 3.4.4测试运行 启动程序，运行结果如下。 4数据库查询 在前面的三个示例中，我们已经看到了如何查询数据库中的数据，在界面窗体中要实现查询，实际上还是通过调用SQL语句来实现的，更复杂的查询实际上要通过更复杂的SQL语句来实现。 在C#语言中，调用的SQL语句是以字符串的形式嵌入在语句中的，这些SQL语句在编译时没有语法检验功能，只有等运行该SQL语句时，由SQL服务器去检验和完成，如果不正确，就会出错。所以，一般在编写这类数据库应用程序时，通过都要使用SQL Server的管理工具调试SQL语句，将调试通过的语句再嵌入到C#等高级语言中。 本节介绍两方面的内容：①如何在SQL Server管理工具中调试SQL语句；②如何在C#语言中构造复杂的（带查询条件的）SQL语句。 4.1在数据库管理器中查询 打开SQL Server管理工具，新建查询，然后输入以下代码可以测试关于学生信息的几种常见查询语句。（源代码见附件：DBS_FunctionR.sql） USE DBS GO -- 按"学号"查询学生 SELECT*FROM Student WHERE Sno='95002' DECLARE@Sno CHAR(5) SELECT@Sno='95002' SELECT*FROM Student WHERE Sno=@Sno GO -- 按"性别+所在系"查询学生:性别为"男",所在系以"S"结尾的学生 SELECT Sno,Sname,Ssex,Sdept FROM Student WHERE Ssex='男'AND Sdept LIKE'%S' -- 按"学分"查询课程 SELECT*FROM Course WHERE Credit=2 -- 按"姓名"查询成绩:姓名中含有"李"的学生成绩 SELECT S.Sno,S.Sname,https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,ame,SC.Grade FROM Student S INNER JOIN SC ON S.Sno=SC.Sno INNER JOIN Course C ON https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,o=https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,o WHERE S.Sname LIKE'%李%' -- 按"成绩区间"查询成绩,并从大到小排序 SELECT S.Sno,S.Sname,https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,ame,SC.Grade FROM Student S INNER JOIN SC ON S.Sno=SC.Sno INNER JOIN Course C ON https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,o=https://www.sodocs.net/doc/073348050.html,o WHERE SC.Grade>= 70 AND SC.Grade<= 90 ORDER BY SC.Grade DESC -- 按总分排名 SELECT Sno,SUM(Grade)GradeSum FROM SC GROUP BY Sno ORDER BY SUM(Grade)DESC SELECT S.Sno,S.Sname,A.GradeSum FROM Student S INNER JOIN( SELECT Sno,SUM(Grade)GradeSum FROM SC GROUP BY Sno)A ON S.Sno=A.Sno ORDER BY A.GradeSum DESC -- 查询成绩小于分的人员名单 SELECT Sno,Cno,Grade FROM SC WHERE Grade< 80 若要测试某条SQL语句，只需要使用鼠标选中要测试的语句，然后点击按钮即可，如下图所示。注意：执行前要确定当前数据库是DBS。 4.2在窗体界面中实现查询 在前面的数据库程序中，虽然查询了数据，但都是查询所有学生的数据，SQL语句是一个常量字符串，如："SELECT * FROM Student"，若要查询指定学号的学生信息呢？我们就需要给SQL 语句添加一个WHERE查询条件。 前面的例子中，查询结果都是显示在一个ListBox中，如何将查询信息显示到DataGridView中呢？本节的示例介绍这两个功能的实现，期望你能举一反三，编写出更多更复杂功能的SQL查询程序。 4.2.1创建项目 设计的窗口仍然很简单，界面上有两个按钮，“查询到List”是将查询结果显示在ListBox框中，若“学号”编辑框为空，则显示全部学生信息，否则，显示指定学号的学生信息。“查询到Grid”查询的内容与“查询到List”一样，只不过是将查询的内容显示到右下面的DataGridView中。 4.2.2功能实现 添加学生类 为了实现将查询结果显示到DataGridView中，需要给项目添加一个学生类（Student.cs），在类中输入如下代码。 public class Student { public string Sno { get; set; } public string Sname { get; set; } public string Ssex { get; set; } public int Sage { get; set; } public string Sdept { get; set; } public Student (string sno, string sname, string ssex, int sage, string sdept) { Sno = sno; Sname = sname; Ssex = ssex; Sage = sage; Sdept = sdept; } } 响应“查询到List”按钮 响应按钮“查询到List”的“Click”事件，输入以下代码。 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { string sConn = @"Data Source=.\Sql2008;Integrated Security=True; Initial Catalog=DBS"; SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn); try { string sql = "SELECT * FROM Student"; if (!string.IsNullOrEmpty(txtSno.Text)) sql += string.Format(" WHERE Sno='{0}'", txtSno.Text); SqlCommand cmd = new SqlCommand(sql, conn); conn.Open(); SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader(); listBox1.Items.Clear(); while (reader.Read()) { string no = reader["Sno"].ToString().Trim(); string name = reader["Sname"].ToString().Trim(); string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim(); int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]); string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim(); string s = string.Format("No:{0}, Name:{1}, Sex:{2}, Age:{3}, Dept:{4}", no, name, sex, age, dept); listBox1.Items.Add(s); } reader.Close(); } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } finally { conn.Close(); } } 与“ChA101_数据库连接”项目中的代码对比，真正不一样的，只有黄色部分不同，也就是说，本例中根据“学号”编辑框中的内容确定是否修改SQL语句，然后再执行SQL语句。 