【云駐共創(chuàng)】一篇了解數(shù)據(jù)庫-數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)

前言

不同的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品各有特點(diǎn)，但是在主要的數(shù)據(jù)庫概念上大家都具有一定的共同基礎(chǔ)，都實(shí)現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)庫對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了不同層級(jí)的安全保護(hù)措施，都強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)庫性能管理和日常運(yùn)維管理。

本章主要講述數(shù)據(jù)庫管理的主要職責(zé)和內(nèi)容，并對(duì)一些常見的，重要的數(shù)據(jù)庫概念進(jìn)行了介紹，作為下一階段學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

目標(biāo)

描述數(shù)據(jù)庫管理工作的主要內(nèi)容。區(qū)分不同的備份方式，列舉安全管理的措施，描述性能管理的工作。

描述數(shù)據(jù)庫的重要概念，以及各數(shù)據(jù)庫對(duì)象的使用方法。

目錄

1.數(shù)據(jù)庫管理簡介

2.數(shù)據(jù)庫重要概念

3.總結(jié)

展望

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，圖數(shù)據(jù)庫，關(guān)系圖譜數(shù)據(jù)庫。

1．?dāng)?shù)據(jù)庫管理簡介

不同的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品有各自的特點(diǎn)，但是在主要的數(shù)據(jù)庫概念上都具有一定的共同基礎(chǔ)，都實(shí)現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)庫對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了不同層級(jí)的安全保護(hù)措施，都強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)庫管理和日常運(yùn)維管理。

你將能夠：描述數(shù)據(jù)庫管理工作的主要內(nèi)容，區(qū)分不同的備份方式，列舉安全管理的措施，描述性能管理的工作。描述數(shù)據(jù)庫的重要概念，以級(jí)各數(shù)據(jù)庫對(duì)象的使用方法。

1.1數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫管理工作就是對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)的工作、數(shù)據(jù)庫管理員(Database Administrator)是從事管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的相關(guān)人員的統(tǒng)稱、數(shù)據(jù)庫管理工作范圍（數(shù)據(jù)庫對(duì)象管理、數(shù)據(jù)庫安全管理、備份恢復(fù)管理、數(shù)據(jù)庫性能管理、數(shù)據(jù)庫環(huán)境管理），講到數(shù)據(jù)庫對(duì)象是數(shù)據(jù)庫里用來存儲(chǔ)和指向數(shù)據(jù)的各種概念和結(jié)構(gòu)的總稱。

1.2數(shù)據(jù)庫對(duì)象

對(duì)象管理就是使用對(duì)象定義語言或者工具創(chuàng)建，修改或刪除各種數(shù)據(jù)庫對(duì)象的管理過程，包括制定數(shù)據(jù)庫對(duì)象命名規(guī)范，備份恢復(fù)管理根據(jù)備份的數(shù)據(jù)集合的范圍分為全量備份、差異備份、增量備份，根據(jù)是否停用數(shù)據(jù)庫分為熱備、溫備、冷備，根據(jù)備份內(nèi)容物理備份、邏輯備份等。

良好的設(shè)計(jì)是良好的開端。命名規(guī)范的幾點(diǎn)建議：統(tǒng)一名稱的大小寫。利用前綴標(biāo)識(shí)對(duì)象類型，如表名前綴t_。

1.3備份和恢復(fù)

備份和恢復(fù)。備份數(shù)據(jù)庫就是將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以級(jí)保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正常允許的有關(guān)信息保存起來，以備系統(tǒng)出現(xiàn)故障后恢復(fù)數(shù)據(jù)庫時(shí)使用?；謴?fù)數(shù)據(jù)庫是將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從故障或者癱瘓狀態(tài)恢復(fù)到可正常運(yùn)行，并能夠?qū)?shù)據(jù)恢復(fù)到可接受狀態(tài)的活動(dòng)。

數(shù)據(jù)庫管理及其工作范圍(數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫管理員、數(shù)據(jù)庫管理工作范圍)；?對(duì)象管理(數(shù)據(jù)庫對(duì)象、命名前規(guī)范)；備份恢復(fù)管理(RTO、RPO、全量、差異、增量備份、熱、溫、冷備、物理和邏輯備份)。

