具体描述
《普通高等教育"十一五"国家级规划教材•计算机系列教材:数据库系统设计与原理(第2版)》主要讲述数据库系统的设计与原理，第1～6章主要介绍数据库的设计内容和设计方法，包括数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计；相关的模型主要介绍了实体一联系模型和关系模型。第7、8章主要介绍数据库的底层存储结构和数据库的索引技术，侧重于文件组织、文件结构和索引结构，并对实际商用的数据库系统产品SQL Server 2000的存储技术进行了介绍与分析。第9～11章主要介绍数据库管理系统的核心技术，包括查询处理、事务管理、并发控制和故障恢复等。第12、13章主要介绍数据库管理系统体系结构的扩展和数据库技术的研究进展以及当前出现的一些新的有关数据库研究的课题和应用领域。
《数据之魂：构建高效、可靠的现代信息系统》 在这个信息爆炸的时代，数据已成为驱动社会进步、企业决策和个人生活的核心要素。我们每天都在创造、消费和依赖海量的数据，而支撑这一切运转的，正是那些精心设计、原理扎实的数据库系统。本书《数据之魂：构建高效、可靠的现代信息系统》并非一本枯燥的技术手册，它是一场深入理解数据本质、掌握构建健壮信息基石的探索之旅。 引言：数据的力量与挑战 数据，是信息的载体，是知识的源泉，更是驱动创新的引擎。从精准的科学研究到个性化的用户体验，从复杂的金融交易到实时的交通管理，无处不见数据扮演的关键角色。然而，数据的价值并非与生俱来，它需要被有效地组织、存储、访问和管理。信息系统如同数字世界的骨架，而数据库系统则是这副骨架中最坚实的支撑。 然而，随着数据规模的指数级增长、复杂性的不断提升以及对实时性、可用性需求的日益严苛，我们面临着前所未有的挑战。如何确保数据的准确性和一致性？如何应对高并发访问的压力？如何保护敏感信息的安全？如何优化查询性能，让信息触手可及？这些问题，是每一个致力于构建现代信息系统的人都必须思考的核心议题。 本书正是为了解答这些疑问而生。它将带领读者，从数据存储的底层逻辑出发，逐步深入到复杂的数据模型、高效的查询处理、严谨的事务管理，以及前沿的分布式系统和大数据技术。我们将一同剖析数据世界的奥秘，揭示构建卓越数据库系统的关键原则与实践。 第一部分：数据建模——思想的蓝图 在开始构建任何一座坚固的建筑之前，我们都需要一个清晰的设计蓝图。对于数据库系统而言，这个蓝图就是数据模型。数据模型不仅仅是数据的组织方式，更是我们对现实世界理解和抽象的体现。 关系模型的基石： 我们将从最普遍、最成熟的关系模型开始。理解关系代数和元组演算，掌握如何将现实世界的实体和它们之间的关系，转化为规范化的表结构。我们将深入讲解函数依赖、键的概念，以及如何通过范式理论（第一、第二、第三范式， Boyce-Codd 范式等）来消除数据冗余，保证数据的一致性，提升数据质量。这不仅是理论的学习，更是培养严谨逻辑思维和解决实际问题能力的训练。 非关系模型的演进： 随着应用场景的日益多样化，一些传统关系模型的局限性逐渐显现。本书将对NoSQL数据库的兴起进行溯源，介绍不同类型的NoSQL模型，如键值存储、文档数据库、列族数据库和图数据库。我们将探讨它们各自适用的场景，以及与关系模型在数据结构、查询方式和可扩展性上的差异。理解这些模型，将帮助我们为不同需求选择最合适的技术。 面向对象的思考： 探索面向对象数据模型，理解对象、类、继承、多态等概念如何在数据库层面得到体现。分析对象关系型数据库（ORDBMS）的出现背景及其优势，以及它如何尝试融合面向对象编程与关系型数据库的优点。 第二部分：存储与检索——数据的脉络 数据的价值在于其可访问性。如何高效地存储数据，并以最快的速度将其检索出来，是数据库系统的核心挑战。 物理存储的秘密： 我们将揭示数据是如何在磁盘上被组织的。从页、记录、字段的基本概念出发，深入理解文件结构、索引的原理。我们将详细讲解B树、B+树等经典索引结构，分析它们在插入、删除、查找操作上的性能特点。理解这些底层机制，对于优化查询性能至关重要。 查询的艺术： SQL（Structured Query Language）是与数据库交互的标准语言，但其背后蕴含着复杂的查询处理过程。