响应“查询到Grid”按钮 响应按钮“查询到Grid”的“Click”事件，输入以下代码。 private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { string sConn = @"Data Source=.\Sql2008;Integrated Security=True; Initial Catalog=DBS"; SqlConnection conn = new SqlConnection(sConn); try { string sql = "SELECT * FROM Student"; if (!string.IsNullOrEmpty(txtSno.Text)) sql += string.Format(" WHERE Sno='{0}'", txtSno.Text); SqlCommand cmd = new SqlCommand(sql, conn); conn.Open(); SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader(); List while (reader.Read()) { string no = reader["Sno"].ToString().Trim(); string name = reader["Sname"].ToString().Trim(); string sex = reader["Ssex"].ToString().Trim(); int age = Convert.ToInt32(reader["Sage"]); string dept = reader["Sdept"].ToString().Trim(); students.Add(new Student(no, name, sex, age, dept)); } reader.Close(); dataGridView1.DataSource = students; } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } finally { conn.Close(); } } 与“输出到List”的响应代码对比，重点黄色部分代码。 4.2.3测试运行 启动程序，运行结果如下，一个是没有指定任何学号，查询结果为所有学生信息，另一个是指定了学号95002，则查询结果为95002学生的信息。 5数据库操作 在“ChA104_查询数据库”项目中演示了如何进行有条件查询，本节示例演示如何对数据表进行数据操作（插入、修改、删除），三类操作对于C#编程来说，其实是一样，不一样的是SQL语句。 数据表的插删改操作，只能对单表进行操作（至于为什么在数据库原理中有说明）。5.1在数据库管理器中操作 打开SQL Server管理工具，新建查询，然后输入以下代码可以测试关于学生信息的几种常见查询语句。（源代码见附件：DBS_FunctionCUD.sql） USE DBS GO -- 插入学生信息 INSERT INTO Student VALUES('14001','AAA','男', 20,'CS') -- 修改学生信息 UPDATE Student SET Sage=21,Sdept='IS' WHERE Sno='14001' -- 删除学生信息 DELETE FROM Student WHERE Sno='14001' 5.2在窗体界面中实现操作 在本示例中演示了如何：插入学生数据、修改学生数据、删除学生数据。 5.2.1创建项目 本设计的窗口分上下两部分：上部分是用于显示和编辑各个字段的编辑框和三个按钮，下部分是用于显示Student表的最新信息的DataGridView。 默认情况下在Grid表中显示所有学生数据，当前记录为第1条记录，并将当前记录的字段内容显示在上部分的各个字段编辑框中。在上部分的编辑框中输入各个字段的信息后，若按“添加”按钮，就会将编辑框中的内容添加到学生表中；若按“修改”按钮，就会修改学生表中指定学号的数据；若按“删除”按钮，就会指定学号的学生数据。执行完按钮的功能，都会重新刷新下部分的Grid显示。 数据库 1常见数据库 1.1MySql : 甲骨文 1.2Oracle: 甲骨文 1.3SQL Server: 微软 1.4Sybase: 赛尔斯 1.5DB2： IBM 2MySql基础知识 2.1关系结构数据模型数据库 2.2SQL（Structured Query Language）结构化查询语言2.2.1DDL(Data Definition Language):数据定义语言，用来定义数据库对象：库、表、列等 操作数据库 CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS]mydb1 USE mydb1 DROP DATABASE [IF NOT EXISTS] mydb1 ALTER DATABASE mydb1 CHARACTER SET utf8 操作表 插入表 CREATE TABLE stu( sid CHAR(6), sname VARCHAR(20), age INT, gender VARCHAR(10) ); 更改表 ALTER TABLE t_user ADD (student varcher(20)) ALTER TABLE t_user MODIFY gender CHAR(20) ALTER TABLE t_user CHANGE gender VARCHER(20) ALTER TABLE t_user REMANE genderTO genders ALTER TABLE t_user DROP gender 删除表 DROP TABLE t_user 2.2.2DML（Data Manipulation Language）：数据操作语言，用来定义数据库记录（数据） 插入数据 INSERT INTO t_user VALUES() INSERT INTO 表名 VALUES(值1,值2,…) 系统架构设计师-数据库系统 (总分：29.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题 (总题数：17，分数：29.00) 1.______不属于关系数据库管理系统。 A．Oracle B．MS SQL Server C．DB2 D．