【数据库系统原理与应用】数据库的事务处理与数据恢复.ppt

【数据库系统原理与应用】数据库的事务处理与数据恢

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1、第6章数据库的事务处理与数据恢复6.1事务管理的基本概念6.2并发掌握6.3数据库恢复6.1事务管理的基本概念6.1.1事务〔Transaction〕的概念 6.1.2事务的状态 6.1.3事务的特性6.1.4SQLServer中的事务返回首页6.1.1事务〔Transaction〕的概念事务是用户定义的数据库操作序列，这些操作可作为一个完好的工作单元。一个事务内的全部语句是一个整体，要么全部执行，要么全部不执行。即事务是不行再分的原子性工作。如在银行业务中，“从帐户A转移资金X到帐户B”就是一个典型

2、的事务。这个事务可以分解为两个动作：〔1〕从账户A减去金额X。〔2〕在账户B中加上金额X。返回本节6.1.2事务的状态事务的基本操作包括：〔1〕事务开始〔BEGIN_TRANSACTION〕。事务开始执行。〔2〕事务读写〔Read/Write〕。事务进行数据操作。〔3〕事务结束〔END_TRANSACTION〕。事务完成全部的读/写操作。〔4〕事务交付〔COMMIT_TRANSACTION〕。事务完成全部的读/写操作，并保存操作结果。返回本节6.1.3事务的特性事务所必需具有的重要特性包括：〔1〕

3、原子性〔Atomicity〕。〔2〕一致性〔Consistency〕。〔3〕隔离性〔Isolation〕。〔4〕长久性〔Durability〕。上述的四个特性也简称为ACID特性，保证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缘由有：1〕多个事务并行运行时，不同事

务的操作交叉执行。2〕事务在运行过程中被强迫停止。返回本节6.1.4SQLServer中的事务SQLServer的事务分为两种类型：系统提供的事务和用户定义的事务。系统提供的事务是指在执行某些语句时，一条语句就是一

4、个事务，它的数据对象可能是一个或多个表〔视图〕，可能是表〔视图〕中的一行数据或多行数据；用户定义的事务以BEGINTRANSACTION语句开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。其中：BEGINTRANSACTION：事务的开始标记。COMMITTRANSACTION：事务的结束标记。OLLBACKTRANSACTION：回滚。返回本节6.2并发掌握6.2.1并发操作引起的问题6.2.2封锁6.2.3封锁出现的问题及解决方法6.2.4可串行化调度6.2.5SQLServer的并发掌握机制返回

5、首页6.2.1并发操作引起的问题对事务的并发执行假如不加以掌握，可能会导致数据库中数据的不一致性。一个最常见的并发操作的例子是飞机订票系统中的订票操作。例如，在该系统中的一个活动的序列：〔1〕事务T1〔动作1〕：甲售票员读出某航班的机票余额A，设A=16。〔2〕事务T2〔动作1〕：乙售票员读出同一航班的机票余额，A也为16。〔3〕事务T1〔动作2〕：甲售票员卖出一张机票，修改机票余额A←A-1，所以A=15，把A写入数据库。〔4〕事务T2〔动作2〕：乙售票员卖出两张机票，修改机票余额A←A-2，所

6、以A=14，把A写入数据库。并发操作假如不加以掌握，就可能引发以下数据的不一致性：1．丢失修改〔LostUpdate〕2．不行重复读〔UnrepeatableRead〕3．读“脏”数据〔DirtyRead〕1．丢失

修改〔LostUpdate〕丢失修改是指事务T1与事务T2从数据库中读入同一数据并修改，事务T2提交的修改结果破坏了事务T1提交的修改结果，导致事务T1的修改被丢失。丢失修改的状况如图6-2所示。调度时刻事务T1事务T2t1读A＝16 t2 读A＝16t3A=A-1写回A ＝15 t4 A

7、=A-2写回A＝14(覆盖了T1对A的修改)图6-2丢失修改2．不行重复读〔UnrepeatableRead〕即事务T1两次读取同一数据项A的内容不一致。究其缘由，是在两次读操作之间，事务T2也修改了数据项A。不行重复读的状况如图6-3所示。调度时刻事务T1事务T2t1读A＝50读B＝100求和＝150 t2 读B＝100B←B*2写回B=200t3读A＝50读B＝200求和＝250〔验算不对〕图6-3不行重复读3．读“脏”数据〔DirtyRead〕即事务T1读取了经过事务T2修改正的数据，但是

8、由于事务T2因为流产而撤消了对该数据的修改，数据库恢复到事务T2执行前的状态，从而导致事务T1读取的内容与数据库中的内容不一致。读“脏”数据的状况如图6-4所示。调度时刻事务T1事务T2t1 读B＝100B←B*2写回B=200t2读B＝200(读入T2的脏数据) t3 ROLLBACK(B恢复为100)图6-4读“脏”数据返回本节6.2.2封锁1．封锁的类型DBMS通常提供了多种类型的封锁。一个事务对某个数据对象加锁后到底拥有什么样的掌握是由封锁类型确定的。基本的封锁类型有两种：排它锁〔Excl

9、usiveLock，简称X锁〕和共享锁〔ShareLock，简称为S锁〕。

〔1〕排它锁。〔2〕共享锁。2．保证数据一致性的封锁协议——三级封锁协议所谓封锁协议就是在对数据库加锁、持锁和释放锁时所商定的一些规则。例如，应何时申请X锁或S锁、持锁时间、何时释放等。不同的封锁规则形成了不同的封锁协议，下面介绍三级封锁协议。〔1〕一级封锁协议。〔2〕二级封锁协议。〔3〕三级封锁协议〔1〕一级封锁协议。一级封锁协议是事务T在修改数据之前必需先对其加X锁，直到事务结束才释放。一级封锁协议可有效防止丢失修改，并

10、保证事务T是可恢复的。例如，图6-6使用一级封锁协议解决了图6-2中的丢失修改问题。调度时刻事务T1事务T2t1获得XlockA t2读A＝16XlockA等待t3A=A-1写回A＝15CommitUnlockA等待等待等待t4 获得XlockA读A＝15A=A-2写回A＝13CommitUnlockA图6-6 没有丢失修改〔2〕二级封锁协议。二级封锁协议是在一级封锁协议加上事务T对要读取的数据加S锁，读完后即可释放S锁。二级封锁协议除防止了丢失修改还可进一步防止读“脏”数据。例如，图6-7使用

11、二级封锁协议解决了图6-4中读“脏”数据的问题。调度时刻事务T1事务T2t1 XlockB读B＝100B←B*2写回B=200t2SlockB 等待t3 ROLLBACK(B恢复为100)UnlockBt4获得SlockB读B＝100UnlockB 图6-7 不读“脏”数据〔3〕三级封锁协议。三级封锁协议是事务T在读取数据之前必需先对其加S锁，在要修改数据之前必需先对其加X锁，直到事务结束后才释放全部的锁。例如图6-8使用了三级封锁协议解决了图6-3中的不行重复读问题。调度时刻事

务T1事务T2t1

12、SlockA读A＝50SlockB读B＝100求和＝150 t2 XlockB 等待t3读A＝50读B＝100求和＝150CommitUnlockAUnlockB等待t4 获得Xlock读B＝100B←B*2写回B=200CommitUnlockB图6-8 可重复读封锁协议X锁S锁不丢失修改不读脏数据可重复读一级事务全程加锁不加锁√二级事务全程加锁事务开始加锁，读完即释放√√三级事务全程加锁事务全程加锁√√√表6-1不同级别的封锁协议返回本节6.2.3封锁出现的问题及解决方法1．活锁在多个事务

