关系模型数据库有什么优点?
关系模型数据库在数据库领域有着广泛的应用,主要因为它具有以下几个优点:
数据结构单一且简单
关系模型中的实体以及实体之间的关联关系,都可以用数学上的关系来表示,并且所有关系都可以用二维表格的形式来表达。这使得关系模型数据库中的数据结构非常简单、清晰,适合大多数场景下使用。
支持关系规范化
在关系模型数据库中,数据库设计者可以遵循一定的规范对数据进行提炼和整理,从而建立一致的数据模型。每个关系中的属性都是不可再分割的基本单元,整个模型建立在严格的数学概念基础之上。规范化可以有效避免数据冗余和异常。
概念简单、操作方便
关系模型使用二维表格来表达数据关系,非常直观。同时,可以使用简单的结构化查询语言(SQL)对数据库进行各种操作,易于用户理解和使用。
数据独立性强
关系模型将数据的逻辑结构与存储结构分离,使得数据库在物理层面上的变化不会影响到应用程序的运行。这种数据独立性提高了数据库的灵活性和可维护性。
支持事务处理
关系模型数据库支持事务处理,能够保证数据的完整性和一致性,从而提高数据的可靠性。
支持并发控制
关系模型数据库通过并发控制机制来协调多个用户或程序对数据的并发访问,避免数据被破坏。
总之,关系模型数据库的简单性、规范性、易用性、独立性、可靠性等优点使其在数据库领域占据重要地位。
亚马逊云科技提供了哪些关系数据库服务?
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Amazon Aurora
Amazon Aurora 是一种与 MySQL 和 PostgreSQL 兼容的关系数据库引擎,它结合了高端商用数据库的速度和可用性,以及开源数据库的简单性和成本效益。作为一种关系模型数据库,Aurora 使用结构化查询语言(SQL)来管理和查询数据,并支持关系数据模型中的基本概念,如表、行、列和关系。Aurora 的存储引擎是基于日志结构的,能够提供高达数百万次的写入操作,同时保持高性能和可用性。它还提供了自动故障转移、自动备份和数据复制等功能,确保数据的持久性和可靠性。
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Oracle
借助 Amazon RDS,您可以在几分钟内部署 Oracle Database 的多个版本,这是一种成熟的关系数据库管理系统,广泛应用于企业级应用程序。Oracle Database 基于关系模型,使用 SQL 语言来管理和查询数据。它提供了高级功能,如分区、数据库镜像、内存数据库等,以确保数据的完整性、安全性和高性能。在 Amazon RDS 上运行 Oracle Database,不仅经济高效,而且可以根据需求轻松调整硬件容量大小,无需担心底层基础设施的管理。
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Microsoft SQL Server
Amazon RDS for SQL Server 让用户能够在云中轻松设置、操作和扩展基于关系模型的 SQL Server 数据库。SQL Server 是微软的关系数据库管理系统,使用 SQL 语言来管理和查询数据。它支持各种关系数据库概念,如表、视图、存储过程和触发器。借助 Amazon RDS for SQL Server,您可以部署多个版本的 SQL Server,并直接访问其原生功能,如 SQL Server Integration Services、SQL Server Analysis Services 和 SQL Server Reporting Services。这种完全托管的服务可以自动执行软件补丁、备份和监控等任务。
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MySQL
Amazon RDS for MySQL 让您能够访问非常熟悉的基于关系模型的 MySQL 数据库的完整功能。MySQL 是一种开源关系数据库管理系统,使用 SQL 语言来管理和查询数据。它支持关系数据库的核心概念,如表、行、列和索引。由于 Amazon RDS for MySQL 与本地 MySQL 数据库完全兼容,因此您当前用于现有数据库的代码、应用程序和工具也可以在 Amazon RDS 上直接使用,无需进行任何更改。这种完全托管的服务可以自动执行软件补丁、备份和监控等任务。
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PostgreSQL
借助 Amazon RDS for PostgreSQL,您可以访问非常熟悉的基于关系模型的 PostgreSQL 数据库引擎的功能。PostgreSQL 是一种开源关系数据库管理系统,使用 SQL 语言来管理和查询数据。它支持关系数据库的核心概念,如表、视图、索引和外键约束。由于 Amazon RDS for PostgreSQL 与本地 PostgreSQL 数据库完全兼容,因此您当前用于现有数据库的代码、应用程序和工具也可以在 Amazon RDS 上直接使用。Amazon RDS for PostgreSQL 目前支持 PostgreSQL 9.6、10、11、12、13 和 14 版本。
