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title: "02-数据库系统与数据模型"
created: 2026-01-07
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  - 项目筑基
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# 数据库系统与数据模型

## **第二章：数据库系统基础**

### **2.1 核心概念关系图**

![[image-3f9b0e95.png]]

![[image-c6dfc38f.png]]

### **2.2 四个核心概念详解**

| **概念** | **全称** | **定义** | **举例** |
| --- | --- | --- | --- |
| **DB** | DataBase（数据库） | 按一定组织方式存储的、相互关联的数据集合 | school数据库、shop数据库 |
| **DBMS** | DataBase Management System（数据库管理系统） | 组织、存储、维护和获取数据的软件 | MySQL、Oracle、PostgreSQL、Access 、SQL Sever |
| **DBAS** | DataBase Application System（数据库应用系统） | 基于数据库建立的应用程序 | 财务系统、图书管理系统 |
| **DBS** | DataBase System（数据库系统） | 实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便用户使用的**计算机软硬件资源组成的系统**。 | 整个数据库运行环境 |

#### **2.2.1 概念之间的关系**

![[image-79b50f80.png]]

![[image-e49bb65e.png]]

> DBS  = DB + DBMS + DBAS + 硬件 + 人员 + 规程

**层次关系**：

- DB 是数据存储的物理集合
- DBMS 是管理 DB 的软件
- DBAS 是基于 DBMS 开发的应用
- DBS 是包含以上所有及相关资源的完整系统

### **2.3 数据库（DB）的特点**

| **特点** | **说明** |
| --- | --- |
| 数据结构化 | 数据按照数据模型组织，不是杂乱无章的 |
| 数据共享 | 多个用户、多个应用可以共享同一数据库 |
| 冗余度低 | 避免数据的重复存储 |
| 独立性高 | 数据与程序相互独立 |
| 统一管理 | 由 DBMS 统一管理和控制 |

### **2.4 数据库管理系统（DBMS）**

#### **2.4.1 DBMS 的定义与地位**

> DBMS 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件

![[image-bcec17a0.png]]

#### **2.4.2 DBMS 的主要功能**

| **功能类别** | **具体功能** |
| --- | --- |
| **数据定义** | 提供DDL（数据定义语言），定义数据库结构 |
| **数据操纵** | 提供DML（数据操纵语言），实现增删改查 |
| **数据控制** | 提供DCL（数据控制语言），实现安全性、完整性控制 |
| **数据库运行管理** | 并发控制、事务管理、数据恢复 |
| **数据库建立和维护** | 数据库初始化、备份恢复、性能监控 |

#### **2.4.3 SQL 语言分类**

| **分类** | **全称** | **功能** | **主要语句** |
| --- | --- | --- | --- |
| **DDL** | Data Definition Language | 定义数据库结构 | CREATE、ALTER、DROP、TRUNCATE |
| **DML** | Data Manipulation Language | 操作数据 | SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE |
| **DCL** | Data Control Language | 控制权限 | GRANT、REVOKE |
| **TCL** | Transaction Control Language | 事务控制 | COMMIT、ROLLBACK、SAVEPOINT |

#### **2.3.2 常见数据库产品对比**

| **数据库** | **类型** | **特点** | **适用场景** |
| --- | --- | --- | --- |
| **MySQL** | 关系型/开源 | 免费、轻量、易用 | Web应用、中小型系统 |
| **Oracle** | 关系型/商业 | 功能强大、稳定性高 | 大型企业、金融系统 |
| **SQL Server** | 关系型/商业 | 与Windows集成好 | 企业应用、.NET开发 |
| **PostgreSQL** | 关系型/开源 | 功能丰富、标准兼容 | 复杂查询、GIS应用 |
| **MongoDB** | 文档型/NoSQL | 灵活模式、易扩展 | 内容管理、大数据 |
| **Redis** | 键值型/NoSQL | 内存存储、速度极快 | 缓存、会话管理 |

### **2.5 数据库系统（DBS）的组成**

#### **2.5.1 五大组成部分**

一个完整的 DBS 包含五部分：

1. **硬件：** 主要是服务器、大容量磁盘（RAID）、高带宽网络。
2. **软件：** DBMS、OS、开发工具、应用系统。
3. **数据：** DB 本身。
4. **人员（核心）：**
   - **DBA (数据库管理员)：** 负责建库、授权、备份、调优。**（最高权限）**
   - **系统分析员/设计员：** 设计数据库结构。
   - **应用程序员：** 写代码调用数据库。
   - **最终用户：** 使用系统的人。
5. **规程/协议：** 也就是使用的标准和规范。