本书将解析查询的生命周期，包括查询解析、查询优化和查询执行。我们将探讨各种查询优化策略，例如谓词下推、联接顺序的选择、视图合并等，以及查询执行计划的生成和理解。学习如何编写高效的SQL语句，并理解数据库如何“思考”你的查询，是提升系统吞吐量的关键。 数据仓库与OLAP： 区别于日常的事务处理（OLTP），数据仓库（Data Warehouse）和在线分析处理（OLAP）系统旨在支持复杂的决策分析。我们将探讨维度建模、事实表、维度表的设计，以及星型模型、雪花模型等常用模式。理解OLAP Cube的概念，以及预聚合、物化视图等加速分析查询的技术。 第三部分：事务管理——数据的守护者 在并发环境下，多个用户或进程可能同时访问和修改数据，如何保证数据的一致性和完整性，是数据库系统面临的另一大难题。事务管理机制应运而生。 ACID 的承诺： 事务的ACID（Atomicity, Consistency, Isolation, Durability）特性是数据库可靠性的基石。我们将深入剖析每个特性的含义和实现原理。原子性保证事务的“全有或全无”；一致性确保事务将数据库从一个有效状态带到另一个有效状态；隔离性防止并发事务之间的干扰；持久性保证一旦事务提交，其结果将永久保存。 并发控制的博弈： 为了实现隔离性，数据库系统采用了各种并发控制技术。我们将详细讲解锁机制（共享锁、排他锁、意向锁），以及死锁的检测和预防。同时，我们将介绍多版本并发控制（MVCC）这一现代数据库常用的技术，分析其如何通过维护数据的多个版本来提高并发性能。 恢复机制： 即使有周密的事务管理，系统故障也可能发生。本书将讲解日志（Log）在数据库恢复中的关键作用，包括写前日志（Write-Ahead Logging, WAL）和写后日志。分析崩溃恢复（Crash Recovery）和介质恢复（Media Recovery）的过程，确保在系统重启后能够恢复到一致的状态。 第四部分：分布式与高可用——应对规模的挑战 随着互联网的蓬勃发展，单台服务器已经难以满足海量数据存储和高并发访问的需求。分布式数据库和高可用技术成为了必然趋势。 分布式数据存储： 我们将探讨数据如何被分布到多台机器上。介绍数据分片（Sharding）和数据复制（Replication）的技术，分析它们在提高系统吞吐量、可用性和容错能力方面的作用。理解CAP理论（Consistency, Availability, Partition Tolerance）在分布式系统设计中的权衡。 分布式事务： 在分布式环境中，跨多个节点协调事务变得尤为复杂。本书将介绍两阶段提交（Two-Phase Commit, 2PC）和三阶段提交（Three-Phase Commit, 3PC）等分布式事务协议，分析它们的优缺点和适用场景。 高可用架构： 如何设计能够持续提供服务的系统？我们将探讨主从复制、读写分离、多主互备等高可用架构模式。分析故障转移（Failover）和故障恢复（Failback）的机制，确保在硬件故障、网络中断等情况下，系统能够快速恢复服务。 现代数据库的演进： 介绍内存数据库、NewSQL数据库、时序数据库、图数据库等新兴数据库技术的特点和应用。分析云原生数据库的架构和优势，以及它们如何应对云计算时代的数据挑战。 结语：迈向卓越的数据系统 《数据之魂：构建高效、可靠的现代信息系统》不仅仅是关于数据库的理论知识，更是关于如何运用这些知识解决实际问题的思维方式。通过本书的学习，你将能够： 深刻理解数据的本质： 认识数据在现代社会中的价值，以及如何对其进行有效的管理。 掌握数据建模的艺术： 能够根据业务需求设计出规范、高效的数据模型。 洞悉存储与检索的奥秘： 理解数据库如何存储数据，并能够优化查询性能。 构建稳健的事务系统： 确保数据在并发环境下的准确性和一致性。 驾驭分布式与高可用： 能够设计和部署能够应对大规模挑战的现代信息系统。 无论你是初涉数据领域的开发者，还是经验丰富的系统架构师，本书都将是你构建卓越数据系统的宝贵指南。让我们一起踏上这段数据之旅，点燃信息系统的“灵魂”。
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