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MariaDB
Amazon RDS 让用户能够在云中轻松设置、执行和扩展基于关系模型的 MariaDB 部署。MariaDB 是一种开源关系数据库管理系统,与 MySQL 高度兼容,使用 SQL 语言来管理和查询数据。它支持关系数据库的核心概念,如表、行、列和索引。借助 Amazon RDS,您可以在几分钟内部署可扩展的 MariaDB 数据库,不仅经济实惠,而且可以根据需求调节硬件能力,无需担心底层基础设施的管理。这种完全托管的服务可以自动执行软件补丁、备份和监控等任务。
关系模型的基本概念是什么
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关系表示数据
关系模型将数据表示为关系(relations),类似于带有行(元组)和列(属性)的表格。一个元组是一组值的集合,每个值对应一个唯一的属性。关系中属性的数量称为关系的度或元数,元组的数量称为关系的基数。
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关系变量和数据库
关系由关系变量(relvars)表示,关系变量可以被重新赋值。一个数据库是关系变量的集合。关系模型遵循信息原则,即数据库中的所有信息仅由关系中元组内的值表示,这些值对应于由关系变量标识的属性。
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约束、键和关系代数
在关系模型中,数据库可以定义任意布尔表达式作为约束。如果所有约束都为真,则数据库是一致的;否则就是不一致的。约束的两种特殊情况是键和外键。候选键是能够唯一区分关系中每个元组的最小属性子集。一个关系可能有多个键。
关系模型是一个形式系统,关系的属性定义了一组逻辑命题,关系的主体是这些元组的子集,表示哪些命题为真。关系代数是一组逻辑规则,可以从这些命题中推导出结论。
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实体关联和表连接
关系数据模型将数据类可视化为表格。不同的数据表通过使用表示实体关系的键相互连接或链接。在关系数据库模型中,每个类别都有一个表,类别属性作为列,数据记录作为行。表格通过列(也称为主键)相互链接。
关系模型的组成部分有哪些
关系模型是一种用于构建数据库的概念模型,它由以下几个主要组成部分组成:
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结构部分
结构部分是一组用于创建数据库的数据结构集合,用于表示数据库所模拟的实体或对象。这些数据结构包括表(表示实体)、行(表示实体实例)和列(表示实体属性)。
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完整性部分
完整性部分是一组规则,用于约束这些数据结构,以确保结构完整性。这些规则包括实体完整性(主键不能为空)、参照完整性(外键必须引用另一个表的主键)等。
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操作部分
操作部分是一组可应用于数据结构的操作符,用于更新和查询数据库中的数据。这些操作包括插入、删除、更新和查询等,通常使用结构化查询语言(SQL)来执行。
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关系结构
在关系模型中,关系由标题和主体组成。标题定义了一组属性,每个属性都有名称和数据类型,属性的数量即为关系的度或元数。主体是一组元组(行)的集合。关系模型规定关系的元组没有特定顺序,元组也不对属性施加任何顺序。
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规范化
关系可以根据它们容易受到的异常类型进行分类,第一范式容易受到所有类型的异常影响,而域/键范式则不存在修改异常。关系模型是一个形式系统,关系的属性定义了一组逻辑命题,关系代数是一组可以从这些命题推导出结论的逻辑规则。
关系模型的设计原则是什么
以关系形式表示数据
关系模型将数据表示为关系的形式,本质上是由行(元组)和列(属性)组成的表格。每个关系都有一个标题定义属性,以及包含元组的主体。这种表格形式的数据表示方式是关系模型的核心特征。
声明式查询方式
关系模型采用声明式的方式,用户只需指定想从数据库中获取什么信息,而数据库管理系统会处理数据存储和检索的细节。这种方式使得用户无需关注底层的数据存储和访问细节。
三值逻辑处理缺失信息
关系模型使用三值逻辑(真、假、缺失 / NULL)来处理缺失的信息。后来,Codd 还提出了四值逻辑(真、假、可适用的缺失、不可适用的缺失),以更好地处理缺失信息。
约束确保数据一致性
关系模型定义了约束,如主键和外键,以确保数据的一致性和完整性。这些约束使用关系比较运算符表示,其中"是子集"(⊆)运算符在理论上就足够了。
灵活的查询能力
关系模型的灵活性允许程序员编写原始数据库设计者未预期的查询,使数据库能够以设计者无法预见的方式使用,从而提高了数据库的应用价值。