IMS （分数：1.00） A. B. C. D. √ 解析：题目给出的几种数据库管理系统中：Oracle、MS SQL Server、DB2较为常见，它们都属于关系型数据库管理系统。而IMS不是关系数据库管理系统，它是IBM公司推出的层次型数据库管理系统。 2.数据的物理独立性是指当数据库的______。 A．外模式发生改变时，数据的物理结构需要改变 B．内模式发生改变时，数据的逻辑结构不需要改变 C．外模式发生改变时，数据的逻辑结构不需要改变 D．内模式发生改变时，数据的物理结构不需要改变 （分数：1.00） A. B. √ C. D. 解析：不同的数据库产品支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统上。数据的存储结构也各不相同，但体系结构基本上都具有相同的特征，采用“三级模式和两级映射”。 数据库系统在三级模式之间提供了两级映象：模式/内模式映象、外模式/模式映象。正因为这两级映射保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。 数据的独立性是指数据与程序独立，将数据的定义从程序中分离出去，由DBMS负责数据的存储，从而简化应用程序，大大减少应用程序编制的工作量。数据的独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的。数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。 数据的物理独立性：是指当数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结构不变。由于应用程序处理的只是数据的逻辑结构，这样物理独立性可以保证，当数据的物理结构改变了，应用程序不用改变。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改概念模式/内模式之间的映像。 数据的逻辑独立性：是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可以不修改。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改外模式/概念模式之间的映像。 3.在数据库系统中，数据的完整性是指数据的______。 A．有效性、正确性和一致性 B．有效性、正确性和可维护性 C．有效性、正确性和安全性 D．正确性、一致性和安全性 （分数：1.00） 第1章数据库基础知识 数据库技术已经成为计算机科学和技术的—个重要分支，Microsoft Access作为一种关系型数据库管理系统是中小型数据库使用系统的理想开发环境 1.1.数据库基础知识 数据库，它能把大量的数据按照一定的结构存储起来，在数据库管理系统的集中管理下，实现数据共享那么，什么是数据库?什么是数据库管理系统呢? 1.1.1.计算机数据管理的发展 一、数据和数据处理 数据是指存储在某一种媒体上能够识别的物理符号。数据的概念包括两个方面：其一是描述事物特性的数据内容；其二是存储在某一种媒体上的数据形式。 数据处理是指将数据转换成信息的过程。对各种数据进行分类、收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。 二、计算机数据管理 数据处理的中心问题是数据管理。计算机对数据的管理是指如何对数据分类、组织、编码、存储、检索和维护。 1.人工管理： (1)数据不保存 (2)使用程序管理数据 (3)数据不共享 (4)数据不具有独立性 使用程序1 数据集1 使用程序2 数据集2 使用程序n 数据集n 2.文件系统 (1)数据可以长期保存 (2)程序和数据有一定的独立性 (3)数据的冗余度大 3. 数据库系统： 20世纪60年代后期以来计算机用于管理的规模更为庞大，使用越来越广泛，需要计算机管理的数据量急剧增长，同时多种使用、多种语言互相覆盖地共享数据集合的要求越采越强烈。为解决多用户、多使用共享数据的需求，出现了数据库技术和统一管理数据的专门软件系统数据库管理系统。 数据库技术的主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源，包括：提高数据的共享性。使多个用户能够同时访问数据库中的数据；减小数据的冗余，以提高数据的一致性和完整性；提供数据和使用程序的独立性，从而减少使用程序的开发和维护代价。 在数据库系统中，数据已经成为多个用户或使用程序共享的资源，从使用程序中完全独立出来，由DBMS 统一管理。数据库系统数据和使用程序的关系如图。 4. 分布式数据库统 物理上分布、逻辑上集中的分布式数据库结构是一个逻辑上统一、地域上分布的数据集合，是把计算机网络环境中各个节点局部数据序的逻辑集合，同时受分布式数据库管理系统的统一控制和管理，把全局数据模式按数据来源和用途合理分布在系统的多个节点上，使大部分数据可以就地或就近存取。 5. 面向对象数据厍系统 数据据库技术和面向对象程序设计技术结合产生了面向对象数据库系统；面向对象数据库吸收了面向对象程序设计方法的核心概念和基本思想，采用面向对象的观点来描述现实世界实体(对象)的逻辑组织、对象之间的限制和联系等。 1.1.2. 数据库系统 DBMS 使用程序1 使用程序2 数据库 … 使用程序１ 文件１ 使用程序２ 文件2 使用程序ｎ 文件n 存取方法 ...… ...… 数据库表结构设计参考 表名外部单位表（DeptOut） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件 外部单位ID 变长字符串(50) N 主键 类型变长字符串(50) N 单位名称变长字符串(255) N 单位简称变长字符串(50) 单位全称变长字符串(255) 交换类型变长字符串(50) N 交换、市机、直送、邮局单位邮编变长字符串(6) 单位标识(英文) 变长字符串(50) 排序号整型(4) 交换号变长字符串(50) 单位领导变长字符串(50) 单位电话变长字符串(50) 所属城市变长字符串(50) 单位地址变长字符串(255) 备注变长字符串(255) 补充说明该表记录数约3000条左右，一般不做修改。初始化记录。 表名外部单位子表（DeptOutSub） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件 外部子单位ID 变长字符串(50) N 父ID 变长字符串(50) N 外键 单位名称变长字符串(255) N 单位编码变长字符串(50) 补充说明该表记录数一般很少 表名内部单位表（DeptIn） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件 内部单位ID 变长字符串(50) N 主键 类型变长字符串(50) N 单位名称变长字符串(255) N 单位简称变长字符串(50) 单位全称变长字符串(255) 工作职责 排序号整型(4) 单位领导变长字符串(50) 单位电话（分机）变长字符串(50) 备注变长字符串(255) 补充说明该表记录数较小（100条以内），一般不做修改。