13、请求对同一数据封锁时，总是使某一事务等待的状况称为活锁。例如：假如事务T1封锁了数据R后，T2也请求封锁R，于是T2等待。接着T3也请求封锁R。假如T1释放R上的锁后，系统首先批准了T3的请求，T2只得继续等待。接着T4也请求封锁R，T3释放R 上的锁后，系统又批准了T4的请求，……，T2有可能就这样永久等待下去。2．死锁多个并发事务处于互相等待的状态，其中的每一个事务都在等待它们中的另一个事务释放封锁，这样才可以继续执行下去，但任何一个事务都没有释放自己已获得的锁，也无法获得其他事务已拥有的锁，所

14、以只好互相等待下去，这就产生了死锁。调度时刻事务T1事务T2t1XlockA t2 XlockBt3XlockB等待t4 XlockA等待…图6-9 死锁目前在数据库中解决死锁问题主要有两类方法，一类方法是实行肯定措施来预防死锁的发生，另一类方法是允许发生死锁，然

后采纳肯定手段定期诊断系统中有无死锁，若有则解除之。〔1〕死锁的预防。1〕一次封锁法。2〕顺序封锁法。〔2〕死锁的检测与解除。返回本节6.2.4可串行化调度所谓的两段锁协议是指全部事务必需分两个阶段对数据项进行加锁和解锁。具体表达在：〔

15、1〕在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁；〔2〕释放一个封锁之后，事务不再申请并获得对任何数据的封锁。所谓两段锁的含义是：事务分为两个阶段，第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段。在这个阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但不能释放任何锁。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。在这个阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但是不能申请任何锁。返回本节6.2.5SQLServer的并发掌握机制1．SQLServer的空间管理及锁的级别2．SQLServer锁的类

16、型1．SQLServer的空间管理及锁的级别〔1〕行和行级锁。〔2〕页和页级锁。〔3〕簇和簇级锁。〔4〕表级锁。〔5〕数据库级锁。2．SQLServer锁的类型一般状况下，SQLServer能自动提供加锁功能，而不需要用户特地设置，这些功能表如今：〔1〕当使用SELECT语句访问数据库时，系统能自动用共享锁访问数据；在使用INSERT、UPDATE 和DELETE语句增加、修改和删除数据时，系统回自动给使用数据加排它锁。〔2〕系统可用意向锁使锁之间的冲突最小化。意向锁建立一个锁机制的分层结构，其结构

17、按行级锁层和表级锁层设置。〔3〕当系统修改一个页时，会自动加修改锁。修改锁和共享锁兼容，而当修改了某页后，修改锁会

上升为排它锁。〔4〕当操作涉及到参考表或者索引时，SQLServer会自动提供模式稳定锁和模式修改锁。返回本节6.3数据库恢复6.3.1 数据库系统的故障 6.3.2数据库备份技术 6.3.3数据库恢复策略6.3.4 SQLServer的数据备份和恢复返回首页 6.3.1 数据库系统的故障1．事务故障2．系统故障3．介质故障返回本节6.3.2数据库备份技术1．数据转储2．日志文件1．数据转储

18、〔1〕静态转储和动态转储。1〕静态转储是在系统中没有运行其他事务时进行的转储操作。2〕动态转储是指转储操作与用户事务并发进行，转储期间允许对数据库进行存取或修改。〔2〕海量转储和增量转储。海量转储是指每次转储全部数据库。增量转储是指转储上次转储后更新过的数据。2．日志文件〔1〕日志文件的格式和内容。各个事务的开始〔BEGINTRANSACTION〕标记。事务标识〔标明是哪个事务〕。操作的类型〔插入、删除或修改〕。操作对象。更新前数据的旧值〔对插入操作而言，此项为空值〕。更新后数据的新值〔对删除操作

19、而言，此项为空值〕。各个事务的结束〔COMMIT或ROLLBACK〕标记。〔2〕登记日志文件。返回本节6.3.3数据库恢复策略1．事务故障的恢复具体的恢复步骤为：〔1〕反向扫描文件日志〔即从最终向前扫描日志文件〕，查找该事务的更新操作。〔2〕对该事务的更新操作执行逆操作。〔3〕重复执行〔1〕和〔2〕，恢复该事务的其他更新操作，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。2．系统故障的恢复具体的恢复步骤为：〔1〕正向扫描日志文件〔即从头扫

描日志文件〕，找出在故障发生前已经提交的事务〔这些事务既有

20、BERGINTRANSACTION记录，也有COMMIT记录〕，将其事务标识记入重做〔REDO〕队列。〔2〕对撤消队列中的各个事务进行撤消〔UNDO〕处理。〔3〕对重做队列中的各个事务进行重做〔REDO〕处理。3．介质故障的恢复介质故障是指磁盘上的物理数据和日志文件均遭破坏，这是最严重的一种故障。恢复方法是首先重装数据库，使数据库管理系统能正常运行，然后利用介质损坏前对数据库已做的备份恢复数据库。具体的恢复步骤为：〔1〕装入最新的后备数据库副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。〔2〕装入

21、相应的日志文件副本〔转储结束时刻的日志文件的副本〕，重做已完成的事务。返回本节6.3.4 SQLServer的数据备份和恢复SQLServer具有比较强大的数据备份和恢复功能，提供了海量备份和增量备份、静态备份和动态备份等多种备份方式，并具有日志和检查点两种数据恢复技术。用户可以使用Transact-SQL语句，也可以通过SQLServer的EnterpriseManager进行数据备份和数据恢复。SQLServer2000提供了四种数据库备份与恢复数据的方式：全库备份：备份整个数据库。日志备份

22、：备份日志文件。差异备份：仅备份自上次全库备份后被修改正的数据页。文件或文件组备份：对组成数据库的文件或文件组进行单独的备份。例6-1对BOOKSYS数据库做一次全库备份。备份〔BACKUP〕语句如下：BACKUPDATABASEBOOKSYS/*对BOOKSYS数据库进行备份*/TOMYBAK/*备份设备为MYBAK*/WITHINIT,/*此设备将覆盖

以前全部的备份*/NAME=BOOKSYSBAK/*备份的名字为BOOKSYSBAK*/例6-2

23、对BOOKSYS数据库做一次差异备份。备份〔BACKUP〕语句如下：BACKUPDATABASEBOOKSYS/*对BOOKSYS数据库进行备份*/TOMYBAK/*备份设备为MYBAK*/WITHDIFFERENTIAL,/*差异备份*/NOINTI,/*新备份的数据库将添加到备份设备原备份内容的后面*/NAME=BOOKSYSBAK/*备份的名字为BOOKSYSBAK*/例6-3对BOOKSYS 数据库做一次日志备份。备份(BACKUP)语句如下：

24、BACKUPLOGBOOKSYS/*对BOOKSYS进行日志备份*/TOMYBAK/*备份设备为MYBAK*/WITHNOINIT,/*新备份的数据库将添加到备份设备原备份内容的后面*/NAME=BOOKSYSBAK/*备份的名字为BOOKSYSBAK*/返回本节小结本章介绍了事务的相关概念、并发掌握机制和数据库的备份和恢复技术三大内容。事务在数据库中是特别重要的概念，事务中的操作是一个完好的工作单元，这些操作或者全部胜利，或者全部不胜利。并发掌握是

25、指当同时执行多个事务时，为了保证一个事务的执行不受其他事务的干扰所实行的措施。并发掌握的主要方法是加锁，依据对数据操作的不同，锁分为共享锁和排它锁两种。为了保证并发执行的事务是正确的，一般要求事务遵守两段锁协议，即在一个事务中明显地分为锁申请期和释放期，它是保证事务是可并发执行的充分条件。

