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系统分析师-数据库系统-并发控制数据库安全

news 2025/8/14 6:22:12

一、事务并发

1.1 事务概述

1.2 并发控制

1.3 封锁

1.3.1 X 封锁和 S 封锁

1.3.2 三级封锁协议

二、数据库安全

2.1 备份(转储)与恢复

2.2 备份分类

2.3 数据库故障

三、商业智能

3.1 数据仓库

3.2 数据仓库的结构-OLAP

3.3 数据挖掘

3.4 分布式数据库

四、SQL语句

4.1 创建表(CREATE table)

4.2 修改表(ALTER table)

4.3 删除表(DROP table)

4.4 查询(select)

4.5 分组查询(group by)****

4.6 模糊查询（like）

4.7 去除重复记录查询（distinct）

4.8 排序查询（order by）

5.9 表-插入数据(insert into)

4.10 表-删除数据(delete/truncate)

4.11 表-修改数据(updata)

4.12 聚合函数

计算和（sum）

计算最大值（max）

计算最小值（min）

计算平均值（avg）

计算个数（count）

一、事务并发

1.1 事务概述

DBMS 运行的基本工作单位是事务，事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作序列要么全做，要么全都不做，是一个不可分割的工作单位。事务具有的四个特性（ACID）：

（操作）原子性（Atomicity）：事务是数据库的逻辑工作单位，事务的所有操作在数据库中要么全做，要么全都不做。
（数据）一致性（Consistency）：事务的执行使数据库从一个一致性状态变成另一个一致性状态。
（执行）隔离性（Isolation）：一个事务的执行不能被其他事务干扰。
（改变）持久性（Durability）：指一个事务一旦提交，它对数据库的改变必须是永久的，即便系统出现故障时也是如此。

1.2 并发控制

事务是并发控制的前提条件，并发控制就是控制不同的事务并发执行，提高系统效率，但是并发控制中存在下面三个问题：

丢失更新：事务1对数据A进行了修改并写回，事务2也对A进行了修改并写回此时事务2写回的数据会覆盖事务1写回的数据，就丢失了事务1对A的更新。即对数据A的更新会被覆盖。
不可重复读：事务2读A，而后事务1对数据A进行了修改并写回，此时若事务2再读A，发现数据不对。即一个事务重复读A两次，会发现数据A有误。
读脏数据：事务1对数据A进行了修改后，事务2读数据A，而后事务1回滚，数据A恢复了原来的值，那么事务2对数据A做的事是无效的，读到了脏数据。

1.3 封锁

1.3.1 X 封锁和 S 封锁

并发控制的主要技术是封锁，主要有两种类型的封锁，分别是 X 封锁和 S 封锁。

排他型封锁（X 封锁）：如果事务 T 对数据 A（可以是数据项、记录、数据集以至整个数据库）实现了 X 封锁，那么只允许事务 T 读取和修改数据 A，其他事务要等事务 T 解除 X 封锁以后，才能对数据 A 实现任何类型的封锁。可见 X 封锁只允许一个事务独锁某个数据，具有排他性。
共享型封锁（S 封锁）：如果事务 T 对数据 A 实现了 S 封锁，那么允许事务 T 读取数据A，但不能修改数据 A，在所有 S 封锁解除之前决不允许任何事务对数据 A 实现 X 封锁。

1.3.2 三级封锁协议

一级封锁协议：事务在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。可解决丢失更新问题。

二级封锁协议：一级封锁协议的基础上加上事务T在读数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。可解决丢失更新、读脏数据问题。

三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，直到事务结束才释放。可解决丢失更新、读脏数据、数据重复读问题。

二、数据库安全

2.1 备份(转储)与恢复

备份是指通过数据转储和监理日志文件的方法监理冗余数据，DBA定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。这些备用的数据文本称为后备副本。
恢复是指把数据库从错误状态恢复到某一个已知的正确状态的功能。当数据库遭到破坏后，就可以利用后备副本把数据库恢复，这时数据库只能恢复到备份时的状态，从那以后的所有更新事务必须重新运行才能恢复到故障时的状态。

2.2 备份分类

静态转储：即冷备份，指在转储期间不允许对数据库进行任何存取、修改操作。
- 优点是非常快速的备份方法、容易归档(直接物理复制操作)
- 缺点是只能提供到某一时间点上的恢复，不能做其他工作，不能按表或按用户恢复。
动态转储：即热备份，在转储期间允许对数据库进行存取、修改操作，因此转储和用户事务可并发执行。
- 优点是可在表空间或数据库文件级备份，数据库扔可使用，可达到秒级恢复;
- 缺点是不能出错，否则后果严重，若热备份不成功，所得结果几乎全部无效。
完全备份(海量备份)：备份所有数据。
差量备份：仅备份上一次完全备份之后变化的数据。
增量备份：备份上一次备份之后变化的数据。

2.3 数据库故障

数据库的 4 类故障：事务故障、系统故障、介质故障、计算机病毒。

事务故障的恢复有两个操作：撤销事务（UNDO）和重做事务（REDO）。

介质故障的恢复由数据库管理员装入数据库的副本和日记文件副本，再由系统执行撤销和重做操作。

日志文件：在事务处理过程中，DBMS把事务开始、事务结束以及对数据库的插入、删除和修改的每一次操作写入日志文件。一旦发生故障，DBMS的恢复子系统利用日志文件撤销事务对数据库的改变，回退到事务的初始状态。

三、商业智能

商业智能（Business Intelligence，BI）是企业对商业数据的搜集、管理和分析的系统过程，目的是使企业的各级决策者获得知识或洞察力，帮助他们作出对企业更有利的决策。一般认为数据仓库、联机分析处理（OLAP）和数据挖掘是商业智能的三大组成部分。