维护一次后很少修改 表名内部单位子表（DeptInSub） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件内部子单位ID 变长字符串(50) N 父ID 变长字符串(50) N 外键 单位名称变长字符串(255) N 单位编码变长字符串(50) 单位类型变长字符串(50) 领导、部门 排序号Int 补充说明该表记录数一般很少 表名省、直辖市表（Province） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件ID 变长字符串(50) N 名称变长字符串(50) N 外键 投递号变长字符串(255) N 补充说明该表记录数固定 表名急件电话语音记录表（TelCall） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件ID 变长字符串(50) N 发送部门变长字符串(50) N 接收部门变长字符串(50) N 拨打电话号码变长字符串(50) 拨打内容变长字符串(50) 呼叫次数Int 呼叫时间Datetime 补充说明该表对应功能不完善，最后考虑此表 表名摄像头图像记录表（ScreenShot） 列名数据类型（精度范围）空/非空约束条件ID 变长字符串(50) N 拍照时间Datetime N 取件人所属部门变长字符串(50) N 取件人用户名变长字符串(50) 取件人卡号变长字符串(50) 图片文件BLOB/Image 高并发分布式服务架构方案 下图是一个非常全面的架构蓝图，针对不同的应用系统需要的模块各有不同。此架构方案主要包括以下几个方面的设计：数据存储和读取，基础服务，应用层（APP/业务/Proxy），日志监控等，下面对这些主要的问题提供具体的各项针对性技术方案。 数据的存储和读取 分布式系统应该根据应用对数据不同的一致性、可用性等要求和数据的不同特性，采用不同的数据存储和读取方案，主要有以下几种可选方案： 1)内存型数据库。内存型的数据库，以高并发高性能为目标，在事务性方面没那么严格， 适合进行海量数据的存储和读取。例如开源nosql数据库mongodb、redis等。 2)关系型数据库。关系型数据库在满足并发性能的同时，也需要满足事务性，可通过 读写分离，分库分表来应对高并发大数据量的情况。例如Oracle，Mysql等。 3)分布式数据库。对于数据的高并发的访问，传统的关系型数据库提供读写分离的方案， 但是带来的确实数据的一致性问题提供的数据切分的方案；对于越来越多的海量数据，传统的数据库采用的是分库分表，实现起来比较复杂，后期要不断的进行迁移维护；对 于高可用和伸缩方面，传统数据采用的是主备、主从、多主的方案，但是本身扩展性比较差，增加节点和宕机需要进行数据的迁移。对于以上提出的这些问题，分布式数据库HBase有一套完善的解决方案，适用于高并发海量数据存取的要求。 基础服务 基础服务主要是指数据层之上的数据路由，Cache，搜索等服务。 1)路由Router。对于数据库切分方案中的分库分表问题，需要解决在请求对应的数据时 定位需要访问的位置，可根据一致性Hash，维护路由表至内存数据库等方案解决。 2)Cache。对于高并发的系统来讲，使用Cache可以减轻对后端系统的压力，所有Cache 可承担大部分热数据的读操作。当前用的比较多的是redis和memcache，redis比memcache有丰富的数据操作的API，redis对数据进行了持久化，而memcache没有这个功能，因此memcache更加适合在关系型数据库之上的数据的缓存。 3)搜索。搜索可以支持应用系统的按照关键词的检索，搜索提示，搜索排序等功能。开源 开源的企业级搜索引擎主要有lucene, sphinx，选择搜索引擎主要考虑以下三个方面： a)搜索引擎是否支持分布式的索引和搜索，来应对海量的数据，支持读写分离，提高 可用性 b)索引的实时性 c)搜索引擎的性能 Solr是基于Lucene开发的高性能的全文搜索服务器，满足以上三个方面的考虑，而且目前在企业中应用非常广泛。 应用层 应用层主要包括面向用户的应用，网站、APP等，还包括相关的业务处理的运算等。 1)负载均衡-反向代理。一个大型的平台包括很多个业务域，不同的业务域有不同的集群， 可以用DNS做域名解析的分发或轮询，DNS方式实现简单。但是因存在cache而缺乏灵活性；一般基于商用的硬件F5、NetScaler或者开源的软负载lvs在做分发，当然会采用做冗余(比如lvs+keepalived)的考虑，采取主备方式。Nginx是基于事件驱动的、异步非阻塞的架构、支持多进程的高并发的负载均衡器/反向代理软件，可用作反向代理的工具。 数据库习题 第一讲走进数据库 1.1 走进数据库 1数据库系统与文件系统的最根本的区别是（）。 A.文件系统只能管理程序文件，而数据库系统可以管理各种类型文件 B.数据库系统复杂，而文件系统简单 C.文件系统管理的数据量少，而数据库系统可以管理庞大数据量 D.文件系统不能解决数据冗余和数据的独立性，而数据库系统能 正确答案： D 2下述不是DBA数据库管理员的职责的是（）。 A.完整性约束说明 B.定义数据库模式 C.数据库管理系统设计 D.数据库安全 正确答案： C 3数据库（DB），数据库系统（DBS）和数据库管理系统（DBMS）之间的关系是（）。 A.DBS包括DB和DBMS B.DBMS包括DB和DBS C.DB包括DBS和DBMS D.DBS就是DB，也就是DBMS 正确答案： A 4（）是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，长期存放在计算机内，可为多个用户共享，与应用程序彼此独立，统一管理的数据集合。 正确答案：数据库 5在数据库的三级模式结构中，描述数据库中全体数据的逻辑结构和特征的是（）。 正确答案：模式 1.2 关系数据库 1 在关系运算中，选择运算的含义是（）。 A.从一个关系中找出满足给定条件的元组组成一个新的关系 B.从一个关系中找出需要的属性组成一个新的关系 C.从一个关系中找出满足条件的元组和属性组成一个新的关系 D.以上3 种说法均是正确的 正确答案： A 2 在“学生表”中，要查找所有年龄大于30 岁姓王的男同学，所采用的关系运算是（）。 A.选择 B.投影 C.连接 D.自然连接 正确答案： A 3 在关系运算中，（）运算得到的新关系中属性个数通常多于原关系中属性个数。 第 1 章数据库基础知识 数据库是20 世纪60 年代后期发展起来的一项重要技术，70 年代以来数据库技术得到迅猛发展，已经成为计算机科学与技术的一个重要分支。经过30 多年的发展，现已经形成相当规模的理论体系和应用技术，不仅应用于事务处理，并且进一步应用到人工智能、情报检索、计算机辅助设计等各个领域。本章主要介绍数据库的基本概念和基本理论，并结合Microsoft Access 讲解与关系数据库相关的基本概念。 1.1 数据库系统概述 数据库能把大量的数据按照一定的结构存储起来，开辟了数据处理的新纪元。可以直观地理解数据库为一个存放数据的仓库，只不过这个仓库是在计算机的大容量存储器上。数据处理的基本问题是数据的组织、存储、检索、维护和加工利用，这些正是数据库系统所要解决的问题。 1.1.1 计算机数据管理的发展 一、数据与数据处理 数据是指存储在某一种介质上能够被识别的物理符号。数据的种类很多，不仅包括数字、字母、文字和其他特殊字符组成的文本形式，而且还包括图形、图像、动画、影像、声音等多媒体形式，但是使用最多、最基本的仍然是文字数据。 信息是经过加工处理的有用数据。数据只有经过提炼和抽象变成有用的数据后才能成为信息。信息仍以数据的形式表示。 数据处理是指将数据加工并转换成信息的过程。数据处理的核心是数据管理。计算机对数据的管理是指如何对数据分类、组织、编码、存储、检索和维护。 二、数据管理技术的发展 计算机在数据管理方面经历了由低级到高级的发展过程。