关系模型与其他数据模型的区别是什么
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数据表示方式的差异
关系模型将数据表示为一组具有相同属性的元组集合,即关系。这与层次模型和网状模型有所不同,后两者分别将数据组织为树状结构或网络结构。关系模型为指定数据和查询提供了一种声明式方法,用户直接说明数据库包含什么信息和需要什么信息,而数据库管理系统负责数据存储和检索过程。相比之下,其他模型可能需要用户更明确地导航数据结构。
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递归查询的支持
关系模型通过使用诸如"if、or、and、not"之类的逻辑连接词来支持递归查询,而其他模型则需要最小固定点运算符来表达递归查询。这使得关系模型能够更自然地表示某些类型的数据和关系。
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工程近似与扩展
然而,大多数使用 SQL 的关系数据库在各个方面都偏离了纯关系模型,因为 SQL 只是关系模型的 "工程近似"。为了结合关系模型和对象、类、继承等支持,还发展出了对象关系模型。
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数据关系表示的差异
关系数据模型将数据类视为表,不同数据表使用表示实体关系的键相互连接或链接。而层次数据模型则将关系表示为树状格式,父实体和子实体之间存在一对多关系。图形数据模型将实体视为平等,允许它们以一对多或多对多的方式相互链接,没有父子概念。面向对象数据模型使用数据对象来表示现实世界中的实体及其属性,克服了关系模型的局限性。维度数据模型则优先考虑性能而非存储效率,使用冗余数据来支持数据仓库中的高速分析。
关系模型的发展历程是什么
关系模型的提出
关系模型最初由埃德加・F・科德于 1970 年提出,作为一种通用的数据模型,摆脱了早期的导航式数据模型(如层次模型和网状模型)。关系模型采用了类似账本的表格集合,应用程序可以通过内容而非链接来搜索数据。在 20 世纪 70 年代和 80 年代,随着计算硬件性能的提高,关系系统在大规模数据处理中占据主导地位。
关系模型的发展
科德后来提出了一种三值逻辑版本的关系模型来处理缺失信息,并在 1990 年的著作中提出了四值逻辑版本。克里斯・戴特和休・达文等研究人员进一步推广了关系模型,试图证明关系模型如何容纳某些面向对象的特性。
关系模型的实现
第一批相对忠实地实现关系模型的系统来自于 20 世纪 70 年代的密歇根大学、麻省理工学院和 IBM 英国公司。然而,大多数被称为 "关系型" 的数据库管理系统实际上只实现了科德原理的一部分,而非全部,这导致了围绕什么才算是真正的关系型数据库的争论。
关系数据库的兴起
关系数据库在 20 世纪 80 年代作为一种流行的企业模型兴起,这是由于它的生产力、灵活性以及与更快的硬件的兼容性。关系数据库将记录组织为多个表格,而不是链接列表,每个类别都有一个表格,类别属性作为列,数据记录作为行。与早期的网状数据库相比,这种方式允许更高效的数据组织和管理,网状数据库允许一个子记录拥有多个父记录,反之亦然。
关系模型的数据完整性约束是什么
域完整性约束
域完整性约束限制了可以存储在给定属性中的值的范围或域。例如,一个整数属性可能被约束为介于 1 和 10 之间的值。这确保了每个属性中存储的数据都符合预期的数据类型和值范围。
元组完整性约束
元组完整性约束定义了元组内属性组合的有效值。它们限制了可以存储在一个元组中的属性组合,确保数据的一致性和有效性。
实体完整性
实体完整性规则规定每个关系/表必须有一个主键,用于唯一标识每个元组。主键确保了表中每个记录都是唯一的,不会出现重复数据。
参照完整性
参照完整性确保一个关系中的外键值对应另一个关系中的主键值。它通过在不同关系之间建立链接来维护数据的一致性和完整性。外键约束强制执行这一规则。
关键约束
关键约束定义了唯一标识关系中每个元组的最小属性集。一个关系可能有多个候选键,但只能有一个主键。关键约束确保了数据的唯一性和可识别性。
关系模型约束表达
在关系模型中,约束通常使用关系比较运算符来表达,其中"is subset of"(⊆)运算符在理论上就足够了。这些约束确保了关系数据库中存储的数据的完整性和一致性。
关系模型的应用场景有哪些
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信息系统设计阶段
关系模型在信息系统设计的需求分析阶段非常有用。它们可以用于描述需要存储在数据库中的信息类型,以及不同实体之间的关系。通过建模实体及其关系,可以帮助设计人员更好地理解系统的信息需求。
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场景建模和测试
关系模型还可用于场景建模,即为特定的系统级执行场景创建模型。这有助于为利用关系模型的复杂系统构建测试用例。通过模拟不同的执行场景,可以更全面地测试系统在各种情况下的行为和性能。
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结构化数据建模