1.3.1熱備，溫備和冷備

1.3.2災(zāi)難恢復(fù)

對(duì)于企業(yè)和單位來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和其他應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成更大的信息系統(tǒng)平臺(tái)，所以數(shù)據(jù)庫本非恢復(fù)并不是鼓勵(lì)的功能點(diǎn)，要和其他應(yīng)用系統(tǒng)一并考慮整個(gè)信息系統(tǒng)平臺(tái)的容災(zāi)性能。

1.3.3災(zāi)難恢復(fù)等級(jí)

1.3.4差異備份和增量備份

1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全框架三個(gè)層次，網(wǎng)絡(luò)層次安全（從技術(shù)角度講，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層次安全方法技術(shù)主要有加密技術(shù)，數(shù)字簽名技術(shù)，防火墻技術(shù)和入侵檢測(cè)技術(shù)等）、操作系統(tǒng)層次安全（核心是要保證服務(wù)器的安全，主要體現(xiàn)在服務(wù)器的用戶賬戶，口令，訪問權(quán)限等方面）、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)層次安全(數(shù)據(jù)庫加密、數(shù)據(jù)存取訪問控制、安全審計(jì)、數(shù)據(jù)備份), 安全控制、身份驗(yàn)證、訪問控制、開啟審計(jì)、數(shù)據(jù)庫加密，性能管理方面（資源、性能管理的意義、性能管理的目標(biāo)）、運(yùn)維管理方面（數(shù)據(jù)庫安裝、卸載、遷移、擴(kuò)容）等。

安全管理(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全框架、安全控制、身份驗(yàn)證、訪問控制、開啟審計(jì)、數(shù)據(jù)庫加密)；性能管理(資源、性能管理的意義、性能管理的目標(biāo)、建立性能報(bào)表)；運(yùn)維管理(數(shù)據(jù)庫安裝、卸載、遷移、擴(kuò)容、維護(hù)等)。

1.4.1數(shù)據(jù)庫加密

數(shù)據(jù)庫加密的不同層次：DBMS內(nèi)核層和外層加密。

1.4.2安全控制模型

1.4.3訪問控制

訪問控制是數(shù)據(jù)庫安全中最有效的辦法也是最容易出問題的地方。

1.4.4開啟審計(jì)

審計(jì)可以幫助數(shù)據(jù)庫管理員發(fā)現(xiàn)縣村架構(gòu)和使用者的漏洞。

1.5性能管理

性能管理。包括資源的高效使用，偵測(cè)系統(tǒng)問題，容量規(guī)劃。

1.5.1性能掛你需要采集的數(shù)據(jù)

CPU使用數(shù)據(jù)，空間使用率，使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用戶和角色，心跳查詢的響應(yīng)時(shí)間，提交到數(shù)據(jù)庫的SQL為基本單元的性能數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫工作提交的作業(yè)相關(guān)的性能數(shù)據(jù)。

1.6運(yùn)維管理

例行維護(hù)工作。數(shù)據(jù)庫故障處理。數(shù)據(jù)庫健康巡檢。

1.6.1數(shù)據(jù)庫遷移

需要依據(jù)不同的遷移場景需求設(shè)計(jì)遷移方案。

1.6.2數(shù)據(jù)庫擴(kuò)容

任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的容量都是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算后確定的。

1.6.3烈性維護(hù)工作

數(shù)據(jù)庫故障處理和數(shù)據(jù)庫健康巡檢。

2．?dāng)?shù)據(jù)庫重要概念

數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫實(shí)例，數(shù)據(jù)庫的聯(lián)結(jié)和會(huì)話，數(shù)據(jù)庫的連接池。

2.1數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫實(shí)例

數(shù)據(jù)庫是物理操作系統(tǒng)文件或磁盤數(shù)據(jù)塊的集合。數(shù)據(jù)庫實(shí)例是操作系統(tǒng)中一系列的進(jìn)程以及為這些進(jìn)程所分配的內(nèi)存塊。

