数据库存储结构都有哪些形式

数据库的存在对于任何一个软件的运行以及网站信息的存储都是非常有必要的。但是并不是所有的存储方式都能满足需求，我们需要根据不同的情况进行调整。下面IT培训就从案例分析的角度出发来了解一下，不同的数据库存储结构的优劣性。

从读/写工作负载平衡、一致性需求、延迟和访问模式等方面看，应用是各异的。如果我们能对数据库和存储内部设施架构决策了然于胸，那么将有助于我们理解系统行为模式的原因所在，一旦在问题时能解决问题，并能根据工作负载调优数据库。

B树和LSM树结构上的大差别之一，在于优化的目的，以及优化的意义。

下面对B树和LSM树做一个对比。总而言之，B树具有如下属性：

B树是可变的，这支持通过引入一些空间开销，以及更为关联的写路径，实现就地更新。B树并不需要完全的文件重写或多源合并。

B树是读优化的。即B树不需要从多个源读取(因此也不需要此后的合并 *** 作)，这简化了读路径。

写可能会触发节点的级联分割，这会使一些写 *** 作更昂贵。

B树是针对分页(块存储)环境优化的，其中不存在字节地址。Theyareoptimizedforpagedenvironments(blockstorage),wherebyteaddressingisnotpossible

虽然也需要重写，但是通常情况下B树存储要比LSM树存储需要更少的维护。

并发访问需要读/写隔离，其中一系列的锁和闩(latch)。

LSM树具有如下特性：

LSM树是不可写的。SSTable是一次性写入磁盘的，永不更新。紧缩 *** 作通过从多个数据文件移除条目，并合并具有相同键的数据，实现空间的整合。在紧缩过程中，已合并的SSTable将被丢弃，并在成功合并后移除。不可写提供的另一个有用特性，就是刷新后的表可并发访问。

LSM是写优化的。这意味着写入 *** 作将被缓存，并顺序地刷新到磁盘中，潜在地支持磁盘上的空间本地性。

读 *** 作可能需要从多个数据源访问数据。因为不同时间写入的具有相同键的数据，可能会落在不同的数据文件中。记录在返回给客户前，必须经过合并过程。

LSM树需要做维护和紧缩，因为缓存的写入 *** 作将被刷新到磁盘。

数据库的体系结构分成三级：外部级、概念级和内部级。

1、外部级

外部级最接近用户是单个用户所能看到的数据特征，单个用户使用的数据视图的描述称为“外模式”。

2、概念级

概念级涉及到所有用户的数据定义，也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称为“概念模式”。

3、内部级

内部级最接近于物理存储设备，涉及到物理数据存储的结构。物理视图的描述称为“内模式”。

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数据库的三级模式是数据库在三个级别（层次）上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。

实际上 ，对于一个数据库系统而言一有物理级数据库是客观存在的，它是进行数据库 *** 作的基础，概念级数据库中不过是物理数据库的一种逻辑的、抽象的描述（即模式），用户级数据库则是用户与数据库的接口，它是概念级数据库的一个子集（外模式）。

数据库是依照某种数据模型组织起来并存放二级存储器中的数据集合。这种数据集合具有如下特点：尽可能不重复，以最优方式为某个特定组织的多种应用服务，其数据结构独立于使用它的应用程序，对数据的增、删、改和检索由统一软件进行管理和控制。从发展的历史看，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的。

数据库的基本结构分三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。

(1)物理数据层。它是数据库的最内层，是物理存贮设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据，是用户加工的对象，由内部模式描述的指令 *** 作处理的位串、字符和字组成。

(2)概念数据层。它是数据库的中间一层，是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系，是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系，而不是它们的物理情况，是数据库管理员概念下的数据库。

(3)逻辑数据层。它是用户所看到和使用的数据库，表示了一个或一些特定用户使用的数据集合，即逻辑记录的集合。

数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。数据库具有以下主要特点：

(1)实现数据共享。数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据，也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。

(2)减少数据的冗余度。同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据，减少了数据冗余，维护了数据的一致性。

(3)数据的独立性。数据的独立性包括数据库中数据库的逻辑结构和应用程序相互独立，也包括数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构。

(4)数据实现集中控制。文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。

(5)数据一致性和可维护性，以确保数据的安全性和可靠性。主要包括：①安全性控制：以防止数据丢失、错误更新和越权使用；②完整性控制：保证数据的正确性、有效性和相容性；③并发控制：使在同一时间周期内，允许对数据实现多路存取，又能防止用户之间的不正常交互作用；④故障的发现和恢复：由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被破坏