对于结构化数据,关系模型非常适合捕获不同实体之间的连接。例如,销售人员与他们销售的汽车之间的关系,或展厅与其雇佣的销售人员之间的关系。这些关系可以直接映射到关系数据库中的表和外键。
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元数据和语义增强
关系模型如标签属性图模型和 RDF 图模型,可以为节点之间的关系提供额外的元数据和语义信息。这使得可以在常数时间内遍历关系,并增强了数据的表达能力。
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非结构化数据建模
对于非结构化数据,维度数据建模可能更合适。但在使用 NoSQL 数据库(如 Amazon DynamoDB)时,数据模型的设计需要考虑访问模式,而不仅仅是实体和关系本身。
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云数据库能做什么:Amazon Aurora 的崛起
Amazon Web Services 在每个地理区域内设置了多个可用区,这种设计良好的服务可以在发生普通组件故障或更大型的灾难时保持正常运行,不影响服务的可用性。Amazon Aurora 基于关系模型构建,将所有写入复制到三个可用区,提供优异的数据持久性和可用性。事实上,Aurora 可以承受整个可用区的丢失而不会失去数据可用性,并且可以在更大型的故障发生后快速恢复。这种多区域、多可用区的架构设计使得 Aurora 在发生故障时仍能保持高可用性,确保了数据的持久性和可靠性。
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云关系数据库的构想理念及与传统数据库的优势
Aurora 的设计保留了关系数据库的核心事务一致性优势,同时在存储层进行了创新,构建了一个面向云的数据库,可以在不牺牲性能的前提下支持现代工作负载。Aurora 基于关系模型,继承了关系数据库的事务一致性、数据完整性等优势,但在存储层采用了创新的设计,使其能够在云环境中高效运行,满足现代应用对高性能、高可用的需求。本文将向大家介绍 Amazon 是如何构建 Aurora 的。此外,还将讨论为什么客户采用它的速度要比 Amazon Web Services 历史上的任何其他服务都快。
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高性能、高可用数据库缓存方案 —— DynamoDB Accelerator (DAX)
Amazon DynamoDB Accelerator (DAX) 是适用于 DynamoDB 的完全托管且高度可用的内存中缓存,可实现高达 10 倍的性能提升(从毫秒缩短到微秒),即使在每秒处理的请求数量达到数百万个的情况下也是如此。DAX 将为您完成为 DynamoDB 表格进行内存加速的所有繁重任务,使开发人员无需再管理缓存失效、数据填充或集群管理等活动。DAX 作为 DynamoDB 的高性能缓存层,可以显著提升查询性能,同时免去了开发人员管理缓存的复杂工作,提高了开发效率。
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跨区域全局数据库 —— Amazon Aurora Global Database
Aurora 能够在其名为"保护组"的 10GB 逻辑单元中构建存储卷。以此为基础,它将跨越同一区域内三个可用区的六个存储节点,将各保护组内的数据进行往来复制。Aurora Global Database 则进一步将复制流程扩展到 Amazon Web Services 云的区域层面。这不仅带来更快的跨区域灾难恢复,也实现了高性能、低延迟的跨区域读取扩展。Aurora Global Database 通过跨区域复制数据,提供了更快的灾难恢复能力,同时也支持低延迟的跨区域读取,满足了全球化业务对数据库的高可用性和高性能要求。
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第一课:亚马逊云科技简介
本课程帮助您初步了解云平台与本地环境的差异,以及亚马逊云科技平台的基础设施和部分核心服务,包括亚马逊云科技平台上的弹性高可用架构,架构设计准则和本地架构迁移上云的基本知识。
亚马逊云科技技术讲师:李锦鸿第二课:存储与数据库服务
您将在本课程中学习到亚马逊云科技上的三个存储服务分别是什么。我们也将在这个模块中为您介绍亚马逊云科技上的关系型数据库服务 Amazon Relational Database Service (RDS)。
亚马逊云科技资深技术讲师:周一川第三课:安全、身份和访问管理
在这个模块,您将学习到保护您在亚马逊云科技上构建的应用的安全相关知识,责任共担模型以及身份和访问管理服务, Identity and Access Management (IAM) 。同时,通过讲师演示,您将学会如何授权给 EC2 实例,允许其访问 S3 上的资源。
亚马逊云科技技术讲师:马仲凯 -
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