2.2數(shù)據(jù)庫連接和會(huì)話

數(shù)據(jù)庫連接是一個(gè)通過網(wǎng)絡(luò)建立的客戶端和轉(zhuǎn)悠服務(wù)器或調(diào)度器的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。數(shù)據(jù)庫會(huì)話是客戶端和數(shù)據(jù)庫之間通信的邏輯概念。

2.3數(shù)據(jù)庫連接池

連接池是數(shù)據(jù)庫連接的復(fù)用，負(fù)責(zé)分配，管理和釋放數(shù)據(jù)庫連接，它允許應(yīng)用程序重復(fù)使用一個(gè)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫連接，而不是再重新建立一個(gè)。

2.4表空間

表空間是由一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)文件組成的。根據(jù)數(shù)據(jù)庫對(duì)象使用模式安排數(shù)據(jù)物理存放位置，提高性能。

2.5表

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫表就是一系列二位數(shù)據(jù)的集合。

2.6臨時(shí)表

GaussDB（for MySQL）支持創(chuàng)建臨時(shí)表

2.7表的儲(chǔ)存方式

按照數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存方式，表分為兩種：行存儲(chǔ)表和列存儲(chǔ)表。

2.8數(shù)據(jù)分布

分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表是分散在所有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上的，所以創(chuàng)建表的時(shí)候需要指定分布列。

2.9數(shù)據(jù)策略選擇

復(fù)制，適合于記錄集較小的表，表中數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)上完全復(fù)制，各DN都擁有全量數(shù)據(jù)。

2.10分布列選擇原則

一般遵循下面三個(gè)原則：盡量選擇離散值比較多的列，保證數(shù)據(jù)均勻分布。在滿足第一條原則的情況下，不要選擇存在常理過濾的列。滿足前兩條原則的情況下，盡量選擇關(guān)聯(lián)字段或聚合字段做分布列。

2.11數(shù)據(jù)類型

基本數(shù)據(jù)類型：數(shù)值類型，字符類型，二進(jìn)制類型，日期/時(shí)間類型，布爾類型，枚舉類型等。

2.12分區(qū)

分區(qū)。分區(qū)表是降大表的數(shù)據(jù)分成許多小的數(shù)據(jù)子集，成為分區(qū)。有范圍分區(qū)表，列表分區(qū)表，哈希分區(qū)表，間隔分區(qū)表。

2.13視圖

視圖與基本表不同，不是物理上實(shí)際存在的，是一個(gè)虛表。索引提供指向存儲(chǔ)在表的指定列中的數(shù)據(jù)值的指針，如同圖書的目錄，能夠加快表的查詢速度，但同時(shí)也增加了插入、更新和刪除操作的處理時(shí)間。數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和一致性，可以通過定義表時(shí)定義完整性約束，完整性約束是一種規(guī)則，本身不占用數(shù)據(jù)庫空間，完整性約束和表結(jié)構(gòu)定義一起保存在數(shù)據(jù)字典中。

2.14索引

索引提供指向存儲(chǔ)在表的指定列中的數(shù)據(jù)值的指針，如同圖書的目錄，能夠加快表的查詢速度，但是同時(shí)也增加了插入，更新和刪除操作的吹時(shí)間。

2.15實(shí)例

物理操作系統(tǒng)文件或磁盤數(shù)據(jù)塊的集合，數(shù)據(jù)庫實(shí)例(Database Instance)指的就是操作系統(tǒng)中一系列的進(jìn)程以及為這些進(jìn)程所分配的內(nèi)存塊、數(shù)據(jù)庫連接(Connection)

