数据库应用 - 技术栈

一、数据库基本概念

1、数据

（1）描述事物的符号记录称为数据（Data）。数字、文字、图形、图像、声音、档案记录等都是数据。

（2）数据是以"记录"的形式按照统一的格式进行存储的，而不是杂乱无章的。 相同格式和类型的数据统一存放在一起，而不会把"人"和"书"混在一起存储。这样，数据的存储就能够井然有序。

2、表

记录（数据）: 行

字段（属性）: 列

以行+列的形式就组成了表（数据存储在表中）

关系数据库的表由记录组成，记录由字段组成，字段由字符或数字组成。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性，它是统一管理的相关数据的集合。

3、数据库

数据库就是表的集合。它是以一定的组织方式存储的相互有关的数据集合

4、数据库管理系统

数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，DBMS）是实现对数据库资源有效组织、管理和存取的系统软件。它在操作系统的支持下，支持用户对数据库的各项操作
BMS主要包括以下功能：

（1）数据库的建立和维护功能：包括建立数据库的结构和数据的录入与转换、数据库的转储与恢复、数据库的重组与性能监视等功能。

（2）数据定义功能：包括定义全局数据结构、局部逻辑数据结构、存储结构、保密模式及信息格式等功能。保证存储在数据库中的数据正确、有效和相容，以防止不合语义的错误数据被输入或输出。

（3）数据操纵功能：包括数据查询统计和数据更新两个方面。

（4）数据库的运行管理功能：这是数据库管理系统的核心部分，包括并发控制、存取控制、数据库内部维护等功能。

（5）通信功能：DBMS 与其他软件系统之间的通信,如 Access 能与其他 Office 组件进行数据交换。

5、数据库系统

数据库系统（DatabaseSystem，DBS）是一个人机系统，一般由硬件、操作系统、数据库、DBMS、应用软件和数据库用户（包括数据库管理员）组成。用户可以通过 DBMS 操作数据库，也可以通过应用程序操作数据库。

应用程序是利用DBMS为解决某个具体的管理或数据处理的任务而编制的一系列命令的有序集合。如果应用程序比较完善，能够提供友好的人机界面，并编译成可执行文件发行，使得普通用户不需要具备计算机的专业知识，在较短时间就学会使用，那么就称为数据库应用软件。 navicat

常用的数据库应用软件有人事管理、财务管理、图书管理等信息管理软件及各类信息咨询系统等。

数据库管理员（DatabaseAdministrator，DBA）负责数据库的更新和备份、数据库系统的维护、用户管理等工作，保证数据库系统的正常运行。DBA 一般由业务水平较高、资历较深的人员担任。

需要注意的是数据库、数据库系统、数据库管理系统，甚至数据库表等名词，在日常讨论中通常不严格区别。遇到此情况时，可以根据具体情况，判断出实际所指的是什么。

DBMS的工作模式如下：

1>接受应用程序的数据请求和处理请求

2>将用户的数据请求（高级指令）转换为复杂机器代码（底层指令）

3>实现对数据库的操作

4>从数据库的操作中接受查询结果

5>对查询结果进行处理（格式转换）

6>将处理结果返回给用户

二、数据库发展史

发展的三个阶段:

1、层次型和网状型：代表产品是1969年IBM公司研制的层次模型数据库管理系统IMS。

2、关系型数据型库：目前大部分数据库采用的是关系型数据库。1970年IBM公司的研究员E．F．Codd提出了关系模型。其代表产品为sysem R和Inges。

3、第三代数据库将为更加丰富的数据模型和更强大的数据管理功能为特征，以提供传统数据库系统难以支持的新应用。它必须支持面向对象，具有开放性，能够在多个平台上使用。管理技术的3个阶段1 人工管理2 文件管理3 数据库系统

时序数据库
mariadb

第三代数据库

⭐一些新的元素被添加进主流数据库系统中

引申：SQL + NoSQL 组合使用

web ------》 redis ------》mysql

CPU ------》缓存 ------》内存

三、关系型数据库

常见的关系性数据库系统：

**1、**MySQL

2、PostgreSQL

3、SQLite

4、Microsoft SQL Server

5、Oracle Database

关系型数据库基本概念：关系性数据库是一种数据管理系统，通过定义表格（称为"关系"）来组织和存储数据。这种类型的数据库通过 SQL（结构化查询语言）来进行数据操作和查询

表（Table）: 数据以表格的形式存储。每个表包含若干列（字段）和行（记录）。
行（Row）: 表中的一条记录。每一行代表一个数据实体。
列（Column）: 表中的一个字段，定义了数据的类型和属性。
主键（Primary Key）: 唯一标识表中的每一行的字段或字段组合。主键的值必须唯一且不能为空。
外键（Foreign Key）: 用于在不同表之间建立关联的字段。外键在一个表中引用另一个表的主键。
索引（Index）: 用于加速查询操作的数据结构。索引提高了数据检索速度，但可能会增加数据写入和存储的开销。
视图（View）: 一个虚拟表，是从一个或多个表中提取的结果集。视图可以用于简化复杂的查询或隐藏表的实际结构。

数据库设计原则

范式化: 组织数据以减少冗余和依赖。常见的范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。

数据完整性: 确保数据的准确性和一致性，包括主键约束、外键约束、唯一约束等。

性能优化: 使用索引、查询优化、分区等技术来提高数据库的性能。

安全性: 管理用户权限，确保数据的机密性和安全性。

备份和恢复: 定期备份数据库，确保在数据丢失或损坏时可以恢复。

关系型数据库优缺点：

优点：
1、易于维护：都是使用表结构，格式一致；
2、使用方便：SQL语言通用，可用于复杂查询；
3、复杂操作：支持SQL，可用于一个表以及多个表之间非常复杂的查询。
缺点：
1、读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写；
2、固定的表结构，灵活度稍欠；
3、高并发读写需求，传统关系型数据库来说，硬盘I/O是一个很大的瓶颈

四、非关系型数据库

非关系型数据库：非关系型数据库（NoSQL 数据库）是指不使用传统的关系模型（表格）来存储数据的数据库系统。它们在结构、存储、查询和扩展性方面提供了更多灵活性，适用于处理大规模和多样化的数据集；

使用非关系型数据库的优点：

灵活的数据模型: 非关系型数据库可以处理结构化和非结构化数据，适合处理复杂的数据类型和不规则数据。
高可扩展性: 大多数非关系型数据库设计用于横向扩展，可以在多个节点上分布数据，处理大规模的数据和高并发请求。
高性能: 对于特定的应用场景（如高速缓存、实时分析），非关系型数据库可以提供比传统关系型数据库更高的性能。
适应性: 能够适应快速变化的需求和数据结构，可以灵活应对变化的数据模型。

非关系型数据库优缺点：

优点：1、格式灵活：存储数据的格式可以是key,value形式、文档形式、图片形式等等，文档形式、图片形式等等，使用灵活，应用场景广泛，而关系型数据库则只支持基础类型。

2、速度快：nosql可以使用硬盘或者随机存储器作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘；

3、高扩展性；

4、成本低：nosql数据库部署简单，基本都是开源软件。

缺点：1、不提供sql支持，学习和使用成本较高；

2、无事务处理；

3、数据结构相对复杂，复杂查询方面稍欠。

4、好多数据写在内存中