数据库原理及应用教程第五章

三、简答题 4、什么是事务？事务的提交和回滚是什么意思? 答：事务：事务是数据库系统中执行的一个工作单位，它是由用户定义的一组操作序列 事务的提交：COMMIT表示事务的提交，即将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘的物理数据中去，此时事务正常结束。 事务的回滚：ROOLLBACK表示事务的回滚，即在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的更新操作全部撤销，再回滚到事务开始时的状态。 9、数据库运行过程中可能产生的故障有哪几类，各类故障如何恢复？ 答：故障可分为以下三类：事务故障、系统故障、介质故障事务故障的恢复：（1）反向扫描日志文件，查找该事务的更新操作。（2）对该事务的更新操作执行反操作，即对已经插入的新记录进行删除操作，对已删除的记录进行插入操作，对修改的数据恢复旧值，用旧值代替新值。 系统故障的恢复：（1）正向扫描日志文件，查找尚未提交的事务，将其事务标识记入撤销队列。同时查找已经提交的事务，将其事务标识记入重做队列。（2）对撤销队列中的各个事务进行撤销处理。方法同事务故障中所介绍的撤销方法相同。（3）对重做队列中的各个事务进行重做处理。进行重做处理的方法是：正向扫描日志文件，按照日志文件中所登记的操作内容重新执行操作，使数据库恢复到最近某个

可用状态。 介质故障的恢复：（1）装入最新的数据库后备副本，使数据库恢复到最近一次转储的可用状态。（2）装入最新的日志文件副本，根据日志文件中的内容重做已完成的事务。装入方法如下：首先正向扫描日志文件，找出发生故障前已提交的事务，将其记入重做队列。再对重做队列中的各个事务进行重做处理，方法是：正向扫描日志文件，对每个重做事务重新执行登记的操作，即将日志文件中数据已更新后的值写入数据库

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【数据库系统原理与应用】数据库的事务处理与数据恢 复.ppt 1、第6章数据库的事务处理与数据恢复6.1事务管理的基本概念6.2并发掌握6.3数据库恢复6.1事务管理的基本概念6.1.1事务〔Transaction〕的概念 6.1.2事务的状态 6.1.3事务的特性6.1.4SQLServer中的事务返回首页6.1.1事务〔Transaction〕的概念事务是用户定义的数据库操作序列，这些操作可作为一个完好的工作单元。一个事务内的全部语句是一个整体，要么全部执行，要么全部不执行。即事务是不行再分的原子性工作。如在银行业务中，“从帐户A转移资金X到帐户B”就是一个典型 2、的事务。这个事务可以分解为两个动作：〔1〕从账户A减去金额X。〔2〕在账户B中加上金额X。返回本节6.1.2事务的状态事务的基本操作包括：〔1〕事务开始〔BEGIN_TRANSACTION〕。事务开始执行。〔2〕事务读写〔Read/Write〕。事务进行数据操作。〔3〕事务结束〔END_TRANSACTION〕。事务完成全部的读/写操作。〔4〕事务交付〔COMMIT_TRANSACTION〕。事务完成全部的读/写操作，并保存操作结果。返回本节6.1.3事务的特性事务所必需具有的重要特性包括：〔1〕 3、原子性〔Atomicity〕。〔2〕一致性〔Consistency〕。〔3〕隔离性〔Isolation〕。〔4〕长久性〔Durability〕。上述的四个特性也简称为ACID特性，保证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缘由有：1〕多个事务并行运行时，不同事

务的操作交叉执行。2〕事务在运行过程中被强迫停止。返回本节6.1.4SQLServer中的事务SQLServer的事务分为两种类型：系统提供的事务和用户定义的事务。系统提供的事务是指在执行某些语句时，一条语句就是一 4、个事务，它的数据对象可能是一个或多个表〔视图〕，可能是表〔视图〕中的一行数据或多行数据；用户定义的事务以BEGINTRANSACTION语句开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。其中：BEGINTRANSACTION：事务的开始标记。COMMITTRANSACTION：事务的结束标记。OLLBACKTRANSACTION：回滚。返回本节6.2并发掌握6.2.1并发操作引起的问题6.2.2封锁6.2.3封锁出现的问题及解决方法6.2.4可串行化调度6.2.5SQLServer的并发掌握机制返回 5、首页6.2.1并发操作引起的问题对事务的并发执行假如不加以掌握，可能会导致数据库中数据的不一致性。一个最常见的并发操作的例子是飞机订票系统中的订票操作。例如，在该系统中的一个活动的序列：〔1〕事务T1〔动作1〕：甲售票员读出某航班的机票余额A，设A=16。〔2〕事务T2〔动作1〕：乙售票员读出同一航班的机票余额，A也为16。〔3〕事务T1〔动作2〕：甲售票员卖出一张机票，修改机票余额A←A-1，所以A=15，把A写入数据库。〔4〕事务T2〔动作2〕：乙售票员卖出两张机票，修改机票余额A←A-2，所 6、以A=14，把A写入数据库。并发操作假如不加以掌握，就可能引发以下数据的不一致性：1．丢失修改〔LostUpdate〕2．不行重复读〔UnrepeatableRead〕3．读“脏”数据〔DirtyRead〕1．丢失

数据库原理与应用

数据库原理与应用 1、数据库技术 答：数据库技术是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的 数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据库技术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。 2、事务 答：事务(Transaction)是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。事务通常由高级数据库操纵语言或编程语言（如SQL，C++或Java）书写的用户程序的执行所引起，并用形如begin transaction和end transaction语句（或函数调用）来界定。事务由事务开始(begin transaction)和事务结束(end transaction)之间执行的全体操作组成。 3、函数依赖（functional dependency：FD） 答：所谓函数依赖是指关系中一个或一组属性的值可以决定其它属性的值。函数依赖正象一个函数y = f(x) 一样，x的值给定后，y的值也就唯一地确定了。 如果属性集合Y中每个属性的值构成的集合唯一地决定了属性集合X中每个属性的值构成的集合，则属性集合X函数依赖于属性集合Y，计为：Y→X。属性集合Y中的属性有时也称作函数依赖Y→X的决定因素（determinant）。例：身份证号→姓名。 4、实体 答：(1)指不仅可触知的而且是有形的(2) 实际存在的物体(3) 客观存在并可相互区别的事物称之为实体.实体可以是具体的人、事、物,也可以是抽象的概念或联系. 4表示数据库中描述的现实世界中的对象或概念。 5、并发控制 答：并发控制指的是当多个用户同时更新运行时，用于保护数据库完整性的各种技术。并发机制不正确可能导致脏读、幻读和不可重 复读等此类问题。并发控制的目的是保证一个用户的工作不会对另一个用户的工作产生不合理的影响。在某些情况下，这些措施保证 了当用户和其他用户一起操作时，所得的结果和她单独操作时的结果是一样的。在另一些情况下，这表示用户的工作按预定的方式受 其他用户的影响。 6、请简要说明数据库应用系统设计的步骤。 答：（1）需求分析阶段：需求收集和分析，得到数据字典和数据流图。 （2）概念结构设计阶段：对用户需求综合、归纳与抽象，形成概念模型，用E-R图表示。 （3）逻辑结构设计阶段：将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型。 （4）数据库物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构。 （5）数据库实施阶段：建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，程序试运行。 （6）数据库运行和维护阶段：对数据库系统进行评价、调整与修改。 7、试述DBMS的主要功能。 答：DBMS的主要功能包括：数据库的定义功能、数据库的操纵功能、数据库的运行控制功能、数据库的运行和维护功能、数据字典。8、简述产生死锁的原因以及预防死锁的三种方法。 答：一个事务若申请锁未被批准，则需等待其它事务释放锁。当事务之间出现循环等待时，如果不加干预，则会一起等待下去，从而产生死锁。常见的预防死锁的三种方法如下： （1）要求每一个事务必须同时封锁所要使用的全部数据。（2）对所有数据对象规定一个封锁的次序，要求所有事务必须按照这个次序封锁数据对象。（3）当事务申请锁未被批准时，不等待加锁而是让一些事务回滚重新执行。 10.试述事务的概念及事务的四个特性。 事务是DBMS的执行单位，它由有限的数据库操作序列组成。事务具有以下四个特性： （1）执行的原子性。即不允许事务部分地完成。 （2）保持数据库的一致性。即事务对数据库的作用应使数据库从一个一致状态转变到另一个一致状态。 （3）作用的持久性。即一个事务成功执行后，以数据库的影响应是永久的，即使数据库故障被破坏，DBMS也应该能够恢复。 （4）彼此的隔离性。即多个事务并发执行时，应象各个事务单独执行一样，互不干扰。 第 1 页共5 页