![[image-77c38e38.png]]

#### **2.5.2 人员角色详解**

| **角色** | **职责** | **技能要求** |
| --- | --- | --- |
| **DBA** | 数据库设计、安装配置、性能调优、安全管理、备份恢复 | 精通DBMS、熟悉操作系统 |
| **应用程序员** | 开发数据库应用程序、编写SQL语句、设计程序逻辑 | 编程语言、SQL、数据库设计 |
| **最终用户** | 通过应用程序使用数据库 | 无需专业知识 |

**DBA 的主要职责**：

1. 决定数据库的信息内容和结构
2. 决定数据库的存储结构和存取策略
3. 定义数据的安全性要求和完整性约束
4. 监控数据库的使用和运行
5. 数据库的改进和重组

### **2.6 MySQL 系统数据库**

> *💡 MySQL 安装后会自动创建 4个系统数据库*

#### **2.6.1 MySQL 四大系统数据库详解**

```sql
-- 查看所有数据库
SHOW DATABASES;

-- 结果：
-- +------------------------+
-- | Database                     |
-- +------------------------+
-- | information_schema   |
-- | mysql                          |
-- | performance_schema |
-- | sys                               |
-- +---------------- -------+
```

![[image-2962122f.png]]

| **系统数据库** | **作用** |
| --- | --- |
| **mysql** | MySQL的核心数据库，存储用户账号、权限、系统配置等信息。相当于SQL Server的Master库 |
| **information\_schema** | 存储所有数据库的元数据（表结构、列信息、索引等），只读虚拟库 |
| **performance\_schema** | 存储服务器性能监控数据，用于分析和调优 |
| **sys** | 基于 performance\_schema 和 information\_schema 的简化视图，方便DBA使用 |

![[image-245d6312.png]]

#### **2.6.2 与 SQL Server 系统数据库对比**

| **功能** | **SQL Server** | **MySQL** |
| --- | --- | --- |
| 核心系统信息 | Master | mysql |
| 新建库模板 | Model | （MySQL无此概念） |
| 代理任务调度 | Msdb | （MySQL通过Event Scheduler实现） |
| 临时数据存储 | Tempdb | （MySQL使用内部临时表机制） |
| 元数据信息 | 各系统表 | information\_schema |
| 性能监控 | DMV | performance\_schema |

## **第三章：数据模型基础**

> *💡 数据模型是数据库理论的核心概念，是对现实世界数据特征的抽象*
>
> **本章定位**：简要介绍数据模型的基本概念和分类，为后续数据库设计章节奠定基础

### **3.1 什么是数据模型**

**定义**：数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的。

**作用**：

- 是数据库系统的核心和基础
- 决定了 DBMS 的数据组织方式
- 影响数据库设计方法

### **3.2 数据模型的三要素**

| **要素** | **说明** | **举例** |
| --- | --- | --- |
| **数据结构** | 描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系 | 实体、属性、关系 |
| **数据操作** | 对数据的各种操作 | 查询、更新（增删改） |
| **数据约束** | 数据及其联系应遵守的规则 | 完整性约束 |

### **3.3 数据模型的分类**

![[image-9f109910.png]]

| **模型类型** | **面向对象** | **作用** | **示例** |
| --- | --- | --- | --- |
| **概念模型** | 用户 | 描述现实世界的概念 | E-R模型 |
| **逻辑模型** | DBMS | 描述数据的逻辑结构 | 层次模型、网状模型、关系模型 |
| **物理模型** | 存储系统 | 描述数据的物理存储 | 索引、存储结构、文件组织 |

### **3.4 三种传统逻辑模型对比**

**![[image-1ddb992f.png]]**

#### **（1）层次模型：树状结构**

![[image-40d636e0.png]]

#### **（2）网状模型：网状结构**

![[image-9d13369e.png]]

#### **（3）关系模型：二维表结构**

![[image-687ac9f7.png]]

#### **三种模型对比表**

| **特性** | **层次模型** | **网状模型** | **关系模型** |
| --- | --- | --- | --- |
| 数据结构 | 树 | 图 | 二维表 |
| 联系表示 | 1:N | M:N | M:N |
| 结构复杂度 | 中 | 高 | 低 |
| 理论基础 | 弱 | 弱 | 强（关系代数） |
| 代表系统 | IMS | DBTG | **MySQL**、Oracle |

> **关系模型**是目前主流的数据模型，其详细内容将在第五章数据库设计中深入讲解


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