逻辑结构、物理结构

数据库的存储结构也就是数据库存储数据的方式

逻辑存储结构主要用于描述在Oracle内部的组织和管理数据的方式；而物理存储结构则用于描述在Oracle外部,即 *** 作系统中组织和管理数据的方式

1 数据库定义:数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。2 数据库管理技术发展的三个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库系统阶段。3 DBMS（数据库管理系统）是位于用户与 *** 作系统之间的一层数据管理软件。主要功能：1，数据定义功能。2，数据组织、存储和管理。3，数据 *** 纵功能。4，数据库的事务管理和运行管理。5，数据库的建立和维护功能。6，其他功能。4 什么是数据模型及其要素 (设计题)： 数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和 *** 作手段的形式构架。一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。这些概 念精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此数据模型通常由数据结构、数据 *** 作和完整性约束三部分组成。 (1)数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。 (2)数据 *** 作：是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的 *** 作的集合，包括 *** 作及有关的 *** 作规则，是对系统动态特性的描述。 (3)数据的约束条件：是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。最常用的数据模型：层次模型，网状模型，关系模型，面积对象模型，对象关系模型。5常用的数据模型有哪些（逻辑模型是主要的），各有什么特征，数据结构是什么样的。答：数据模型可分为两类：第一类是概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来地数据和信息建模，主要用于数据库设计。第二类是逻辑模型和物理模型。其中逻辑模型主要包括层次模型、层次模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型等。它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。物理模型是具体实现是DBMS的任务，数据库设计人员要了解和选择物理醋，一般用户则不必考虑物理级的细节。层次数据模型的数据结构特点：一是：有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。二是：根 以外的其他结点有且只有一个双亲结点。优点是：1层次 数据结构比较简单清晰。2层次数据库的查询效率高。3层次数据模型提供了良好的完整性支持。缺点主要有：1现实世界中很多联系是非层次性的，如结点之间具有多对多联系。2一个结点具有多个双亲等 ，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据或创建非自然的数据结构来解决。对插入和删除 *** 作的限制比较多，因此应用程序的编写比较复杂。3查询子女结点必须通过双亲结点。4由于结构严密，层次命令趋于程序化。可见用层次模型对具有一对多的层次联系的部门描述非常自然，直观容易理解，这是层次数据库的突出优点。网状模型：特点：1允许一个以上的结点无双亲2一个结点可以有多于一个的双亲。网状数据模型的优点主要有：1能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。结点之间可以有多种上联第。2具有良好的性能，存取效率较高。缺点主要有：1结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终 用户掌握。2网状模型的DDL,DML复杂,并且要嵌入某一种高级语言中，用户不容易掌握，不容易使用。关系数据模型具有下列优点：1关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。2关系模型的概念单一。。3关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发的建立 的工作。。主要的缺点是：由于存取路径房租明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，DBMS必须对用户的查询请求进行优化。因此增加 了开发DBMS的难度，不过用户不必考虑这些系统内部的优化技术细节。6三级体系结构，外模式，模式 ，内模式定义是什么？模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和牲的描述，是所有用户的公共数据视图。 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 内模式也称存储模式 ，是一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。7两级映像和两级独立性，为什么叫物理独立性和逻辑独立性。当模式改变时由数据库管理员对各个外模式、模式的映像亻相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立生，简称数据的逻辑独立性。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式、内模式映像作 相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。8数据库系统一般由数据库、数据库管理系统 （及其开发工具）、应用系统和数据库管理员构成。9关系的完整性（实体完整性、参照完整性、和用户定义的完整性）三部分内容，其中前二者是系统自动支持的，DBMS完整性控制子系统的三个主要功能？：提供定义完整性约束条件的机制，提供完整性检查的方法，违约处理。16SQL的定义；即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。分类（交互式和嵌入式）17group by 和having子句的作用20视图的概念：视图是从一个或几个基本表导出的表。及相关 *** 作：定义视图，查询视图，更新视图。视图更新有什么 *** 作：插入，删除，和修改。22数据库规范化的方法函数依赖的定义什么叫1NF2NF3NF BCNF定义：关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式，其余以此类推。各种范式之间的联系有：5NF（4NF（BCNF（3NF（2NF（1NF。25数据库设计的几个阶段，每个阶段常用的方法和简要的内容：六个阶段：需求分析、概念结构设计、罗织结构设计、物理设计、数据库实施、数据库运行和维护。28事务的概念？事务有哪些基本属性commit roll back含义：事务：是用户定义的一个数据库 *** 作序列，这些 *** 作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的单位。四个特性：原子性，一致性，隔离性，持续性。Commit（提交：提交事务的所有 *** 作） rollback（回滚：在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的 *** 作全部撤销，回滚到事务开始时的状态。 29什么叫数据库系统的可恢复性？：数据库管理系统具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库系统的可恢复性。数据库故障的种类：事务内部的故障，系统故障（软故障），介质故障（硬故障），计算机病毒。30不进行并发控制可能产生的问题？：多个事务对数据库并发 *** 作可能造成事务ACID特点遭到在破坏。如何解决（三个）：1，丢失修改 2，不可重复读 3，读“脏”数据。31三级封锁协议？能解决什么问题？：一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不需要加锁的，可防止丢失修改。二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读完后即可释放S锁。在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。上述三级协议的主要区别在于：什么 *** 作需要申请封锁，以及何时释放锁。一般采取哪三种措施？插入呢？删除呢？：1，拒绝执行（不允许该 *** 作执行），2，级连 *** 作（当删除或修改被参照表的一个元组造成了与参照表的不一致，则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组），3，设置为空值（当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有不造成不一致的元组的对应属性设置为空值）。38视图对数据库安全性的作用？：1，视图能够简化用户的 *** 作，2，视力使用户能以多种角度看待同一数据，3，视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性，4，视图能够对机密数据提供安全保护，5，适当的利用视图可以更清晰的表达查询。数据库：储存在计算机内，永久存储、有组织、有共享的大量数据的集合。数据管理技术的发展阶段：1人工管理阶段：数据不保存，应用程序管理数据，数据不共享，数据不具有独立性。2文件系统阶段：数据可以长期保存，由文件系统管理数据；数据共享性太差，冗余度大，数据独立性差。3数据库系统阶段：出现数据库管理系统。数据库系统的特点：数据结构化（本质区别）；数据共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据有DBMS统一管理和控制。数据库管理系统：1定义：DBMS，是位于用户与 *** 作系统之间的一层数据管理软件。2功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据 *** 纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能；通信功能、数据转换功能、互访和互 *** 作功能。数据库系统：1概念：DBS，是指在计算机系统中引入数据库后的系统。2组成：一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。3分类：集中式，C/S式，并行式，分布式。数据模型：1定义：现实世界数据特征的抽象。2组成，三要素：数据结构、数据 *** 作、数据的完整性约束。两类数据模型为1）概念模型2）逻辑模型和物理模型。数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，主要描述与对象的类型、内容、性质有关的对象和与数据之间联系有关的对象。常用的数据模型：1层次模型，用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。2网状模型，允许一个以上的结点无双亲，允许一个结点可以有多于一个的双亲。3关系模型，包含单一数据结构