数据库原理与技术

数据库原理与技术 数据库原理与技术是计算机科学与技术中一个重要的研究领域，主要研究数据的组织、存储、管理和检索等方面的理论和技术。在信息时代，数据库系统成为了存储和管理大规模数据的核心技术，因此研究数据库原理与技术对于学习和应用计算机科学与技术至关重要。 数据库模型主要是为了解决现实世界的问题而建立的抽象模型。当前比较常用的数据库模型有关系模型、层次模型和网状模型等。其中，关系模型是建立在关系代数和关系演算基础上的模型，它将数据组织成二维表的形式，具有结构简单、使用方便、数据冗余度低等优点。 数据库语言主要包括数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML）。DDL用于描述和定义数据库的结构和约束，例如创建表、定义表和字段的属性等；DML则用于对数据库中的数据进行操作和检索，例如插入、更新和删除数据，以及查询数据库中的数据等。 数据库系统结构是数据库管理系统（DBMS）的核心部分，它包括数据库模块、事务管理器、查询处理器、数据存储管理器等。数据库模块主要负责管理和维护数据库系统的内存和磁盘空间；事务管理器用于管理并发控制与故障恢复等；查询处理器则负责解析和优化用户查询语句等；数据存储管理器则负责数据的存储和索引等。 数据库设计与规范化是数据库系统中非常重要的环节，它关系到数据库的性能和数据的完整性。数据库设计需要根据应用需求和业务规则，将实体、关系和属性等转化为数据库表的结构，并进行规范化处理，以减少数据冗余和提高数据的一致性和完整性。

查询处理和优化是数据库系统中的关键问题之一、数据库系统将用户 提交的查询语句转化为查询计划，通过优化算法和策略来选择最佳的查询 计划，以提高查询的执行效率。 事务管理与并发控制是保证数据库并发访问和数据一致性的重要手段。事务管理主要包括事务的定义、事务的特性和事务的控制等；并发控制则 是为了防止并发事务之间的干扰和冲突，保证数据库的一致性和隔离性。 数据存储和索引是数据库系统中的另一个重要问题。数据存储管理器 需要将数据存储到磁盘中，并进行管理和维护；而索引则是为了提高数据 的检索效率，通过建立合适的索引结构来加快查询的速度。 数据库安全与完整性是保证数据库系统数据安全和一致性的关键方面。数据库安全涉及到用户权限管理、数据加密和访问控制等；而数据库的完 整性则是通过约束和触发器等机制，保证数据库中数据的有效性和一致性。 综上所述，数据库原理与技术是计算机科学与技术中的一门重要的学科，它涉及到数据库模型、数据库语言、数据库系统结构、数据库设计与 规范化、查询处理和优化、事务管理与并发控制、数据存储和索引、数据 库安全与完整性等方面的内容。研究和应用数据库原理与技术对于存储和 管理大规模数据具有重要意义，是计算机科学与技术领域中的核心学科之 一

数据库备份与恢复策略的基本原理(三)

数据库备份与恢复策略的基本原理 引言：数据库是现代信息系统的核心组成部分，保护其中的数据 是至关重要的。数据库备份与恢复策略是确保数据完整性和可用性的 重要手段。本文将从备份的目的、备份策略的选择、备份方式以及备 份与恢复的原理几个方面来论述数据库备份与恢复策略的基本原理。一、备份的目的 数据库备份的目的是为了应对意外情况，如系统崩溃、设备损坏、人为操作错误等，以确保数据的安全性和可恢复性。备份能够提供还 原数据的能力，使数据库在遭受灾难性故障后能够恢复到正常运行状态。 二、备份策略的选择 备份策略的选择是根据数据库的特点、数据量、访问模式和恢复 时间的要求等因素来确定的。通常有全备份、增量备份和差异备份等 备份策略可供选择。 1. 全备份：全备份是指备份整个数据库的副本，将数据库的所有数据和对象都备份下来。全备份能够提供完整的恢复能力，但是需要 较大的存储空间和时间。 2. 增量备份：增量备份只备份自上次全备份或增量备份以来发生的更改。增量备份需要更少的存储空间和时间，但在恢复时需要先进 行全备份的还原，再逐个应用增量备份。

3. 差异备份：差异备份只备份自上次全备份后发生的更改。差异备份相较于增量备份的好处是在恢复时只需要还原最近一次的全备份 和差异备份，而不需要逐个应用增量备份。 三、备份方式 备份方式主要有物理备份和逻辑备份两种。根据数据库管理系统 的不同，备份方式也有所区别。 1. 物理备份：物理备份是将数据库文件直接复制到备份设备上的方式。物理备份速度较快，适用于大型数据库，但难以进行特定数据 的恢复。 2. 逻辑备份：逻辑备份是将数据库中的数据以SQL脚本的形式备份出来。逻辑备份恢复时可以精确地还原特定的数据，但相较于物理 备份来说恢复速度较慢。 四、备份与恢复的原理 备份与恢复的原理主要包括数据写入过程、日志记录和恢复过程： 1. 数据写入过程：当数据库接收到写入请求时，会首先将数据写入到内存中的缓冲区中，然后再由后台进程定期将数据写入到磁盘中。这个过程中，数据库会把修改的数据记录到事务日志中。 2. 日志记录：事务日志是数据库备份与恢复的基础。数据库在写入数据的同时，会将修改的数据以及相关的日志信息记录到事务日志中，以便在数据损坏或系统崩溃时进行恢复。

数据库系统原理实践

数据库系统原理实践 数据库系统是一种管理数据的软件系统，它具有高度的可扩展性和可靠性，被广泛应用于各个领域。本文将从数据库系统原理的角度出发，介绍其实践应用。 一、关系数据库的概念及应用 关系数据库是指使用关系型数据模型来管理数据的数据库系统。关系型数据模型是一种利用二维表格来表示数据的方法，数据之间的关系通过表格之间的关联键实现。关系数据库采用SQL语言来对数据进行操作。 关系数据库的应用包括：企业信息管理、金融管理、医疗保健、物流管理等领域。 二、数据库设计原理及步骤 数据库设计是将现实中的业务需求转化为数据库模型的过程，其设计质量直接影响到系统的性能和可用性。 数据库设计的步骤包括：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实现等。 三、事务及并发控制的概念与应用 并发控制是指在多个事务同时存在的情况下，为了保证数据的正确性和一致性，采取的一系列措施。并发控制包括加锁、MVCC等技术。 索引是对数据库中某列或列组进行排序的一种数据结构，通过索引可以加快数据检索的速度。 索引的应用包括：加快数据检索速度、提高数据的唯一性、保证数据的一致性等。 五、数据备份、恢复以及灾备概念与应用 数据备份是指将数据库中的数据进行复制，以备份为基础进行的数据恢复。 数据恢复是指在数据库发生故障时，通过备份的数据将数据库恢复到正常状态。 灾备是指在服务器故障、网络中断等意外情况下，通过数据备份和数据恢复措施，保证数据的完整性和可用性。 六、分布式数据库原理及应用 分布式数据库是指将数据分散存储在不同的计算机上，通过网络进行连接，实现数据共享和处理的系统。分布式数据库具有高度的可扩展性和容错性。

