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《数据库系统设计》课件PPT•数据库系统概述•数据库设计理论•关系型数据库设计CATALOGUE•非关系型数据库设计目录•数据库系统优化与维护01数据库系统概述数据库系统的定义数据库系统一种软件系统,用于存储、检索和管理大量数据数据库系统通过数据库管理数据库系统是计算机系统的重系统(DBMS)实现数据的要组成部分,与操作系统、网存储、检索和管理络系统等共同构成计算机系统的基础设施数据库系统的历史与发展数据库技术的发展经历了人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库阶段随着计算机技术的不断发展,数据库系统的功能和性能不断提升,应用领域也不断扩大当前,数据库系统正朝着分布式、云计算和大数据等方向发展,以满足不断增长的数据处理需求数据库系统的基本概念数据数据模型数据库系统中存储的信息,具有数据类型、描述数据之间关系的模型,包括概念数据数据长度、精度等属性模型、逻辑数据模型和物理数据模型数据库数据库管理系统(DBMS)存储数据的集合,具有数据结构化、共享用于管理数据库的软件系统,提供数据存性、独立性等特征储、检索和管理等功能02数据库设计理论数据库设计概述数据库设计定义数据库设计是指根据特定需求,构建一个结构合理、性能良好、操作方便的数据库的过程数据库设计目标目标是确保数据的完整性、一致性、安全性和高效性,同时满足用户的需求和业务逻辑数据库设计范式第一范式确保每列数据具有原子性,即每列数据都是不可分割的最小单元第二范式确保表中的数据按照主键进行组织,消除部分依赖第三范式确保表中的数据按照主键和外键进行组织,消除完全依赖数据库设计过程需求分析了解用户需求,收集和分析数据,确定系统需要的数据和功能概念设计根据需求分析结果,设计概念模型,如实体关系图(ER图)逻辑设计将概念模型转化为具体的数据库管理系统(DBMS)所支持的数据模型物理设计确定数据的存储结构和访问方式,如索引、分区等数据库设计工具Toad一款轻量级的数据库设计和ER/Studio管理工具,支持多种数据库管理系统专门用于概念设计和逻辑设PowerDesigner计的工具一款功能强大的数据库设计工具,支持多种数据库管理系统03关系型数据库设计关系型数据库概述关系型数据库定义关系型数据库是采用关系模型来组织数据的数据库,数据以表格的形式存储,表格由行和列组成,每行表示一条记录,每列表示一个字段关系型数据库的特点数据结构化、数据独立性强、数据操作规范、支持事务处理等关系型数据库的常见类型MySQL、Oracle、SQL Server等关系型数据库设计原则范式理论范式理论是规范化设计的理论基础,通过满足不同范式的要求来消除数据规范化原则冗余和依赖通过规范化设计,消除数据冗余和依赖,保证数据的一致性和完整性可扩展性原则在设计关系型数据库时,应考虑未来的扩展需求,如增加新的表、字段或数据完整性原则数据类型等保证数据的完整性是关系型数据库设计的核心目标之一,通过主键、外键等约束来实现关系型数据库设计实践概念设计需求分析根据需求分析结果,进行概念设计,建立概念模型,如E-R图等在开始设计之前,需要对系统需求进02行详细分析,明确系统需要存储哪些数据以及数据之间的关系逻辑设计0103将概念模型转化为逻辑模型,确定表、字段和数据类型等,满足规范化要求实施与维护完成物理设计后,开始实施数据库系统并进行维护,包括数据备份、恢复、0504物理设计优化等操作根据逻辑模型,选择合适的数据库管理系统和存储方式,进行物理设计04非关系型数据库设计非关系型数据库概述01非关系型数据库(NoSQL)是指除关系型数据库之外的数据库系统02非关系型数据库不需要遵循固定的数据模型,而是通过键值对、文档、列族等方式存储数据03非关系型数据库具有高性能、可伸缩性、灵活性等特点,适用于大数据、高并发等场景非关系型数据库设计原则适用性原则性能优先原则根据实际需求选择合适的非关非关系型数据库通常具有高性能系型数据库类型,如键值存储、的特点,但在设计时仍需考虑查文档存储、列族存储等询效率、数据一致性等因素数据冗余与一致性原则扩展性原则非关系型数据库中的数据冗余非关系型数据库具有良好的可可以提高查询性能,但需权衡伸缩性,但在设计时仍需考虑数据一致性与冗余的关系数据分片、副本等扩展策略非关系型数据库设计实践选择合适的非关系型数据库类型根据实际需求和场景选择合适的非关系型数据库类型,如MongoDB、Redis、Cassandra等设计合适的数据模型根据实际需求设计合适的数据模型,如文档模型、键值模型、列族模型等优化查询性能通过索引、缓存、分页等技术优化查询性能,提高系统响应速度保证数据一致性通过事务处理、副本等技术保证数据一致性,避免数据冲突和数据丢失等问题05数据库系统优化与维护数据库系统优化查询优化索引优化通过优化查询语句,减少数据检索次数,提合理使用索引,减少数据检索过程中的全表高查询效率扫描,提高数据检索速度数据库分区数据库连接池将大表分成小表,提高数据管理效率和查询通过复用数据库连接,减少连接和断开连接性能的开销,提高系统性能数据库系统维护数据备份与恢复数据库监控定期备份数据库,确保数据安全,并在数据实时监控数据库性能指标,及时发现和解决丢失时能够快速恢复性能问题数据库参数调整数据库日志管理根据系统负载情况,调整数据库参数,优化定期清理和审计数据库日志,确保日志文件数据库性能的安全和可用性数据库系统安全与备份用户权限管理防止SQL注入根据用户需求,分配不同的数据库权限,确通过参数化查询和预编译语句,防止SQL注保数据的安全性入攻击数据加密数据备份策略对敏感数据进行加密存储,确保数据在传输制定合理的备份策略,确保数据在意外情况和存储过程中的安全性下能够快速恢复THANK YOU。