所谓三层体系结构，是在客户端与数据库之间加入了一个中间层。三层体系不是指物理上的三层，不是简单地放置三台机器就是三层体系，三层是指逻辑上的三层，即使这三个层放置到一台机器上。三层体系结构的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过与中间层通讯建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。

在基于B/S的三层体系结构中，表示层、中间层、数据层被分割成三个相对独立的单元。

表示层（Browser）位于客户端，一般没有应用程序，借助于Javaapplet、Actives、Javascript、vbscript等技术可以处理一些简单的客户端处理逻辑。它负责由Web浏览器向网络上的Web服务器(即中间层)发出服务请求，把接受传来的运行结果显示在Web浏览器上。

中间层（WebServer）是用户服务和数据服务的逻辑桥梁。它负责接受远程或本地的用户请求，对用户身份和数据库存取权限进行验证，运用服务器脚本，借助于中间件把请求发送到数据库服务器（即数据层），把数据库服务器返回的数据经过逻辑处理并转换成HTML及各种脚本传回客户端。

数据层（DBServer）位于最底层，它负责管理数据库，接受Web服务器对数据库 *** 纵的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能及相关服务，并把结果数据提交给Web服务器。

在三层结构中，数据计算与业务处理集中在中间层，只有中间层实现正式的进程和逻辑规则。

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