数据库事务处理的回滚与提交操作

数据库事务处理的回滚与提交操作 概述： 数据库事务处理是一项重要的技术，它可以确保对数据库的操作 的一致性和持久性。在数据库事务处理中，回滚与提交操作是常见且 关键的操作。回滚操作可以撤销之前的操作，将数据库恢复到之前的 状态，而提交操作则将修改应用到数据库中。本文将探讨数据库事务 处理中的回滚与提交操作的原理与应用。 一、回滚操作 回滚操作是指在事务执行失败或发生意外情况时，撤销之前的操作，将数据库恢复到事务执行前的状态。回滚操作的目的是确保数据 库的一致性，并防止脏数据的产生。当事务执行失败时，可以通过回 滚操作来撤销对数据库的修改，使数据库返回到事务开始之前的状态。 回滚操作的实现依赖于数据库管理系统（DBMS）的日志机制。在 事务执行过程中，DBMS会将对数据库的修改操作记录在日志文件中。 当发生回滚操作时，DBMS根据日志文件中的信息，逆向执行相应的操作，将数据库恢复到事务开始之前的状态。 回滚操作的应用场景包括：事务执行失败、用户取消操作、系统 崩溃等情况。通过回滚操作，可以保证数据库的一致性，并防止数据 丢失或错误。 二、提交操作

提交操作是指在事务执行成功后，将修改应用到数据库中，使其 永久生效。提交操作的目的是将事务对数据库的修改持久保存，并使 其对其他事务可见。 提交操作的实现也依赖于DBMS的日志机制。当事务执行成功后，DBMS会将对数据库的修改操作记录在日志文件中。在提交操作之前， 数据库的修改只保存在缓冲区中，并对其他事务不可见。通过提交操作，DBMS将缓冲区中的修改应用到数据库中，并更新日志文件。 提交操作的应用场景包括：事务执行成功、用户确认操作、系统 正常关闭等情况。通过提交操作，保证事务的结果对其他事务可见， 并确保数据库的一致性。 三、回滚与提交操作的重要性 回滚与提交操作在数据库事务处理中扮演着重要的角色。它们保 证了数据库的一致性和持久性，同时提供了事务的可靠性和可恢复性。 回滚操作的重要性体现在以下几个方面： 1. 数据库一致性的保证：当事务执行失败或发生意外情况时，通过回滚操作可以撤销对数据库的修改，恢复数据库到事务开始之前的 状态，保持数据库的一致性。 2. 脏数据的防止：通过回滚操作，可以防止脏数据的产生。当事务执行失败时，已经修改过的数据可以被回滚操作撤销，避免数据的 不一致性。

数据库事务的持久性与恢复保证(一)

数据库事务的持久性与恢复保证 引言： 在现代信息社会中，数据库的应用非常广泛。作为数据的存储和 管理中心，数据库的正确性和一致性是至关重要的。数据库事务的持 久性与恢复保证是确保数据库完整性的重要机制。本文将深入探讨数 据库事务的持久性与恢复保证的原理和方法。 1. 事务的概述 事务是数据库操作的基本单位，它由一系列的数据库操作组成， 这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚。事务具有四个特性：原子性、一致性、隔离性和持久性。其中，持久性是保证数据库故障 时数据的恢复和一致性的重要特性。 2. 日志系统与事务持久性 日志系统是数据库事务持久性与恢复保证的关键组成部分。其主 要任务是记录数据库操作的变化情况，包括事务开始和提交的日志、 数据修改操作的日志等。通过日志系统，数据库可以在发生故障时恢 复数据库到故障前的状态，保证事务的持久性。 3. 事务的提交与回滚 事务提交和回滚是事务的两个重要操作。事务提交意味着所有对 数据库的修改操作已经成功执行，并对外部用户可见。事务回滚表示 事务的执行被取消，所有对数据库的修改操作都将撤销。事务提交和

回滚的逻辑通过日志系统进行记录和恢复，以保证事务的一致性和持久性。 4. 故障恢复与数据库一致性 数据库故障恢复是保证事务持久性的重要手段。当数据库发生故障导致数据损坏或丢失时，通过故障恢复机制，可以将数据库恢复到故障前的一致状态，保证数据的完整性。故障恢复通常包括将日志应用到数据库、恢复丢失的数据和重做未完成的事务等步骤。 5. 事务的并发控制与持久性 数据库的事务并发执行是提高数据库性能的重要手段，但同时也可能导致事务的一致性和持久性问题。并发控制机制可以保证多个事务之间的隔离性，防止数据不一致。持久性与并发控制相关的主要问题是事务中的数据修改何时更新到磁盘，以保证数据的可恢复性。 6. 数据库备份与恢复 数据库备份与恢复是数据库持久性与恢复保证的重要手段之一。通过定期备份数据库，可以在发生故障时迅速恢复数据。数据库备份可以采用全量备份和增量备份结合的方式，以提高备份效率和节省存储空间。备份数据的恢复通常需要使用数据库恢复工具或手动操作。结语： 数据库事务的持久性与恢复保证是保证数据库完整性的重要机制。通过使用日志系统、事务提交与回滚、故障恢复、并发控制和数据库备份与恢复等手段，可以有效

数据库管理系统的原理与实现

数据库管理系统的原理与实现数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是 一种用于管理和组织数据的软件工具。它提供了一种结构化的方法来 存储、管理和查询数据。DBMS在当今信息时代起着至关重要的作用，广泛应用于各行各业，包括企业管理、学术研究、医疗保健等领域。 本文将探讨数据库管理系统的原理与实现。 一、数据库管理系统的基本原理 数据库管理系统的基本原理是建立在关系模型理论的基础上的。关 系模型是一种通用且简单的数据组织方式，其中数据以表格的形式呈现，每个表格包含了一组记录，每个记录包含了多个字段。通过构建 表之间的关系，可以实现数据的连接、过滤和查询。 数据库管理系统的基本原理包括以下几个方面： 1. 数据库设计：数据库设计是数据库管理系统的基础，它包括确定 需要存储的数据以及数据之间的关系。在数据库设计过程中，需要考 虑数据的完整性、一致性和性能等因素。 2. 数据库查询语言：数据库查询语言（如SQL）是与数据库进行交 互的工具。通过使用查询语言，用户可以方便地对数据库进行增删改 查操作，实现数据的检索和更新。 3. 数据库事务管理：事务是指一组数据库操作的逻辑单元，它要么 全部执行，要么全部取消。数据库管理系统通过实现事务管理，确保

数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，保证数据的完整性 和可靠性。 4. 数据库安全性：数据库管理系统需要提供安全机制来保护数据的 安全性和隐私性。这包括用户身份认证、权限管理、数据加密等功能，以防止非授权用户的访问和恶意攻击。 二、数据库管理系统的实现 数据库管理系统的实现可以分为两个层次：逻辑层和物理层。 1. 逻辑层：逻辑层是数据库管理系统与用户之间的接口，它实现了 数据库查询语言和事务管理等功能。逻辑层将用户的请求翻译成对数 据库的具体操作，包括数据的查询、插入、更新和删除等操作。 2. 物理层：物理层是数据库管理系统与实际存储介质之间的接口， 它负责将数据库的逻辑结构映射到物理存储介质上。物理层定义了数 据的存储格式、索引机制、数据缓存等实现细节，以提高数据的存储 效率和访问速度。 在数据库管理系统的实现过程中，还需要考虑以下几个关键技术： 1. 数据索引：数据索引是加快数据查询的重要手段，通过建立索引 结构可以快速定位和访问目标数据。常用的索引结构包括B树、B+树 和哈希索引等。 2. 查询优化：查询优化是提高查询效率的关键技术，它通过选择合 适的查询执行计划和优化算法来减少查询的时间和资源消耗。

