关系型数据库有哪些
关系型数据库是一种基于关系模型来管理数据的数据库系统。它们以表格的形式存储数据,并通过关系来表示不同表之间的联系。以下是当前常用的主流关系型数据库:
商用数据库
- Oracle: 一款企业级的关系数据库管理系统,广泛应用于各种大型企业环境中。Oracle 数据库具有高度的可靠性、可用性和可扩展性,支持各种高级功能如分区、数据库镜像等。
- SQL Server: 由微软开发的关系数据库管理系统,主要运行在 Windows 操作系统上。SQL Server 提供了丰富的商业智能功能,并与其他微软产品有良好的集成。
- DB2: IBM 公司的关系数据库产品,具有良好的可扩展性和高级功能支持,如联机分析处理(OLAP)、数据挖掘等。
开源数据库
- MySQL: 开源的关系数据库管理系统,简单、高效、可靠,广泛应用于 Web 应用程序。MySQL 易于安装和使用,并提供了良好的性能。
- PostgreSQL: 一款功能强大的开源对象关系数据库系统,支持大量数据类型和高级功能,如视图、触发器、外键等。
桌面数据库
- Microsoft Access: 一款集成在 Microsoft Office 套件中的桌面数据库管理系统,适用于小型应用程序和个人使用。
嵌入式数据库
- SQLite: 一种轻量级、无服务器的嵌入式关系数据库,常用于移动应用程序和桌面程序中。SQLite 易于集成,占用资源少。
每种关系型数据库都有其独特的语法、功能和特性,适用于不同的应用场景和需求。选择合适的数据库需要根据具体的业务需求、性能要求、成本等因素进行权衡。
关系型数据库的特点
在数据库这类专门管理数据的软件中,应用程序不需要自己管理数据,而是通过数据库软件提供的接口来读写数据。市场竞争过程中,基于关系模型的关系数据库赢得了较大市场份额。因为相比于层次模型和网状模型而言,关系模型容易理解、操作简单、易于维护、稳定性高。

容易理解
关系数据库中更为典型的数据结构是表(可被视为一个二维表),这种二维表的概念与逻辑世界的概念较为接近。与网状、层次等其他数据结构模型相比,关系数据库的模型具有更强的逻辑性和直观性,便于用户理解和掌握。表格式的数据组织方式符合人类的思维习惯,使得关系数据库的数据模型更加贴近现实世界,更易于被人类所理解和使用。

操作简单
通常情况下,关系数据库都会使用一种通用的标准化查询语言 SQL(Structured Query Language)。使用统一的 SQL 标准数据库查询语言,可以使得用户无需区分不同的数据库产品,就能够轻松地获取和操作存储的信息。SQL 语言语法简单、功能强大,使得操作关系型数据库变得更加方便和易于上手使用。无论是数据查询、插入、更新还是删除等操作,都可以通过 SQL 语句轻松完成,极大地提高了关系数据库的易用性。

易于维护
关系数据库拥有高度完备的数据完整性约束机制,在运行多重任务时,数据库的一致性也不会出现变化。这能够显著降低数据冗余和数据不统一出现的频次,再加上关系数据库的设计和规范化过程相对简单易行,因此关系数据库的运营和维护工作非常便捷高效。关系数据库通过规范化设计和完整性约束,确保了数据的准确性、一致性和可靠性,从而大大降低了维护的难度和工作量。

稳定性高
关系型数据库按照结构化的方法存储数据,每个数据表在定义好表内的各个字段定义之后,再根据表的结构存入数据。因为数据的形式和内容在存入之前就已被限定和约束,所以整个数据表的可靠性和稳定性都很高。关系数据库的这种结构化存储方式,使得数据的格式、类型和完整性得到了保证,从而提高了数据的稳定性和可靠性,降低了数据错误和异常的风险。
关系型数据库管理系统
关系型数据库管理系统 (Relational Database Management System: RDBMS)是一种基于关系模型来管理数据的系统。它包括以下几个主要组成部分:

逻辑组织结构
关系型数据库使用表格的形式来组织和存储数据。每个表格由行和列组成,行代表一条记录,列代表记录的属性。表与表之间可以通过主键和外键建立关系。

数据库管理系统软件
用于管理、操作和维护关系型数据库的一套程序。它提供了创建、修改、删除数据库对象(如表、视图、索引等)的功能,以及对数据进行增、删、改、查的操作。常见的关系型数据库管理系统包括 Oracle、MySQL、SQL Server 等。