计算机数据管理随着计算机软硬件技术的发展，数据管理技术的发展大致经历了人工管理、文件系统和数据库系统、分布式数据库系统和面向对象数据库系统5 个阶段。 1. 人工管理 20 世纪50 年代以前，计算机主要用于科学计算。当时的硬件状况是，外存储器只有纸带、卡片、磁带，没有直接存取设备。软件状况是，没有操作系统以及管理数据的软件。 人工管理阶段具有的特点是：数据与程序不具有独立性，一组数据对应一组程序。数据不能长期保存，程序运行结束后就退出计算机系统，一个程序中的数据无法被其他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据，称为数据冗余。 2. 文件系统 20 世纪50 年代后期到60 年代中期，计算机的应用范围逐渐扩大，大量地应用于管理中。这时，在硬件上出现了磁鼓、磁盘等直接存取数据的存储设备；在软件方面，在操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统；处理方式上不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理。 数据库架构设计与实践 一、用户中心 用户中心是一个常见业务，主要提供用户注册、登录、信息查询与修改的服务，其核心元数据为：User(uid, uname, passwd, sex, age,nickname, …) 其中： ?uid为用户ID，主键 ?uname, passwd, sex, age, nickname, …等为用户的属性 数据库设计上，一般来说在业务初期，单库单表就能够搞定这个需求。 二、图示说明 为了方便大家理解，后文图片说明较多，其中： ?“灰色”方框，表示service，服务 ?“紫色”圆框，标识master，主库 ?“粉色”圆框，表示slave，从库 三、单库架构 最常见的架构设计如上： ?user-service：用户中心服务，对调用者提供友好的RPC接口?user-db：一个库进行数据存储 四、分组架构 什么是分组？ 答：分组架构是最常见的一主多从，主从同步，读写分离数据库架构：?user-service：依旧是用户中心服务 ?user-db-M(master)：主库，提供数据库写服务 ?user-db-S(slave)：从库，提供数据库读服务 主和从构成的数据库集群称为“组”。 分组有什么特点？ 答：同一个组里的数据库集群： ?主从之间通过binlog进行数据同步 ?多个实例数据库结构完全相同 ?多个实例存储的数据也完全相同，本质上是将数据进行复制 分组架构究竟解决什么问题？ 答：大部分互联网业务读多写少，数据库的读往往最先成为性能瓶颈，如果希望：?线性提升数据库读性能 ?通过消除读写锁冲突提升数据库写性能 ?通过冗余从库实现数据的“读高可用” 此时可以使用分组架构，需要注意的是，分组架构中，数据库的主库依然是写单点。一句话总结，分组解决的是“数据库读写高并发量高”问题，所实施的架构设计。 五、分片架构 第一章数据库系统概论 本章目的在于使读者对数据库系统的基本知识能有一个较为全面的了解，为今后的学习和工作打下基础。本章重点介绍了有关数据库结构和数据库系统组织的基本知识和基本概念，以及常见的三种类型的数据库系统的特点。重点介绍关系数据库的有关知识。 1.1 数据管理技术发展史 随着生产力的不断发展，社会的不断进步，人类对信息的依赖程度也在不断地增加。数据作为表达信息的一种量化符号，正在成为人们处理信息时重要的操作对象。所谓数据处理就是对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列工作全部过程的概述。数据处理的目的就是使我们能够从浩瀚的信息数据海洋中，提取出有用的数据信息，作为我们工作、生活等各方面的决策依据。数据管理则是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护，它是数据处理的一个重要内容中心。数据处理工作由来以久，早在1880年美国进行人口普查统计时，就已采用穿孔卡片来存储人口普查数据，并采用机械设备来完成对这些普查数据所进行的处理工作。电子计算机的出现以及其后其硬件、软件的迅速发展，加之数据库理论和技术的发展，为数据管理进入一个革命性阶段提供有力的支持。根据数据和应用程序相互依赖关系、数据共享以及数据的操作方式，数据管理的发展可以分为三个具有代表性的阶段，即人工管理阶段、文件管理阶段和数据库管理阶段。 【1】人工管理阶段 这一阶段发生于六十年代以前，由于当时计算机硬件和软件发展才刚刚起步，数据管理中全部工作，都必须要由应用程序员自己设计程序完成去完成。由于需要与计算机硬件以及各外部存储设备和输入输出设备直接打交道，程序员们常常需要编制大量重复的数据管理基本程序。数据的逻辑组织与它的物理组织基本上是相同的，因此当数据的逻辑组织、物理组织或存储设备发生变化时，进行数据管理工作的许多应用程序就必须要进行重新编制。这样就给数据管理的维护工作带来许多困难。并且由于一组数据常常只对应于一种应用程序，因此很难实现多个不同应用程序间的数据资源共享。存在着大量重复数据，信息资源浪费严重。 【2】文件管理阶段 这一阶段发生于六十年代，由于当时计算机硬件的发展，以及系统软件尤其是文件系统的出现和发展，人们开始利用文件系统来帮助完成数据管理工作，具体讲就是：数据以多种组织结构（如顺序文件组织、索引文件文件组织和直接存取文件组织等）的文件形式保存在外部存储设备上，用户通过文件系统而无需直接与外部设备打交道，以此来完成数据的修改、插入、删除、检索等管理操作；使用这种管理方式，不仅减轻进行数据管理的应用程序工作量，更重要地是，当数据的物理组织或存储设备发生变化时，数据的逻辑组织可以不受任何影响，从而保证了基于数据逻辑组织所编制的应用程序也可以不受硬件设备变化的影响。这样就使得程序和数据之间具有了一定的相互独立性。 但由于数据文件的逻辑结构完全是根据应用程序的具体要求而设计，它的管理与维护完全是由应用程序本身来完成，因此数据文件的逻辑结构与应用程序密切相关，当数据的逻辑结构需要修改时，应用程序也就不可避免地需要进行修改；同样当应用程序需要进行变动时，常常又会要求数据的逻辑结构进行相应的变动。在这种情况下，数据管理中的维护工作量也是较大的。更主要的是由于采用文件的形式来进行数据管理工作，常常需要将一个完整的、相互关联的数据集合，人为地分割成若干相互独立的文件，以便通过基于文件系统的编程来实现来对它们的管理操作。这样做同样会导致数据的过多冗余和增加数据维护工作的复杂性。例如人事部门、教务部门和医务部门对学生数据信息的管理，这三个部门中 《数据库技术与应用》知识点总结第一章数据库基础 1.基本概念： 数据：数据泛指对客观事物的数量、属性、位置及其相互关系的抽象表示，以适合于用人工或自然的方式进行保存、传递和处理。数据是形成信息的源泉，信息是有价值的数据是数据的内涵。 信息：有一定含义的、经过加工处理的、对决策有价值的数据 数据库：数据库是长期存储在计算机内、有组织的可共享的数据集合。 数据库管理系统（DBS的核心）：专门用于管理数据可的计算机系统软件。 数据库系统：带有数据库的计算机系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、相关硬件、软件和各类人员组成。 2.数据管理的发展阶段 1.人工管理阶段：没有直接存储设备、操作系统、管理软件 2.文件系统阶段：把计算机众多数据组织成相互独立的数据文件 3.数据库系统阶段：一定的格式、统一管理、冗余度小 4.分布式数据库阶段：物理上分离、逻辑上统一 5.