数据库管理系统基础原理与应用

数据库管理系统基础原理与应用 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是一种计算机 软件，用于管理和组织大量数据的存储和访问。它是一个用来存储、检索、管理、操作和保护数据的集中环境。数据库管理系统的核心任务是实现对数据的高效管理和组织，提供数据的可靠性、一致性和安全性。 数据库管理系统的基本原理是根据数据模型来组织和管理数据。常见的数据模 型包括层次模型、网状模型和关系模型。其中，关系模型是数据库管理系统最常用的一种数据模型。它将数据组织为表格的形式，即关系，每个关系包含一组属性和记录。通过使用关系代数和结构化查询语言（SQL），用户可以对关系进行查询和操作，实现数据的检索和更新。 数据库管理系统的应用非常广泛。它在各行各业的信息管理中起着重要作用。 以下是一些常见的应用场景： 1. 企业信息管理：数据库管理系统在企业中被广泛应用于管理企业的各种信息，包括员工信息、客户信息、产品信息等。通过数据库管理系统，企业可以更快速和准确地访问和更新数据，提高运营效率。 2. 数据仓库和商业智能：数据库管理系统可用于构建和管理数据仓库，将企业 的各类数据进行整合和分析。基于数据仓库，企业可以进行复杂的数据挖掘和商业智能分析，用于支持业务决策和战略规划。 3. 电子商务：数据库管理系统在电子商务平台中起到关键作用。通过数据库管 理系统，电子商务平台可以管理商品信息、订单信息、用户信息等，保证电子商务平台的高效运作和数据的安全。 4. 科学研究：数据库管理系统在科学研究中也发挥着重要作用。科学家可以将 实验数据存储在数据库管理系统中，以便于共享和进一步分析。数据库管理系统能够提供高效的数据访问和处理能力，帮助科学家加快研究进展。

数据库的技术原理与应用

数据库的技术原理与应用 1. 数据库的概念 数据库是指按照一定的数据模型组织、存储和管理数据的集合。它采用结构化 的方式存储数据，方便用户进行数据的访问、操作和管理。 2. 数据库的技术原理 数据库的技术原理主要包括以下几个方面： 2.1 数据库模型 数据库模型指的是数据库中数据的组织方式。常见的数据库模型有层次模型、 网状模型和关系模型等。其中，关系模型是最常用的数据库模型，它以表的形式存储数据，表中的每一行代表一条记录，每一列代表一个属性。 2.2 数据库管理系统（DBMS） 数据库管理系统是指对数据库进行管理的软件。它负责创建、维护和管理数据库，提供数据的访问、操作和控制等功能。常见的数据库管理系统有MySQL、Oracle、SQL Server等。 2.3 数据库的索引机制 数据库的索引机制是指通过索引快速定位到数据的技术。索引是根据某个或多 个列的值进行排序的数据结构，它可以加快数据的查找速度。常见的索引类型有B 树索引、哈希索引和全文索引等。 2.4 数据库的事务处理 事务是数据库系统中一组相关操作的执行单元，它要么全部执行成功，要么全 部失败。数据库的事务处理采用ACID原则，即原子性、一致性、隔离性和持久性。通过事务管理，可以保障数据的完整性和一致性。 2.5 数据库的备份与恢复 数据库的备份与恢复是为了防止数据丢失而进行的重要操作。备份是指将数据 库的数据和日志文件复制到其他存储介质中，恢复是指将备份的数据和日志文件还原到数据库中。通过备份与恢复，可以保护数据库的数据安全。

3. 数据库的应用 数据库的应用广泛，它在各个领域都有着重要的作用。以下是数据库的几个常见应用领域： 3.1 企业信息管理 数据库在企业信息管理中起到了关键的作用。企业可以通过数据库管理系统对企业内部的信息进行统一管理、存储和查询，提高信息的可靠性和可访问性，为决策提供有效的支持。 3.2 在线交易处理 数据库在在线交易处理中扮演了重要的角色。通过数据库管理系统，可以对交易数据进行有效的存储和管理，保证交易的准确性和安全性。同时，数据库还能够支持快速的交易查询和分析，提供更好的用户体验。 3.3 科学研究 数据库在科学研究中有广泛的应用。科研人员可以利用数据库管理系统对大量的研究数据进行存储、管理和分析，发现数据中的规律和隐藏的信息，进一步推动科学研究的发展。 3.4 数据分析与挖掘 数据库在数据分析与挖掘中起到了重要的作用。通过数据库管理系统，可以对大规模的数据进行分析和挖掘，从中发现有价值的信息和模式。这对于企业决策和市场预测等方面具有重要的意义。 4. 总结 数据库是现代信息管理的重要工具，它通过结构化的方式存储数据，方便用户进行数据的访问、操作和管理。数据库的技术原理包括数据库模型、数据库管理系统、数据库的索引机制、数据库的事务处理以及数据库的备份与恢复等方面。数据库的应用广泛，包括企业信息管理、在线交易处理、科学研究和数据分析与挖掘等领域。

数据库原理与应用

数据库原理与应用 随着互联网技术的发展，数据的存储和处理越来越重要。而数据库作为数据的中心管理系统，已经成为了现代的基础设施之一。本文将从数据库的原理和应用两个方面来介绍数据库。 一、数据库的原理 1. 数据库的定义 数据库是指存储在计算机中、有组织、可共享、具有尽可能小的冗余度并易于使用和维护的数据集合。 2. 数据库的结构 数据库的结构主要包括三个层次：外层模式、概念模式和内部模式，它们按照从外向内的结构顺序排列。外层模式指用户看到的数据库，包括用户可以访问的数据以及数据的结构。概念模式是描述整个数据库系统的全局结构，它是用户整个数据库系统观察的角度。内部模式是指数据库存储设备上、操作系统文件系统和物理设备管理器中的数据存储和物理结构。数据库的这种三级

结构模式使得用户不用了解物理存储结构，也能在不影响整个数据库系统内部实现的基础上，进行数据操作。 3. 数据库的范式 范式是一种为设计关系表提供指导的规则集合，它主要分为六个级别。范式的目的是在设计表的时候，尽量避免冗余信息的出现，保持数据的一致性。高级别的范式可能导致表的数量增多，查询效率降低，数据完整性问题等问题的出现。因此在实际应用当中，需要综合考虑各种因素，选择适合自身应用需求的范式等级。 4. 数据库的一些概念 （1）数据库管理系统（DBMS），是数据库的核心部分，是一种介于操作系统和应用程序之间的软件。 （2）表（Table），是一种较基本的数据库对象，是数据在数据库中的一种逻辑表示形式。

（3）字段（Column），也称属性，是数据库表中包含的最基本的信息单元。 （4）行（Record），也称为元组，是数据在数据库中的一个实例。 5. 数据库的索引 索引是一个卡片箱，其中每张卡片上都有一个信息摘要或者指向详细信息的一个地址。在数据库中，索引的作用就是提高数据的检索效率。常见的索引结构有B+树、哈希表等。 二、数据库的应用 1. 数据库的分类 根据数据的存储结构，数据库可以分为关系型数据库、面向对象数据库、层次数据库、网络数据库等。 2. 关系型数据库管理系统（RDBMS）

数据库事务处理与数据分析的结合应用(十)