3.1 数据仓库

数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失的、且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策。数据仓库的关键特征是：面向主题、集成的、非易失的、时变的。

面向主题：按照一定的主题域进行组织的。
集成的：数据仓库中的数据是在对原有分散的数据库数据抽取、清理的基础上经过系统加工、汇总和整理得到的，必须消除源数据中的不一致性，以保证数据仓库内的信息是关于整个企业的一致的全局信息
相对稳定的：数据仓库的数据主要供企业决策分析之用，所涉及的数据操作主要是数据查询，旦某个数据进入数据仓库以后，一般情况下将被长期保留，也就是数据仓库中一般有大量的查询操作，但修改和删除操作很少，通常只需要定期的加载、刷新。
反映历史变化：数据仓库中的数据通常包含历史信息，系统记录了企业从过去某一时点(如开始应用数据仓库的时点)到目前的各个阶段的信息，通过这些信息，可以对企业的发展历程和未来趋势做出定量分析和预测。

3.2 数据仓库的结构-OLAP

数据仓库的结构通常包含四个层次，如上图所示:

1.数据源:是数据仓库系统的基础，是整个系统的数据源泉。
2.数据的存储与管理:是整个数据仓库系统的核心。
3.OLAP(联机分析处理)服务器:对分析需要的数据进行有效集成，按多维模型组织，以便进行多角度、多层次的分析，并发现趋势
4.前端工具:主要包括各种报表工具、查询工具、数据分析工具、数据挖掘工具以及各种基于数据仓库或数据集市的应用开发工具。

OLTP 即联机事务处理，就是关系数据库的基础；OLAP即联机分析处理，是数据仓库的核心部分。

3.3 数据挖掘

数据挖掘是在没有明确假设的前提下去挖掘信息、发现知识。数据挖掘所得到的信息应具有先知、有效和实用三个特征。先前未知的信息是指该信息是预先未曾预料到的，即数据挖掘是要发现那些不能靠直觉发现的信息或知识，甚至是违背直觉的信息或知识，挖掘出的信息越是出乎意料，就可能越有价值。

3.4 分布式数据库

局部数据库位于不同的物理位置，使用一个全局DBMS将所有局部数据库联网管理，这就是分布式数据库。

分片模式
- 水平分片:将表中水平的记录分别存放在不同的地方。
- 垂直分片:将表中垂直的列值分别存放在不同的地方。
分布透明性
- 分片透明性:用户或应用程序不需要知道逻辑上访问的表具体是如何分块存储的。
- 位置透明性:应用程序不关心数据存储物理位置的改变。
- 逻辑透明性:用户或应用程序无需知道局部使用的是哪种数据模型。
- 复制透明性:用户或应用程序不关心复制的数据从何而来。

四、SQL语句

4.1 创建表(CREATE table)

//学生表创建
CREATE table student(
Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,
Sname CHAR(20) UNIQUE,
Ssex char(2),
Sage SMALLINT,
Sdept char(20)
);

PRIMARY KEY，指定主键；
FOREIGN KEY，指定外键。

4.2 修改表(ALTER table)

//修改表名
alter table 表名 rename to 新的表名;

4.3 删除表(DROP table)

//删除表
drop table 表名;
//删除表时判断表是否存在,若存在则删除
drop table if exists 表名;

4.4 查询(select)

//查询表中所有数据
select * from 表名;//查询users表中年龄在18~25岁之间的记录
//方式1 &&
select *from users where age>=18 && age<=25;
//方式2 and
select * from users where age>=18 and age<=25;
//方式3 between..and..
select *from users where age between 18 and 25;

4.5 分组查询(group by)****

-- 查询users表中的记录，按照性别分组
select gender from users group by gender;

4.6 模糊查询（like）

_ 单个任意字符
% 0个/多个任意字符

//查询users表中姓名第二个字为帅的记录
select * from users where name like '_帅%';
//查询users表中姓名含有帅字的记录
select * from users where name like '%帅%';

4.7 去除重复记录查询（distinct）

//查询users表中所在城市不相同的记录
-- select distinct 字段 from 表名;
//去掉 name 重复的部分
select distinct name from users;

4.8 排序查询（order by）

排序order by，默认为升序，降序要加关键字DESC。

//查询users表中记录，并以年龄升序排序
select * from users order by age asc;
select * from users where age > 18 order by id;
//查询users表中记录，并以年龄降序排序
select * from users order by age desc;

5.9 表-插入数据(insert into)

有多少个字段,就要写多少个值,且是一一对应的。

insert into 表名 values(值1,值2,值3...值n);

4.10 表-删除数据(delete/truncate)

//删除表中所有数据
delete from 表名;   
//删除表中指定的数据
delete from 表名 where 字段 = 值;  
//删除表中所有数据(先删除整张表,然后创建一张一样的空表，此方法更高效)
truncate table 表名;

❝
drop table 表名; 是连表一起删除

4.11 表-修改数据(updata)

//无限制条件的修改,会修改整张表
update 表名 set 字段 = 值;
//有限制条件的修改,只修改特定记录
update 表名 set 字段 = 值 where 条件(字段 = 值);

4.12 聚合函数

计算和（sum）

  //将求和后输出的字段以sumvalue展示 //默认以sum(字段)展示 select sum(字段) as sumvalue from 表名;select sum(id) as ID,count(id) ID_count from users;

计算最大值（max）

  select max(字段) as maxvalue from 表名;select max(age) as maxvalue from 表名;

计算最小值（min）

  select min(字段) as minvalue from 表名;select min(age) as minvalue from 表名;

计算平均值（avg）

  select avg(字段) as avgvalue from 表名;

计算个数（count）

  select count(字段) as totalcount from 表名;

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