面向对象数据库阶段 3. 数据模型： （1）基本概念： 数据模型：数据库系统的形式框架，用来描述数据的一组概念和定义，包括描述数据、数据联系、数据操作、数据语义以及数据一致性的概念工具。 概念模型：按用户的观点对数据和信息进行建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，强调语义表达功能。 实体：客观存在的并且可以相互区别的“事物” 实体集：性质相同的同类实体的集合 属性：描述实体的特征 域：属性的取值范围 主键：用来唯一标识一个元组的某个属性或属性组合 联系（1:1，1:n，m:n）：实体集之间的关系，反应事物之间的相互关联，联系也是主体，也可具有属性 关系模型：采用二维表来表示实体以及实体之间关系的模型。本质是一张表。 关系、关系模式：1：1关系名（属性1，属性2，……） 1：n 将1的主键放入n中学生（班级编号，……） n：m 将实体的主键放入关系的属性中 （2）E-R模型：能根据具体问题构建E-R模型、画出E-R图 实体集：矩形框 属性：椭圆 联系：菱形 （3）关系模型的数据结构、关系的性质 数据查询、数据插入、数据删除、数据修改 关系运算：选择（减少个体保留所有属性）、投影（所有个体的部分属性）、联结 （4）E-R模型转换为关系模型 （5）关系模型的完整性（实体、参照、自定义） 实体：主键不能为空 参照：外键为空或在其担任主键的实体集中存在 自定义：用户自己定义的语义要求 第二章A ccess数据库与表的操作 1. Access数据库设计的一般步骤 2. 基本概念：Access数据库、表、记录、字段 3. 使用表设计器创建表 （1）字段名命名规则 不能空格开头、不能用.!()[]、最长64个字符 （2）字段类型：文本、数字、日期/时间、是/否、查阅向导（备选项中选择） （3）字段属性：字段大小、输入掩码（控制数据的输入）、有效性规则（规范、核查）、有效性文本（提示信息）、默认值、索引（搜索或排序的根据，加快查询速度）、必填字段 （4）设置主键 4.建立表间关系：关联字段、实施参照完整性 第一讲数据库及Microsoft SQL Server 简介 1．1几大数据库简介 （1）ORACLE 是甲骨文公司的旗舰产品。ORACLE是以高级结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库。是目前最流行的客户/服务器(CLIENT/SERVER)体系结构的数据库之一。目前已经发展到11g的版本。从ORACLE7.X以来引入了共享SQL和多线索服务器体系结构。这减少了ORACLE的资源占用，并增强了ORACLE的能力，使之在低档软硬件平台上用较少的资源就可以支持更多的用户，而在高档平台上可以支持成百上千个用户。并具有良好的移植性。 （2）IBM公司的DB2通用数据库为企业提供领先的商业解决方案。Universal 是其最新版本。它与IBM的Web Sphere一起构筑了强大的现代电在商务的平台。（3）Informix数据库，目前也是归属于IBM旗下。在我国的80%的银行和电信产业使用的是Informix数据库，它是以高效安全著称。它一般是在UNIX或Linux 平台下运行，目前的版本是Informix Dynamic Server 2000版本。 （4）Sysbase数据库是Sysbase 公司推出的大型关系数据库。支持多用户并发事务处理。 （5）Interbase是Borland公司发布的，一个个高性能，强大的跨平台数据库系统，对系统要求较低。 1．2 SQL Server 2000概述 SQL Server 2000是微软公司出品的一个大型关系数据库管理系统（RDBMS），它不仅有卓越的性能，而且有先进的管理功能，支持XML语言。它还可以与Windows 2000操作系统整合，充分发挥Windows 2000操作系统的强大功能。 （1） 数据库：我们把一些由行和列组成的二维表格存放在数据库文件当中，这些文档由专门的数据库管理系统负责读取，解析和管理。数据库中数据结构比普通数据文件中的数据结构化程度更高。比如：不存在用户或应用程序必须同时更新的重复数据。可以自行组织数据表与表之间的关系。（2） 关系数据库：在数据库领域中存在着多种的数据组织方式。关系型数据库是效率最高的一种数据库系统，在一个关系数据库中，相同逻辑结构的数据被归类分别存放到单独的表中，这些存放不同数据的表格根据一定的规范，用“关系”连接起来，形成了一个整体。 （3） SQL语言：在关系数据库中可以使用多种不同的数据库语言，但是其中最常用的是SQL（结构化查询语言）。SQL Server 2000支持由美国国家标准协会（ANSI）和国际标准协会（ISO）在1992年公布的SQL标准（Entry Level SQL-92）。SQL Server 2000 支持的SQL版本称为：Transact-SQL。（4） XML：XML（可扩展标记语言）是在Internet上新兴的一种标准格式语言。 大多数SQL语句把运行的结果返回到一个关系结果集中，而SQL Server 2000支持把SQL语句的运行结果直接作为一个XML文档返回。 1．2．1 SQL Server 2000特性 第1章数据库基础知识 数据库是存放数据及相关信息的仓库，是事务处理、信息管理等应用系统的基础，数据管理系统通过将大量的数据按一定的数据模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的功能，使应用系统可以方便地、及时地、准确地从数据库中获取所需的信息。 本章主要内容： ●数据处理的相关概念 ●数据库系统的组成 ●数据模型的相关概念 ●关系型数据库的相关概念 1.1 数据管理 1.1.1 数据与信息 1．信息 一般意义上，信息是指事物存在的方式和运动状态的表现形式。这里的“事物”泛指存在于人类社会、思维活动和自然界中一切可能的对象。“存在方式”是指事物的内部结构和外部联系。“运动状态”则是指事物在时间和空间上变化所展示的特征、态势和规律。概括地讲，信息是对客观事物的反映。 现实生活中，人们经常接触各种各样的信息，并根据这些信息做出反映。例如，在超市挑选某种奶粉时，首先要了解该奶粉的价格、质量及包装等，然后根据这些信息决定是否购买；再如，选修一门课程时，可以根据课程教师、课程性质及它的作用来决定是否选修等。 2．数据 数据是指表达信息的物理符号。在计算机中，数据是指能被计算机存储和处理的、反映客观事物的物理符号序列。数据反映信息，而信息则依靠数据表达。 表达信息的符号不仅可以是数字、字母、文字和其他特殊字符组成的文本形式的数据，还可以是图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。 在计算机中，主要使用磁盘、光盘等外部存储器来存储数据，通过计算机软件和应用程序来管理与处理数据。 3．数据与信息的关系 数据与信息是两个既有联系，又有区别的概念。数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释；数据是物理性的，是被加工的对象，而信息是对数据 数据库架构规划方案 架构的演变 架构演变一定是根据当时要求的场景、压力下性能的需要、安全性、连续性的要求、技术的发展..... 我把架构的发展分为大概4个阶段： 1.单机模式 IT建设初期，高速建设阶段，大家要做的只有一件事，我需要什么构建什么，我需要ERP我买软件，需要HIS买HIS，这个时期按需构建大量的系统基本在这个时期产生，当然那个时候也没什么高可用的要求。 2.