数据库事务处理与数据分析的结合应用 引言： 在当今数据爆炸的时代，企业和组织面临着海量的数据产生和积累，这些数据蕴含着极大的价值和潜力。然而，要将这些数据转化为有用的洞察和知识，并能为决策提供支持，就需要将数据库事务处理与数据分析相结合。本文将探讨数据库事务处理和数据分析相结合的应用。 一、数据库事务处理的概述 数据库事务处理是指数据库系统执行一个或多个操作时所保证的一组动作，这些动作要么全部成功执行，要么全部都不执行。在数据库中，事务是由一个或多个数据库操作组成的逻辑工作单位。 1. 事务的特性 通常来说，数据库事务应具有以下四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。 2. 数据库事务处理的重要性 数据库事务处理对于数据的完整性和一致性至关重要。它可以确保数据的合法性和完整性，并提供了并发控制和故障恢复的机制。二、数据分析的概述

数据分析是一种通过对数据进行收集、清洗、处理和分析的过程，以发现数据中的规律、趋势和关联性，从而提供决策支持。 1. 数据分析的方法 数据分析可以通过多种方法实现，包括统计分析、机器学习、数 据挖掘等。这些方法可以从不同的角度对数据进行挖掘和分析，帮助 企业了解市场需求、优化业务流程等。 2. 数据分析的应用领域 数据分析广泛应用于市场营销、金融风控、医疗诊断等领域。通 过对大量数据的分析，可以帮助企业发现潜在的商机、优化投资策略，并提高业务的效率和准确性。 三、数据库事务处理与数据分析的结合应用 数据库事务处理和数据分析在实践中可以相互支持和增强效果。 具体应用包括以下几个方面： 1. 事务处理数据的清洗和预处理 在进行数据分析时，首先需要对数据进行清洗和预处理，以去除 重复数据、缺失数据和异常数据。数据库事务处理可以提供高效的数 据读写、数据更新和数据删除操作，为数据清洗和预处理提供支持。 2. 事务处理和数据分析的并发控制 当多个用户同时对数据库进行读写操作时，可能会出现并发冲突 和数据不一致的问题。数据库事务处理可以通过并发控制机制，如锁

数据库的原理和应用

数据库的原理和应用 1. 数据库的概述 •数据库是一个有组织的数据集合，用于存储和管理数据。 •数据库管理系统（DBMS）是用于管理数据库的软件。 •数据库的设计和使用需要考虑数据的安全性、一致性和完整性。 2. 数据库的基本原理 •数据库模型：关系数据库模型是最常用的数据库模型，其中数据以表格的形式存储。 •实体和关系：数据库中的实体是指具有唯一标识的对象，实体之间的关系通过外键来建立。 •数据库的查询：SQL是用于查询数据库的标准语言，可以通过SELECT语句来查询数据库中的数据。 3. 数据库的应用 3.1. 数据存储 •数据库可以用来存储结构化数据和非结构化数据。 •结构化数据：包括文本、数字、日期等数据类型，可以使用表格的形式来存储和管理。 •非结构化数据：例如图像、音频、视频等数据，可以使用BLOB （Binary Large Object）来存储。 3.2. 数据的查询和分析 •数据库的查询语言（例如SQL）可以用于从数据库中检索所需的数据。 •数据库也提供了统计和分析功能，可以对数据进行聚合、排序和过滤等操作。 3.3. 数据的备份和恢复 •数据库的备份是非常重要的，可以确保在发生故障或灾难性事件时能够快速恢复数据库。 •数据库的备份可以通过全量备份或增量备份的方式进行，以保证数据的完整性和安全性。 3.4. 数据的安全性和权限管理 •数据库可以设置访问权限，以保证只有授权用户能够访问和修改数据库中的数据。

•数据库还提供了事务管理机制，以确保数据的一致性和完整性。 3.5. 数据库的性能优化 •数据库的性能是关键因素之一。通过对数据库的索引、分区等优化操作，可以提高数据库的查询效率。 •数据库还可以使用缓存来提高数据的访问速度。 4. 总结 数据库是用于存储和管理数据的有组织的数据集合。了解数据库的原理和应用 可以帮助我们更好地设计和使用数据库系统。数据库具有存储数据、查询和分析数据、备份和恢复数据、保证数据安全性和权限管理、优化数据库性能等多种应用。深入研究数据库的原理和应用，对于开发高效、安全和可靠的数据库系统至关重要。 以上就是关于数据库的原理和应用的文档内容，希望对您有所帮助。

数据库事务处理中的数据补偿与异常恢复策略(六)

数据库事务处理中的数据补偿与异常恢复策略 在数据库系统中，事务处理是非常常见且重要的概念之一。在事 务处理过程中，难免会出现异常情况，例如系统崩溃或者网络中断等，这些异常情况可能会导致数据的不一致性。为了确保数据的可靠性和 一致性，数据库系统引入了数据补偿与异常恢复策略。 一、数据补偿的概念与原理 数据补偿是指当事务执行过程中发生了错误或异常，导致部分已 经执行的操作无法撤销或回滚时，通过执行一系列相反的操作来使数 据恢复到原先的一致状态。数据补偿是一种针对事务执行失败的紧急 措施，旨在保护数据的完整性。 数据补偿的原理是基于数据库系统的日志机制实现的。数据库系 统会将事务执行过程中的所有操作记录下来，并存储在事务日志中。 当事务执行失败时，可以通过回滚操作来撤销已经生效的操作，并通 过操作日志中的信息来执行一系列相反的操作，从而实现数据的补偿 与一致性恢复。 二、事务处理中的异常情况及其影响 事务处理中可能发生的异常情况有很多种。例如，系统崩溃、硬 件故障、网络故障、并发操作引起的冲突等等。这些异常情况可能会 导致数据库系统处于不稳定状态，影响数据的完整性和一致性。

当系统崩溃或者网络中断时，正在进行的事务可能无法完成。这就会导致部分操作已经生效，而其他部分操作还未完成，从而引起数据的不一致性。如果不对这些异常情况进行处理，可能会导致数据的丢失和破坏，严重影响系统的可用性和可靠性。 三、异常恢复策略的分类与实现 针对异常情况，数据库系统可以采用不同的异常恢复策略。常见的异常恢复策略主要包括日志回滚、崩溃恢复和灾难恢复等。 日志回滚是指根据事务的日志信息，对已经执行的操作进行撤销或者回滚，以达到数据的一致性恢复。这个过程是通过读取日志文件中的操作记录，逆向执行这些操作的相反操作，从而实现数据的补偿与恢复。 崩溃恢复是指在系统崩溃后，通过系统的恢复机制对数据进行恢复。数据库系统会通过崩溃恢复的算法来检测到损坏的数据块，并基于备份或者日志文件进行恢复。通过这种方式可以保证数据库系统在崩溃后能够恢复到一个一致性的状态。 灾难恢复是指在遭受自然灾害、硬件故障或者人为破坏等灾难性情况后，通过备份和复原操作来恢复数据库系统的功能。灾难恢复是一种针对严重灾难情况下的紧急恢复措施，旨在保护数据库中重要数据的安全性和可用性。 四、数据补偿与异常恢复策略的重要性和应用场景

数据库和数据库管理技术的基本原理与应用

数据库和数据库管理技术的基本原 理与应用 在现代信息化的时代，数据库和数据库管理技术在各个行业中起着关键的作用。无论是企业管理、科学研究、还是政府机构，数据库的使用都是不可或缺的。本文将介绍数据库和数据库管理技术的基本原理与应用，并探讨其在不同领域中的应用。 首先，我们来了解数据库的基本原理。数据库是存储、组织和管理数据的集合，它采用了一定的数据模型和存储结构来实现数据的高效管理。数据库中的数据以表的形式进行组织，每个表由多个列和行组成，每一列存储特定的数据类型，每一行代表一个记录。数据模型常用的有关系模型、层次模型和网络模型等。 数据库管理技术是对数据库进行管理和维护的方法和工具。它包括数据库的创建、更新、查询和删除等操作，以及对数据库进行备份、恢复和安全性控制等管理功能。常见的数据库管理系统有MySQL、Oracle、SQL Server等。

