数据库考试知识点

三十个知识点：1）分布式系统的五个基本准则1．资源的重复性：所谓资源的重复性是指分布式系统中硬件、软件以及数据的冗余配置。2．物理上的分布性：从硬件上看，不同的计算机或处理器以节点形式相对独立地分布。随着概念的技术的发展，其实这里的分布性也可以从不同层次来理解。从软件上看，每个节点都可以有全局相关的系统程序、局部系统程序以及应用程序；从数据上看，它可能是一个数据分布的系统。3．高层操作系统（或分布式操作系统）：它负责对系统的分布性资源进行统一的控制，使一个简单的硬件堆积转变为一个统一协调的工作系统。4．系统的透明性：理想的分布式系统应该为最终用户屏蔽具体的系统实现细节，用户像使用单一的集中式系统一样来使用分布式系统。5．协作的自治性：理想的分布式系统应该是每个节点都是一个完整的处理系统，表现出强大的自治性。2）基本的数据模型1．层次模型 2．网状模型 3．关系模型三级模式两级映射1．外模式外模式是用户面对的数据视图。它是特定用户的数据视图，不同的用户可以有不同的数据视图，而且可能交叉或覆盖。因此，也称为用户模式。一般地。它是整个数据库中部分数据的描述，因此，也称为子模式。外模式的定义可以通过外模式定义语言（DDL的特定部分）来刻画。2．模式模式是数据库中全部数据的逻辑描述。它不像外模式，是某类用户的关心数据，它更侧重于全部数据的合理组织，包括数据的冗余性、安全性、完整性等。因此，有的书也称为逻辑模式或概念模式，我们不提倡这些叫法，因为它可能造成不必要的概念混淆。它是以某种数据模型为基础的。模式的定义可以通过模式定义语言（DDL的特定部分）来刻画。3．内模式内模式是数据库中数据的内部组织描述。它更侧重于数据的物理组织，包括数据的存储方式、索引组织、存储块使用等。它与机器的物理环境有关。因此，有的书也称为物理模式。两级映射1．外模式/模式映射外模式/模式映射定义了外模式与模式之间的对应关系。一般地，用户的操作是基于外模式的，而外模式通常是逻辑视图的描述，并不实际存储数据。因此，必须把基于外模式的用户操作转换成对模式中数据的访问。一般地讲，这种转换应该对用户是透明的，即转换工作由数据库管理系统完成、而用户不必关心这种映射的实现细节。2．模式/内模式映射模式/内模式映射定义了模式与内模式之间的对应关系。模式是数据库中全部数据的逻辑描述，用户的访问是数据库的逻辑框架实施的，但是数据的逻辑定位必须映射成物理存储位置才能实现物理存取。因此，实现模式/内模式的映射是数据库管理系统的重要任务。3）DBMS应具有如下功能。1．数据库定义功能DBMS必须提供数据定义语言（DDL），以使用户或DBA完成数据库的外模式、模式和内模式定义。所有这些信息被保存在系统的数据字典或系统目录中，保证模式的转换和应用的实施。2．数据存取功能DBMS必须提供数据操纵语言（DML），以实现对数据库的查询、增加、减少及其修改等操作。DML可以嵌入到特定的编程语言中（如C语言），也可以以交互式命令方式出现。3．数据库维护功能DBMS的性能很大程度上取决于它的数据维护能力。对于一些小型数据库而言，数据维护能力很弱，只是满足数据完整性、数据字典维护、简单索引等基本的要求。而对于一些大型DBMS，它的功能很强大。可以实现复杂的并发控制、安全检查、数据备份与恢复、性能监测与分析等。4）分布式数据库的定义简言之，分布式数据库是一个物理上分散的而逻辑上集中的数据集。分布式数据库归纳起来，有三大特点1．数据分布性 分布式数据库的数据不是集中在一个站点上，而是分散存放在多个站点。这些站点是通过计算机网络连接在一起的。2．逻辑关联性分布式数据库中的数据虽然是分布在不同的站点上，但是它们是一个逻辑整体，对全局事务的处理是在统一逻辑框架上进行的。3．站点自治性各站点可以有自己的本地数据库，这样局部应用可以通过本地DBMS完成。5）分布式数据库管理系统概述DDBMS应具有的功能DDBMS是支撑分布式数据库的建立、维护和使用以及站点通信等的管理软件。一般地，DDBMS应具有如下功能。1．分布式数据库定义功能DDBMS必须提供定义数据库结构及其数据分布等功能。2．分布式查询处理功能由于分布式数据库系统中的数据分布在不同的站点上，数据的查询相对复杂。DDBMS必须提供分布式环境下的查询处理。而且由于网络传输等原因，必须考虑传输费用。因此查询的优化问题也是DDBMS需要考虑的一个重要问题之一。3．分布式数据库维护功能由于分布式数据库系统中数据的副本大量存在，数据的完整性和一致性等维护起来相对困难。在并发控制、安全检查、版本控制等诸多方面都需要有高效而合理的机制保证。当故障发生时，DDBMS应具有转移任务等能力。4．调度处理功能只有与各相关站点进行通信，才能获得相关状态信息，以完成必要的数据传输。DDBMS必须具有分解全局事务并转换成对应数据交换的能力。在多用户情况下，还必须解决并发控制等问题。6）DDBMS所面对的主要问题，四大问题1．数据透明性（Transparency）DDBMS必须向用户屏蔽数据分布的具体细节，它可以通过不同层次或级别来刻画，不同的透明级别反映了一个分布式数据库系统的实现程度。2．事务管理的分布性一个全局事务可能涉及到多个站点，事务的执行要通过分解成子事务来完成。