双机热备和镜像 基本是20年前的技术了，在高速构建后，一堆的系统运行中，用户发现我们的核心业务如果坏掉业务受影响，停机几个小时做恢复这是无法接受的，那么双机热备或镜像，Active-Standby的模式出现，这样一台机器工作，一台备用坏了在短时间可以接管业务，造成的损失会低很多！ 那么问题也很明显，备机资源浪费，依赖存储，数据还是单点，成本较高。产品也很多：RoseHA/RoseMirrorHA、NEC ExpressCluster、微软MSCS、Symantec VCS、Legato、RHCS 太多太多了。 随后为了解决数据单点的问题有出现了存储的主备，存储的双活这厂商也太多了，这里就不介绍了 基本上传统企业依然停留在第一和第二阶段，也就是要么单机，要么双机热备 3.节点多活 随着业务量越来越大，数据量不断飚升，系统高效性的矛盾显现出来，系统卡慢、报表、接口业务无法分离OLAP OLTP业务混合导致系统锁情况严重，资源消耗极其庞大，光靠升级硬件已经无法满足要求，横向扩展已经成为大势所趋。 同时切换时间、备机无法启动的问题也困扰着用户。 那么节点多活，多台机器同时对外提供访问的技术登上舞台，代表的ORACLE RAC、微软ALWAYSON 、MOEBIUS集群 多活的两种模式也是从第二带架构的演变 oracle rac 把双机热备的辅助节点变的可以访问，关键点数据在多节点内存中的调配 Microsoft awo、Moebius 则是把镜像的辅助节点变的可以访问，关键点数据多节点同步 这样横向扩展来分担压力，并且可以在业务上进行分离。 4.分布式架构 分布式架构真的不知道从何说起，概念太大，每个人理解的都不一样，只能意会不能言传： 比如说一份数据分开存成多份 一、数据库结构设计步骤 二、需求分析 三、概念结构设计 四、逻辑结构设计 五、数据库物理设计 数据库结构设计 一、数据库结构设计步骤 一般可将数据库结构设计分为四个阶段，即需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理设计。 下面各节分别介绍各阶段设计内容和具体方法。 二、需求分析 需求分析的任务是具体了解应用环境，了解与分析用户对数据和数据处理的需求，对应用系统的性能的要求，提出新系统的目标，为第二阶段、第三阶段的设计奠定基础。一般需求分析的操作步骤如下所述。 1．了解组织、人员的构成 子系统的划分常常以现有组织系统为基础，再进行整合，而新系统首先必须达到的目的是尽可能地完成当前系统中有关信息方面的工作，在原有系统中，信息处理总是由具体人来实施的。我们要了解组织结构情况、相互之间信息沟通关系、数据（包括各种报告、报表、凭证、单据）往来联系情况。 具体弄清各个数据的名称，产生的时间与传递所需时间与周期，数据量的大小，所涉及（传送）的范围，使用数据的权限要求，数据处理过程中容易发生的问题及其影响，各个部门所希望获得的数据的情况等。 然后了解每个人对每一具体数据处理的过程，基本数据元素来源于哪些地方、获取的途径、处理的要求、数据的用途，进而弄清数据的构成、数据元素的类型、性质、算法、取值范围、相互关系。 在上述调查基础上，首先画出组织机构及工作职能图。我们以一个学校的基层单位——某大学一个系的管理为例来简要说明。 系的组织机构及工作职能如图7.1所示。 图7．1 系管理体系结构图 作为管理层经常需要的信息和工作有： ．查询老师个人基本情况及打印相应内容 ．查询与统计科研项目情况及相关报表 ．查询与统计论文著作情况及相关报表 ．上级部门及其他部门来文管理与查询（要求能全文检索） ．系部发文管理 ．任务下达、检查及管理 ．信件、通知的收发及管理 ．日程安排调度及管理 ．设备仪器计划及管理 ．设备入库与库存情况管理与查询 ．设备借还领用管理及相应报表 ．耗材计划与领发管理及相应统计报表 ．图书管理及借还情况查询 ．学生毕业设计文档管理 ．专业与班组编制与查询 ．教学文档管理及查询（安排与检查，包括课表、考试日程安排、监考安排等）．学生成绩管理与查询和统计 ．教师、学生、实验室课表管理及查询 ．学生基本情况管理与查询（包括社会活动、奖惩、家庭情况及学校校友管理） 分布式数据库设计报告 目录 1案例背景 (1) 需求分析 (1) 2 分布式数据库设计 (2) 设计目标 (2) 总体设计目标 (2) （4）可靠性： (3) 完成方式及周期 (3) 分布式数据库架构图 (4) 物理设计施工 (5) 3 总结 (5) 4所用设备汇总 (7) 5所使用软件 (7) 成品车间分布式数据库设计 1案例背景 随着成品车间信息化程度越来越高，我们的传统集中式数据库系统的缺点逐渐体现出来主要有: 1、所有数据处理、存储集中在一台计算机上完成，一旦机器损坏或系统崩 溃数据数据很难恢复。 2、单台机器写入/查询处理能力不足，一台机器既要读取数据，又要写入数 据，遇到大批量超过单台数据库的处理能力，就会出现卡顿，在生产时 间不敢批量制造/查询数据。 3、硬件性能瓶颈，包括(硬盘、CPU、内存)，使用升级硬件的方法效果有限。 4、出现故障没有备用服务器可以替代。 5、当前成品车间存在2种数据库，oracle，sql sever，交叉使用不方便管 理维护，出现问题排查困难。 6、由于数据库初期创建数据库/表比较混乱，现在对数据的统计管理需要在 两台服务器之间交叉进行，统计难度高，效率低。 需求分析 成品车间信息化程度越来越高，各个节点产生的数据量越来越大，对数据系统要求越来越高，我们所使用的传统集中式数据库已经无法从容应对越来越大的数据。 成品车间生产线数据库主要有oracle和sql server两种，分别分布在2台计算机中，柔性线、自动线、三相线交叉使用两种类型数据库，主要出现的问题有; 1、一旦其中一个数据库出现问题，那么就有很大的几率导致三条线体 的某个节点或全部节点失去数据服务，导致停线。 2、数据库出现故障，必须停线，故障修复之后才可以上线使用。 数据库系统概论 An Introduction to Database System 中国人民大学信息学院 School of Information, Renmin University of China 2015 ●数据库系统的发展经历了三代演变 层次/网状数据库系统、关系数据库系统、新一代数据库系统 ●造就了四位图灵奖得主 C.W.Bachman、E.F.Codd、James Gray、 M.R.Stonebraker ●发展了一门计算机基础学科 数据建模和DBMS核心技术为主，内容丰富领域宽广 ●带动了一个巨大软件产业 DBMS及其相关工具产品、应用套件、解决方案 数据库技术和系统已经成为信息系统的核心技术和重要基础设施 E.F.Codd （1981） 参考：《数据库系统概论（第五版）习题解析与实验指导》数据库领域图灵奖获得者 Charles.W.Bachman 网状数据库之父 1924年出生于美国堪萨斯州的曼哈顿。 1970—1981年在 Honeywell公司任总工程师，兼任Cullinet软件公司的副总裁。 他在数据库方面的杰出成就： 1 1960年为通用电气开发了世界上第一个网状数据库系统IDS 2 积极推动与促成了数据库标准的制定：DBTG报告，成为数据库历史上 具有里程碑意义的文献。1971年第一版，73、78、81、84修订版。 巴赫曼在数据库技术的产生、发展与推广应用方面都发挥了巨大的作用 1973获图灵奖 1983年成立自己的公司—Bachman Information System Edgar F.Codd 博士 关系数据库之父美国工程院院士 英国人，1923生于英格兰中部波特兰。 第二次世界大战时应征入伍，在皇家空军服役。 