数据库的应用广泛且多样。在企业管理方面，数据库被 广泛应用于客户关系管理、人力资源管理、供应链管理等，用于数据的统计、分析和决策支持。通过数据库，企业可 以高效地管理和利用海量的企业数据，提高管理效率和竞 争力。 在科学研究方面，数据库也是非常重要的工具。例如， 生物领域的基因组数据库和蛋白质数据库，可以存储和查 询生物分子的序列和结构信息，为基因组、蛋白质功能研 究提供数据支持。地理信息系统中的空间数据库，可以存 储和分析地理空间数据，帮助科学家研究地球表面的变化 和模式。通过数据库的使用，科学家们可以更加方便地共 享和利用研究数据，推动科学研究的进展。 此外，数据库也在政府机构中得到广泛应用。政府机构 需要收集和管理大量的公共数据，例如人口数据、经济数 据和环境数据等。通过数据库管理技术，政府可以高效地 管理这些数据，并提供给政策制定者和公众参考，支持政 府决策和公共服务的提供。 数据库还被应用于互联网领域，包括电子商务、社交媒 体和在线游戏等。互联网企业需要处理和存储海量的用户

数据库的原理与应用

数据库的原理与应用 前言 在现代信息技术时代，数据的处理和管理成为了一个非常重要的领域。而数据 库作为数据管理系统的核心，被广泛应用于各个行业。本文将介绍数据库的原理与应用，包括数据库的基本概念、数据库管理系统的组成以及数据库的应用场景和实际案例。 数据库的基本概念 什么是数据库 数据库是指具有较长时间的持久化存储能力，并能方便地使用、管理和维护的 数据集合。它是按照一定的数据模型组织、存储和管理数据的系统。 数据库的三要素 数据库由三个要素组成：数据、数据库管理系统（DBMS）和数据库应用程序。 1.数据：数据库中存储的实际数据，可以是文本、图像、音频等多种形 式。 2.数据库管理系统（DBMS）：负责管理数据库中的数据，包括数据的 增删改查、数据的完整性保证、数据的安全性等。 3.数据库应用程序：通过DBMS与数据库进行交互的软件程序，可以 支持用户对数据库进行各种操作。 数据库的特点 数据库具有以下几个特点： •数据共享：多个用户可以同时访问和共享数据库中的数据。 •数据独立性：数据与应用程序相互独立，方便对数据进行维护和修改。 •数据的一致性：数据库中的数据符合一定的数据模型和约束条件，保证了数据的一致性。 •数据的持久化：数据存储在非易失性存储介质中，可以长期保存而不会丢失。 •数据的安全性：数据库可以设置用户权限、加密等机制，保证数据的安全性。

数据库管理系统的组成 数据库管理系统（DBMS）是一个软件系统，用于管理数据库中的数据。它由 以下几个组件组成： 1.数据定义语言（DDL）：用于定义和管理数据库的结构，包括创建、 删除、修改数据库、表和索引等操作。 2.数据操作语言（DML）：用于对数据库中的数据进行增删改查操作。 3.数据库查询语言（DQL）：用于查询数据库中的数据。 4.数据库事务管理器：用于管理数据库的事务，保证数据的一致性和完 整性。 5.数据库连接和会话管理组件：负责管理用户对数据库的连接和会话。 6.数据库安全管理组件：用于控制用户对数据库的访问权限和数据的安 全性。 7.数据库备份和恢复组件：用于对数据库进行备份和恢复操作，保证数 据的可靠性。 数据库的应用场景 数据库在各个行业都有广泛的应用，以下是一些常见的数据库应用场景： 电子商务 数据库在电子商务领域中被广泛应用，用于存储商品信息、用户信息、订单信 息等。通过数据库的高效管理和查询功能，可以实现商品的搜索、下单和支付等操作。 银行系统 银行系统需要处理大量的用户数据，包括账户信息、交易记录等。数据库可以 提供高效的数据存储和管理，同时保证数据的安全性和一致性。 社交媒体 社交媒体平台需要管理大量的用户数据，包括用户信息、好友关系、动态信息等。数据库可以实现用户数据的快速查询和推荐算法的实现。 物流管理 物流管理系统需要管理大量的订单数据、仓库信息、运输信息等。数据库可以 提供高效的数据管理和查询功能，实现物流信息的实时跟踪和管理。

数据库原理与运用之事务控制与并发处理

第13 章事务控制与并发处理 13.1 事物概述 数据库系统是面向多用户的。一个基本问题是，多个用户同时访问数据库的情况下如何保证数据的一致性和有效性？事务控制与并发处理为此类问题的解决提供了一种有效的途径。 事务是数据库并发控制技术涉及的基本概念，是并发控制的基本单位。 13.1.1 什么是事务 事务( Transaction )是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列数据库操作。一个事务内的所有语句被作为整体执行，要么全部执行，要么全部不执行。遇到错误时，可以回滚事务，取消事务内所做的所有改变，从而保证数据库中数据的一致性和可恢复性。 例如：对于银行转帐问题，将帐号A1 上的金额x 转入帐号A2 。如何保证帐号信息的是正确的？ 13.1.2 事务的特性 一个逻辑工作单元要成为事务，必须满足所谓的ACID( 原子性、一致性、隔离性和持久性) 属性。 原子性(Atomicity) ： 事务是数据库操作的逻辑工作单位。就操作而言，事务中的操作是一个整体，不能再被分割，要么全部成功执行，要么全部不成功执行。 一致性(Consistency) ： 事务一致性是指事务执行前后都能够保持数据库状态的一致性，即事务的执行结果是将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) ：隔离性是指多个事务在执行时不互相干扰。事务具有隔离性意味着一个事务的内部操作即其使用的数据库对其他事务是不透明的，其他事务不会干扰这些操作和数据。 持续性(Durability) ： 指事务一旦提交，则其对数据库中数据的改变就应该是永久的，即使是出现系统故障等 问题。 事务开始之后，事务所有的操作都陆续写到事务日志中。这些任务操作在事务日志中记录一个标志，用于表示执行了这种操作，当取消这种事务时，系统自动执行这种操作的反操作，保证系统的一致性。系统自动生成一个检查点机制，这个检查点周期地发生。检查点的周期是系统根据用户定义的时间间隔和系统活动的频度由系统自动计算出来的时间间隔。检查点周期地检查事务日志，如果在事务日志中，事务全部完成，那么检查点将事务提交到数据库中，并且在事务日志中做一个检查点提交标记。如果在事务日志中，事务没有完成，那么检查点将事务日志中的事务不提交到数据库中，并且在事务日志中做一个检查点未提交标记。 13.1.3 事务和批的差别编程时，一定要区分事务和批的差别： 1. 批是一组整体编译的SQL 语句，事务是一组作为单个逻辑工作单元执行的SQL 语句。 2. 批语句的组合发生在编译时刻，事务中语句的组合发生在执行时刻。 3. 当在编译时，批中某个语句存在语法错误，系统将取消整个批中所有语句执行，而在运行时 刻，如果事务中某个数据修改违反约束、规则等，系统默认只回退到产生该错误的语句。 4. 如果批中产生一个运行时错误，系统默认只回退到产生该错误的语句。但当打开 XACT_ABORT 选项为ON 时，可以系统自动回滚产生该错误的当前事务。一个事务中也可 以拥有多个批，一个批里可以有多个SQL 语句组成的事务，事务内批的多少不影响事务的