2.16Schema

物理層面的通信連接指的是一個(gè)通過網(wǎng)絡(luò)建立的客戶端和專有服務(wù)器(Dedicated Server)或調(diào)度器(Shared Server)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)庫會(huì)話(Session)客戶端和數(shù)據(jù)庫之間通信的邏輯概念Schema是數(shù)據(jù)庫形式語言描述的一種結(jié)構(gòu)，是對(duì)象的集合，表空間是由一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)文件組成的，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫表就是一系列二維數(shù)組的集合，表中的每一行稱為一個(gè)記錄，由若干個(gè)字段組成，也稱為域，表中的每一列稱為一個(gè)字段，GaussDB(for MySQL)目前只支持行存，GaussDB(DWS)支持行存和列存，行存是默認(rèn)存儲(chǔ)方式，分區(qū)表是將大表的數(shù)據(jù)分成許多小的數(shù)據(jù)子集，稱為分區(qū)，GaussDB(DWS)只支持范圍分區(qū)表，分區(qū)剪枝對(duì)分區(qū)對(duì)象的查詢可以僅搜索自己關(guān)心的分區(qū)，提高檢索效率，GaussDB(DWS)分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表是分散在所有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(DataNode, DN)上的，所以創(chuàng)建表的時(shí)候需要指定分布列，數(shù)據(jù)類型分基本數(shù)據(jù)類型（數(shù)值類型、字符類型、二進(jìn)制類型、日期/時(shí)間類型、布爾類型、枚舉類型等）、序列號(hào)類型、幾何類型，盡量使用高效數(shù)據(jù)類型（盡量使用執(zhí)行效率比較高的數(shù)據(jù)類型、盡量使用短字段的數(shù)據(jù)類型、使用一致的數(shù)據(jù)類型）等。

2.17事務(wù)

事務(wù)是用戶定義的數(shù)據(jù)操作系列，這些操作作為一個(gè)完整的工作單元執(zhí)行，事務(wù)ACID四大特性，原子性(Atomicity)：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中的操作，要么都做，要么都不做。一致性(Consistency)：事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個(gè)一致性狀態(tài)。隔離性(Isolation)：數(shù)據(jù)庫中一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。即一個(gè)事務(wù)的內(nèi)部操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)不能相互干擾。持久性(Durability)：事務(wù)一旦提交，對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變是永久的。提交后的操作或者故障不會(huì)對(duì)事務(wù)的操作結(jié)果產(chǎn)生任何影響。

Serializable（序列化）系統(tǒng)中所有的事務(wù)以串行地方式逐個(gè)執(zhí)行，所以能避免所有數(shù)據(jù)不一致情況。Repeatable read（可重復(fù)讀）一個(gè)事務(wù)一旦開始，事務(wù)過程中所讀取的所有數(shù)據(jù)不允許被其他事務(wù)修改。Read Committed（已提交讀）一個(gè)事務(wù)能讀取到其他事務(wù)提交過(Committed)的數(shù)據(jù)。一個(gè)事務(wù)在處理過程中如果重復(fù)讀取某一個(gè)數(shù)據(jù)，而且這個(gè)數(shù)據(jù)恰好被其他事務(wù)修改并提交了，那么當(dāng)前重復(fù)讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)就會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)數(shù)據(jù)前后不同的情況。在這個(gè)隔離級(jí)別會(huì)發(fā)生“不可重復(fù)讀”的場景。Read Uncommitted（未提交讀）一個(gè)事務(wù)能讀取到其他事務(wù)修改過，但是還沒有提交的(Uncommitted)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)被其他事務(wù)修改過，但還沒有提交，就存在著回滾的可能性，這時(shí)候讀取這些“未提交”數(shù)據(jù)的情況就是“臟讀”。在這個(gè)隔離級(jí)別會(huì)發(fā)生“臟讀”場景。

2.18約束

完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和一致性，可以通過定義表時(shí)定義完整性約束。常見的約束類型有：唯一性和主鍵約束，外鍵約束，檢查約束，非空約束，默認(rèn)約束。

3．總結(jié)

說明了數(shù)據(jù)庫管理的核心目標(biāo)，并介紹了數(shù)據(jù)庫的工作范圍，對(duì)數(shù)據(jù)庫主要的概念驚醒了介紹和說明。

本文整理自華為云社區(qū)【內(nèi)容共創(chuàng)系列】活動(dòng)。

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相關(guān)任務(wù)詳情：任務(wù)18

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)

應(yīng)用性能管理 APM 數(shù)據(jù)庫

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