关系数据库服务端 (Server)
负责管理存储数据文件的数据库实例。它运行在服务器上,可以接受来自多个客户端的连接请求,并对数据进行读写操作。

关系数据库客户端 (Local)
与服务端对接,向其发送 SQL 语句,传递或提取数据。客户端可以是各种应用程序、工具或者命令行界面。
关系型数据库的主要优点包括:

数据结构清晰,易于维护

支持 SQL 标准语言,操作方便

具有完整的事务处理功能,保证数据的完整性和一致性

支持多用户并发访问
关系型数据库广泛应用于各种需要持久化存储结构化数据的场景,如企业管理系统、电子商务系统、社交网络等。随着数据量和访问量的不断增长,分布式关系型数据库和云数据库服务也逐渐兴起。
关系型数据库的发展历程是什么
关系数据库是一种革命性的数据存储和管理方式,其发展历程可以概括为以下几个阶段:
关系模型的提出
1970 年,IBM 的埃德加・F・科德在其研究论文 "大型共享数据库的关系数据模型" 中首次提出了关系数据库的概念。这种模型与当时流行的基于导航的数据模型(如层次模型和网状模型)不同,它主张应用程序应该通过内容而不是链接来搜索数据。关系模型采用一组表格,每个表格用于存储不同类型的实体。
关系数据库管理系统的兴起
基于 SQL(结构化查询语言)的关系数据库管理系统(RDBMS)在 20 世纪 80 年代中期开始广泛部署,当时计算机硬件已经足够强大以支持它们。在此之前,曾有一些尝试构建集成的数据库系统,如 IBM System/38 和 Teradata 数据库机器,但最终关系数据库成为主导数据库模型,主要原因是它们比早期的导航数据库更易于实现和管理。
关系数据库的主导地位
尽管后来面临来自面向对象数据库和 XML 数据库的挑战,但关系数据库仍然是最受欢迎的数据库模型。如今,Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server 和 PostgreSQL 等都是最广泛使用的关系数据库管理系统。
关系型数据库的组成部分有哪些
关系数据库是一种结构化的数据存储和管理系统,由多个组成部分协同工作。以下是关系数据库的主要组成部分:
表(Tables)
表是关系数据库中存储数据的基本结构,由行和列组成。每一行代表一条记录,每一列代表一个字段或属性。表之间可以建立关系,以优化数据存储空间。
SQL 语句(SQLStatements)
SQL(结构化查询语言)语句是关系数据库管理系统可识别的有效指令。开发人员通过编写 SQL 语句来操作存储在数据库中的数据,包括查询、插入、更新和删除等操作。
存储引擎(StorageEngine)
存储引擎是处理 SQL 语句并执行相应操作的软件组件。它从物理磁盘存储中读取和存储数据库文件中的数据。
数据定义语言(DDL)
数据定义语言(DDL)是一组 SQL 命令,用于设计数据库结构。数据库工程师根据业务需求使用 DDL 来创建和修改数据库对象,如表、视图和索引等。
存储过程和函数(StoredProceduresandFunctions)
存储过程和函数是预编译的代码对象,可在数据库内部执行以完成特定任务或计算。开发人员使用存储过程来提高效率和性能。
安全机制(SecurityMechanisms)
安全机制包括用户身份验证、授权和审计等,用于控制对存储在数据库中的数据的访问。这些机制确保数据的安全性和完整性。
关系型数据库的优势是什么
关系数据库凭借其独特的优势在企业级应用中广泛使用。以下是关系数据库的主要优势:

高效数据存储和检索
关系数据库将数据组织为表格结构,通过行和列的形式存储数据。这种结构化的存储方式使得数据存储和检索更加高效,尤其是在处理大量数据时。关系数据库还支持索引,可以将部分数据存储在较小的子表中,仅包含所选数据和记录的唯一键,从而显著提高查询性能。

灵活的查询能力
关系数据库允许程序员编写未被数据库设计者预期的查询,使其能够被多个应用程序以设计者无法预见的方式使用。这种灵活性使得关系数据库在企业中广受欢迎。程序员可以根据需求灵活地构建查询,充分利用数据。