1942-1945年间任机长，参与了许多惊心动魄的空战。 大战结束后，到英国牛津大学数学专业理学士及硕士学位，48年远渡大西洋到IBM工作从事操作系统和自动机理论研究。 年近40重返密歇根大学进修计算机与通信专业 1963年获得硕士学位，1965年又获得博士学位。 60年代后期开始数据库研究, 1970年E.F.Codd 博士提出关系模型概念(CACM,Vol.13, Vol.6, 1970 ，“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks” ACM在1983年把这篇论文列为从1958年以来的四分之一世纪中具有里程碑式意义的最重要的25篇研究论文之一。) 1981年获图灵奖，84年从IBM公司退休。还创办了一个研究所和一个公司。 数据库设计说明书 文件状态：[ ] 草稿[√] 正式发布[ ] 正在修改文件标识：JUMU-NJYD-SD-Database 当前版本： 1.0 作者：彭良莉 完成日期：2009-4-1 南京乔木科技有限公司 2009年4月1日 版本历史 版本/状态作者参与者变更日期备注1.0 彭良莉2009-4-1 目录 1.文档介绍 (5) 1.1.文档目的 (5) 1.2.文档范围 (5) 1.3.术语与缩写解释 (5) 2.数据库定义 (5) 2.1.数据库环境介绍 (5) 2.2.数据库类型定义 (5) 2.3.数据库规则定义 (6) 3.表清单 (8) 4.网站数据表定义 (10) 4.1.部门信息表（COMMON_DEPARTMENT） (10) 4.2.权限表（COMMON_PERM） (10) 4.3.角色权限关系表（COMMON_ROLE_PERM） (10) 4.4.用户表（COMMON_USER） (10) 4.5.用户角色表（COMMON_USER_ROLE） (11) 4.6.文章表（PORTAL_ARTICLES） (11) 4.7.文章图片表（PORTAL_ARTICLE_PICS） (12) 4.8.栏目表（PORTAL_COLUMNS） (12) 4.9.组件表（PORTAL_COMPONENTS） (13) 4.10.文章内容表（PORTAL_CONTENTS） (13) 4.11.主页表（PORTAL_HOMEPAGES） (13) 4.12.菜单表（PORTAL_MENU） (14) 4.13.模板表（PORTAL_MODELS） (14) 4.14.角色栏目关系表(PORTAL_ROLE_COLUMN) (15) 5.竞赛数据表定义 (16) 5.1.功能表（FUNCTION） (16) 5.2.选项类型表（LIST_KIND） (16) 5.3.选项明细表（LIST_OPTION） (16) 5.4.模块表（MODULE） (16) 5.5.操作表（OPERATION） (17) 5.6.机构表（ORG_INFO） (17) 5.7.作品表（PRODUCTION） (18) 5.8.作品附件表（PRODUCTION_ATTACH） (18) 5.9.作品审核表（PRODUCTION_CHECK） (18) 5.10.角色表（ROLE） (20) 5.11.角色操作关系表（ROLE_OPERATION） (20) 5.12.评分标准表（SCORE_CRITERION） (20) 5.13.统计表（STATISTIC） (20) 5.14.日程安排表（SYSTEM_SCHEDULE） (21) 1.数据库应用系统的设计步骤 按规范设计的方法可将数据库设计分为以下六个阶段 （1）需求分析; （2）概念结构设计; （3）逻辑结构设计; （4）数据库物理设计; （5）数据库实施; （6）数据库运行和维护。 2.需求分析 需求收集和分析是数据库应用系统设计的第一阶段。明确地把它作为数据库应用系统设计的第一步是十分重要的。这一阶段收集到的基础数据和一组数据流图（DataFlowDiaˉgram———DFD）是下一步设计概念结构的基础。概念结构对整个数据库设计具有深刻影响。 而要设计好概念结构，就必须在需求分析阶段用系统的观点来考虑问题、收集和分析数据及其处理。如何分析和表达用户需求呢？在众多的分析方法中，结构化分析（StructuredAnalysis，简称SA方法）是一个简单实用的方法。SA方法用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。用数据流图，数据字典描述系统。然后把一个处理功能的具体内容分解为若干子功能，每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。在处理功能逐步分解的同时，它们所用的数据也逐级分解。形成若干层次的数据流图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。处理过程的处理逻辑常常用判定表或判定树来描述。数据字典（DataDictionary，简称DD）则是对系统中数据的详尽描述，是各类数据属性的清单。对数据库应用系统设计来讲，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。数据字典是各类数据描述的集合，它通常包括以下5个部分： （1）数据项，是数据最小单位。 （2）数据结构，是若干数据项有意义的集合。 （3）数据流，可以是数据项，也可以是数据结构。表示某一处理过程的输入输出。 （4）数据存储，处理过程中存取的数据。常常是手工凭证、手工文档或计算机文件。 （5）处理过程。 3."概念结构设计 如同软件工程中重视需求分析与规范说明的思想一样，数据库设计中同样十分重视数据分析、抽象与概念结构的设计。概念结构的设计，是整个数据库设计的关键之 一。"概念结构独立于数据库逻辑结构，独立于支持数据库的DBMS，也独立于具体计算机软件和硬件系统。归纳总结，其主要特点是： （1）能充分地反映现实世界，包括实体和实体之间的联系，能满足用户对数据处理的要求，是现实世界的一个真实的模型，或接近真实的模型。 （2）易于理解，从而可以和不熟悉计算机的用户交换意见。用户的积极参与是数据库应用系统设计成功与否的关键。 （3）易于更动。当现实世界改变时容易修改和扩充，特别是软件、硬件环境变化时更应如此。 （4）易于向关系、网状或层次等各种数据模型转换。概念结构是各种数据模型的共同基础，它比任意一种数据模型更独立于机器，更抽象，从而更加稳定。描述概念结构的有力工具是E-R模型。P.P.S.Chen把用E-R模型定义的概念结构称为组织模式。设计概念结构的策略有3种： （1）自顶向下首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。 （2）自底向上首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成，得到全局概念结构。数据库基本知识(自己整理,初学者可以看一下,基于某MySql)
系统架构设计师-数据库系统
第一章ACCESS数据库基础知识
数据库表结构设计参考
分布式服务架构方案
数据库习题
第1章数据库基础知识
数据库架构设计与实践
数据库系统的基本知识
数据库技术与应用》知识点总结
01第一讲数据库及Microsoft SQL Server简介
第1章数据库基础知识
数据库架构规划方案
数据库结构设计
分布式数据库设计报告
数据库基础_第1讲
数据库构架及设计说明书
数据库设计各阶段
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