数据库相关知识整理

关系代数

• U 并集 Union 结构相同 取所有部分
• n 交集 取相同部分
• - 差集 减掉相同的部分
• x 笛卡尔积 列：R列数+S列数；行：R行数*S行数

关系代数运算

投影
选择
连接
除

Sql语言

• DDL
  Data Definition Language，即数据定义语言.数据定义语言是由SQL语言集中负责数据结构定义与数据库对象定义的语言，并且由CREATE、ALTER、DROP和TRUNCATE四个语法组成。
• DML
  Data Manipulation Language,即数据操纵语言，主要由insert、update、delete语法组成。
• DCL
  Data Control Language，即数据控制语言。用来授权或回收访问数据库的某种特权，并控制数据库操纵事务发生的时间及效果，能够对数据库进行监视。比如常见的授权（GRANT）、取消授权（REVOKE）、回滚、提交等等操作。
• DQL
  Data Query Language，即数据查询语言，用来进行数据库中数据的查询。

模式

模式	视角	抽象	具体	其他
外模式	用户	视图层	DML\CRUD	用户操作
模式	整体	逻辑层	DDL	逻辑独立性
内模式	存储	物理层	存储结构	物理独立性

外模式（多个）<——>模式<——>内模式
三级模式两级映像
模式固定，实例变化。

Sql执行顺序

from——>where——>group by ——> having——>select——>order by——>limit

数据依赖

函数依赖

• 平凡函数依赖
  (学号，姓名)-->姓名 我决定我自己
• 非平凡函数依赖
  学号-->（姓名，年纪）我能决定其他
• 完全函数依赖
  所有成员决定
  （学号，课程）--> 成绩
  学号-->学生
• 部分函数依赖
  部分成员决定
  （学号，班级）-->班长
• 传递依赖
  学生-->班级-->班长

多值依赖

1：m 一对多 x-->-->y
m为1时，函数依赖是特殊的多值依赖。

数据库范式

1NF

属性不可再分

2NF

非主属性完全依赖于主键，存在传递函数依赖

3NF

非主属性直接依赖于主键，消除传递函数依赖

BCNF

消除3NF的主属性依赖，1个候选键肯定是BCNF

4NF

消除3NF的多值依赖

模式分解

1. 无损连接
2. 是否函数依赖
3. 既无损连接，又保持函数依赖

数据库故障与恢复

建立数据冗余：数据转存与建立日志文件

事务故障

引发原因：程序错误、逻辑错误、系统错误
修复方式：Undo

系统故障

引发原因：硬件、软件（操作系统）故障
修复方式：Redo

介质故障

引发原因：磁盘损坏，
修复方式：重装数据库，装载备份和日志文件，DBA介入，再由系统撤销及重做。

锁

1. X锁（排他锁）独占，其他事务既不能读也不能其他操作
   使用排它锁前需要先检查是否已有排它锁存在。
2. S锁（共享锁）其他事务只读

事务

特点：原子性、一致性、隔离性、持久性
原子性：要么全部成功，要么全部失败，不存在只成功一部分。
一致性：从一个一致性的状态转到另一个一致性的状态。
隔离性：其他事务不知道当前事务，其他事务对当前事务不可见。
持久性：事务提交，其所作更改保存到数据库。

事务并发

数据不一致
问题：

1. 修改丢失
   发生在Update
   A、B事务同时更新，B覆盖了A的更新。
2. 脏读
   发生在Update
   B事务读取到了A事务还未提交的修改。A进行Rollback,B事务两次读取数据不一样。（读取缓存中未提交的数据）
3. 不可重复读
   发生在Update/Delete
   一个事务中两次读取数据结果不一样。B事务读取两次数据，读取过程中A事务改变数据，B事务两次读取数来的数据不一样。（读取已提交的数据）
4. 幻读
   发生在Insert

隔离级别

1. 读未提交，可能存在脏读，读取到了未提交的数据
2. 读已提交，解决了脏读
3. 可重复读，解决了不可重复读
4. 序列化读，解决了事务并发的3个问题

数据库封锁协议

在保证事务一致性的前提下，尽可能提高并发。
封锁协议：对数据加锁，加锁时间和释放时间的规则描述。

一级封锁协议

事务修改数据，加x锁，直到事务结束，才释放x锁。
针对改，解决了丢失修改问题

二级封锁协议

一级封锁协议+
事务读取数据，加s锁，读完立即释放s锁。
针对改+读，解决了读脏数据，未解决不可重复读

三级封锁协议

二级封锁协议+
事务读取数据加S锁，直到事务结束，才释放S锁。
针对改+读，解决了不可重复读

两段锁协议

1. 对任何数据的读写前，都必须先加锁。 应加尽加，不解锁。
2. 释放某个锁以后，不得再去尝试获取其他锁。 集中解锁，不允许再加。

两段锁协议是可串行化的充分非必要条件，采用两段锁协议，仍然可能产生死锁。

并发调度

串行调度：不允许事务并发，所有事务排队
可串行化调度：事务并发调度的执行结果与某个串行调度的执行结果等价（串行等价）
可串行化未必遵循两段锁协议。