故事务管理的分布性实现程度，也是刻画一个分布式数据库系统的重要指标。3．控制机制对于局部数据库及其应用，要求高度的自治性控制，对全局数据库及其应用，又必须要求统一的控制机制，协调各站点工作。4．数据完整性分布式数据库系统中的数据一致性突出表现在副本的一致性上。当多副本存在时，受到处理能力限制，系统不可能保证任何时刻副本的数据完全相同，但必须有相应的机制保证处理的无二义性。7）分布式数据库系统如果按照各节点的结构来划分的话，可以分为同构型和异构型两类。8）分布式数据库的构成方式 分布式数据库可以通过两种基本形式进行数据组织，即单层次结构（SL）和多层次结构（ML）。1. 单层次分布式数据库（SL DDB）单层次分布式数据库只有一个独立的逻辑数据库，它们分布在相联的数据节点上。每个节点没有独立的数据库。很显然，SL DDB中节点的自治性完全丧失。节点间可以是同构的，也可以是异构的。SL DDB的典型例子是POREL和VND。2.多层次分布式数据库（ML DDB）在多层次分布式数据库中，每个节点都有自己的独立数据库（LDB），而它们（或其中的部分）又构成一个逻辑上统一的全局数据库（GDB）。ML DDB需要为每个节点配备局部的DBMS，同时又有DDBMS进行全局处理总控工作。对本节点数据的局部访问通过本地DBMS完成，而全局访问要通过DDBMS来完成。9）分布透明性有三个层次：分片透明性；位置透明性；数据模型透明性分片透明性分片透明性是分布式数据库系统的最高透明层次。它向用户完全屏蔽了DDB的分片信息。用户编写的应用程序都建立在DDB的逻辑描述或其视图之上，就像使用一个集中式数据库一样。位置透明性位置透明性不屏蔽DDB的逻辑分片情况，因此用户要了解DDB的逻辑分片才能编制应用程序。但是它屏蔽了这些逻辑分片的存储位置（站点）。用户的应用程序不需要关心数据分片的具体存储站点。本地透明性本地透明性是分布透明性的最低层次。用户不仅需要关心数据的分片情况，还要关心每个分片的具体存放站点。10）数据分割有两种基本方法简介1．水平分割水平分割（Horizontal Splitting）就是把全局关系的元组分割成一些子集，这些子集被称为数据分片或段（Fragment）。数据分片中的数据可能是由于某种共同的性质（如地理、归属）而需要聚集一起的。一般地，一个关系中的数据分片是互不相交的。这些分片可以选择地放在一个站点上，也可以通过副本被重复放在不同的站点上。2．垂直分割（Vertical Splitting）垂直分割就是把全局关系按照属性组（纵向）分割成一些数据分片或段（Fragment）。数据分片中的数据可能是由于使用上的方便或访问的共同性而需要聚集一起的。一般地，一个关系中的垂直数据分片间只在某些键值上重叠，其它属性是互不相交的。这些垂直分片可以放一个站点上，也可以通过副本被重复放在不同的站点上。11）分布式数据库的设计方法分布式数据库有两种基本的设计方法：1．自顶向下设计方法在自顶向下设计方法中, 从设计全局模式开始,然后设计数据的分片。由于这种方法是从数据的全局角度开始观察数据，因此，对一个新的分布式数据库的设计是最具有吸引力的。2．自底向上设计方法在自底向上设计方法中, DDB的设计是通过已经设计好的局部数据库的集成而得到的。因此，对集成一个行业或组织的旧有数据库成为一个新的分布式数据库是更有意义的。旧有的数据库可能是异构的系统，因此，这种设计方法面临更大的挑战性。12）分布式事务是传统数据库事务的扩充，分为全局事务和局部事务两种13）分布式事务的四个基本性质 1．原子性（Atomicity）尽管一个事务可以分解成若干子事务来完成，但是这些子事务是互相联系的整体。它们要么全被执行，要么全不被执行。所以，一个事务是一个不可分割的执行单位。2． 一致性（Consistency）【一致性就是在一个用户未提交他的事务前（比如更新一个字段），其他用户 Select 出来的结果都一样。事务的一致性指的是在一个事务执行之前和执行之后数据库都必须处于一致性状态。】在一个分布式数据库系统中，事务的执行是并发进行的。3． 隔离性（Isolaty）分离性指并发的事务是相互隔离的。即一个事务内部的操作及正在操作的数据必须封锁起来，不被其它企图进行修改的事务看到。保证事务的隔离性能确保数据的一致性。4． 持久性（Durability）一旦一个事务被提交，处理的结果将永久保存在数据库中。它们不会因为后来的故障等原因而受影响。14）在分布式数据库系统中，事务的管理是分层次的。在每个站点，有局部事务管理器（LTM），负责对局部事务进行管理和控制。而且有分布式事务管理器（DTM）负责对全局事务进行管理和控制。按照控制的结构方式，主要有下面一些流行的结构 ：主从管理模型：这种模型以DTM为事务主控器，而把若干LTM作为从属控制器。全局事务总是通过DTM来接收，并且把它分解成相应的子事务转送到对应的LTM来完成对数据库的操作。三角管理模型：这种模型在若干LTM之间使用独立的数据通道，因此LTM之间可以直接发送和接收数据。因此LTM具有控制事务请求转移的能力，使系统的控制功能分布更好，但设计的复杂性要高。