结构化查询语言(SQL)
关系数据库支持使用结构化查询语言(SQL)来存储和管理结构化数据。SQL允许对数值数据进行数学分析和运算,为数据处理提供了强大的功能。此外,通过主键和外键,关系数据库能够表示现实世界中实体之间的关系。

适用于扁平数据布局
与图形数据库相比,关系数据库更适合于扁平的数据布局,其中数据之间的关系仅有一到两层深度。这使得关系数据库特别适用于某些类型的搜索和应用程序,如会计数据库。
关系型数据库的局限性有哪些

跨数据库约束限制
关系数据库存在一个重要局限性,即无法跨数据库实施引用完整性约束。这意味着,如果数据分布在多个数据库中,就无法在数据库层面强制执行引用完整性规则。这可能会导致数据不一致和数据质量问题。

复杂查询效率低下
在关系数据库中,要形成数据之间复杂的关系,往往需要编写复杂的查询,涉及多个表之间的连接操作。这种查询效率较低,尤其是在处理大量数据时,性能会大幅下降。

模式僵化
关系数据库采用固定的表结构,这使得管理不断变化的数据结构和模式变得困难。对于需要频繁变更的数据,关系数据库的模式僵化问题会导致维护成本较高。

性能局限性
虽然关系数据库在执行大量相同操作时速度较快,但对于关联数据集,图数据库可能会表现出更高的性能。图数据库能够更自然地扩展到大型数据集,而无需昂贵的连接操作。但是,仅仅基于图数据库模型的优势而替换现有关系数据库可能并不明智,除非有明确证据表明,切换到图数据库能够带来显著的性能提升和延迟降低。
关系型数据库与 NoSQL 数据库的区别是什么
数据存储结构不同
关系数据库使用表格结构存储数据,并且需要预先定义固定的模式。而 NoSQL 数据库则使用键值对、宽列存储、文档存储或图形数据库等多种灵活的数据结构,无需预先定义模式。这使得 NoSQL 数据库能够更好地处理大规模非结构化数据,并提供更快的扩展能力。
一致性和可用性权衡
关系数据库通常遵循 ACID 原则,提供严格的数据一致性。而许多 NoSQL 数据库则在一致性和可用性之间进行权衡,提供最终一致性,以获得更高的可用性、分区容忍性和速度。这可能会导致读取陈旧数据或数据丢失等问题。
查询语言和接口
关系数据库使用标准的 SQL 查询语言,而 NoSQL 数据库则使用各种低级查询语言或 API。关系数据库还提供了标准化的接口,而 NoSQL 数据库的接口则因实现技术的不同而有所差异。
水平扩展能力
NoSQL 数据库通常能够更好地支持横向扩展,通过添加更多节点来提高处理能力。而关系数据库的扩展能力则相对有限。
应用场景
关系数据库更适合于需要事务处理和分析的应用场景,而 NoSQL 数据库则更适合于需要高响应性、大规模非结构化数据存储和处理的应用场景。
总的来说,关系数据库与 NoSQL 数据库各有优缺点,选择哪种数据库需要根据具体应用的需求和特点来权衡。
如何设计关系型数据库模型
关系数据库模型设计是一个系统化的过程,主要涉及以下几个方面:

数据规范化
规范化的目标是确保每个基本"事实"只记录在一个地方,以便插入、更新和删除时自动保持数据一致性。规范化过程采用了一种称为规范化的方法论方法,将数据分解为多个表,并通过键之间的关系将它们链接在一起。

实体关系建模
实体关系建模是关系数据库设计的核心,它将数据类视为表,不同的数据表通过键来连接,表示现实世界中实体之间的关系。例如,一个汽车经销商可能有销售人员表和汽车表,通过主键(如销售人员 ID 和汽车 ID)在展厅表中链接这些数据段。

物理设计优化
最后一个阶段是进行物理数据库设计,做出影响性能、可扩展性、恢复能力、安全性等方面的决策。在这个阶段的一个关键目标是数据独立性,即性能优化决策对最终用户和应用程序是不可见的。

索引和查询优化
关系数据库还提供了索引,允许将数据存储在仅包含所选数据和唯一键的较小子表中,以加快查询速度。在设计关系数据库时,需要考虑访问模式和查询优化,例如使用外键连接表、创建索引等,以提高查询效率。
总之,设计关系数据库模型需要遵循规范化原则、建立实体关系模型、进行物理优化设计以及创建索引和优化查询,以确保数据的完整性、一致性和高效访问。
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