软件架构设计：数据库原理

一、数据库概述

1. 数据库的定义
   • 数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。
2. 数据库系统的组成
   • 数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、应用程序、用户。
3. 数据库的特点
   • 数据共享、数据独立性、数据完整性、数据安全性。
4. 数据库模型
   • 层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。

二、关系数据库

1. 关系模型
   • 关系（表）、元组（行）、属性（列）、主键、外键。
2. 关系代数
   • 选择（σ）、投影（π）、连接（⋈）、并（∪）、差（−）、笛卡尔积（×）。
3. SQL语言
   • 数据定义语言（DDL）：CREATE、ALTER、DROP。
   • 数据操作语言（DML）：SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE。
   • 数据控制语言（DCL）：GRANT、REVOKE。
4. 完整性约束
   • 实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。

三、数据库设计

1. 数据库设计步骤
   • 需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实施与维护。
2. ER模型
   • 实体、属性、联系（1:1、1:N、M:N）。
3. 规范化
   • 第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BCNF（Boyce-Codd范式）。
   • 规范化目的：消除数据冗余和更新异常。

四、事务管理

1. 事务的概念
   • 事务是数据库操作的一个逻辑单元，具有ACID特性。
2. ACID特性
   • 原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。
3. 并发控制
   • 锁机制（共享锁、排他锁）、死锁检测与预防。
   • 并发问题：脏读、不可重复读、幻读。
4. 恢复技术
   • 日志恢复、检查点恢复。

五、数据库性能优化

1. 索引
   • 索引的作用与类型（B树索引、哈希索引）。
   • 索引的创建与维护。
2. 查询优化
   • 查询执行计划、优化器工作原理、SQL语句优化技巧。
3. 分区与分片
   • 水平分区、垂直分区、数据库分片。

六、数据库安全

1. 数据库安全威胁
   • SQL注入、未授权访问、数据泄露。
2. 数据库安全措施
   • 用户权限管理、数据加密、审计日志。

七、分布式数据库

1. 分布式数据库的特点
   • 数据分布、透明性、并发控制、故障恢复。
2. 分布式数据库架构
   • 集中式、客户端-服务器式、对等式。
3. 分布式事务
   • 两阶段提交（2PC）、三阶段提交（3PC）。

八、常见考点与题型

1. 选择题：
   • 考察基本概念，如关系模型、SQL语法、事务特性等。
2. 设计题：
   • 设计ER模型、规范化表结构。
3. 分析题：
   • 分析事务并发问题、查询优化策略。

九、备考建议

1. 掌握核心概念：
   • 理解关系模型、SQL语言、事务管理的基本原理。
2. 熟悉设计题型：
   • 练习ER模型设计、数据库规范化。
3. 结合实际应用：
   • 了解实际数据库系统的设计与优化方法。
4. 多做真题：
   • 通过历年真题熟悉考试题型和难度。