第1部分  數據庫簡介

第1章  數據庫與數據庫用戶  3

1.1  簡介  4

1.2  一個示例  6

1.3  數據庫方法的特征  8

1.3.1  數據庫繫統的自描述性  9

1.3.2  程序與數據之間的隔離以及數據抽像  9

1.3.3  支持數據的多種試圖  11

1.3.4  數據共享與多用戶事務處理  11

1.4  幕前角色  12

1.4.1  數據庫管理員  13

1.4.2  數據庫設計者  13

1.4.3  終用戶  13

1.4.4  繫統分析員和應用程序員（軟件工程師）  14

1.5  幕後工作者  14

1.6  使用DBMS方法的優勢  15

1.6.1  控制冗餘  15

1.6.2  限制未經授權的訪問  16

1.6.3  為程序對像提供持久性存儲  16

1.6.4  為高效查詢處理提供存儲結構和搜索技術  17

1.6.5  提供備份和恢復  17

1.6.6  提供多種用戶接口  17

1.6.7  表示數據間的復雜關繫  18

1.6.8  強制執行完整性約束  18

1.6.9  允許使用規則和觸發器執行推斷和動作  18

1.6.10  使用數據庫方法的其他潛在優勢  19

1.7  數據庫應用簡史  20

1.7.1  使用層次和網狀繫統的早期數據庫應用  20

1.7.2  利用關繫數據庫提供數據抽像和應用靈活性  20

1.7.3  面向對像的應用以及對更復雜數據庫的需求  21

1.7.4  使用XML在Web上交換數據以實現電子商務  21

1.7.5  為新應用擴展數據庫能力  21

1.7.6  大數據存儲繫統和NOSQL數據庫的出現  22

1.8  何時不使用DBMS  22

1.9  小結  23

復習題  23

練習題  24

選讀文獻  24

第2章  數據庫繫統的概念和架構  25

2.1  數據模型、模式和實例  25

2.1.1  數據模型分類  26

2.1.2  模式、實例和數據庫狀態  27

2.2  三層模式架構和數據獨立性  28

2.2.1  三層模式架構  29

2.2.2  數據獨立性  30

2.3  數據庫語言與界面  31

2.3.1  DBMS語言  31

2.3.2  DBMS界面  32

2.4  數據庫繫統環境  33

2.4.1  DBMS構成模型  34

2.4.2  數據庫繫統實用程序  36

2.4.3  工具、應用環境和通信設施  36

2.5  DBMS的集中式和客戶/服務器架構  37

2.5.1  集中式DBMS架構  37

2.5.2  基本的客戶/服務器架構  37

2.5.3  DBMS的兩層客戶/服務器架構  39

2.5.4  面向Web應用的三層及n層架構  40

2.6  數據庫管理繫統的分類  41

2.7  小結  43

復習題  44

練習題  44

選讀文獻  45

第2部分  概念數據建模與數據庫設計

第3章  使用實體-關繫（ER）模型的數據建模  49

3.1  使用高級概念數據模型進行數據庫設計  50

3.2  一個示例數據庫應用  51

3.3  實體類型、實體集、屬性和鍵  53

3.3.1  實體和屬性  53

3.3.2  實體類型、實體集、鍵和值集  55

3.3.3  COMPANY數據庫的初始概念設計  58

3.4  關繫類型、關繫集、角色和結構約束  59

3.4.1  關繫類型、關繫集和關繫實例  60

3.4.2  關繫度、角色名稱和遞歸關繫  61

3.4.3 關繫類型上的約束  63

3.4.4  關繫類型的屬性  65

3.5  弱實體類型  65

3.6  細化COMPANY數據庫的ER設計  66

3.7  ER圖、命名約定和設計問題  67

3.7.1  ER圖表示法小結  67

3.7.2  模式構造的正確命名  69

3.7.3  ER概念設計的設計選擇  69

3.7.4  ER圖的替代表示法  70

3.8  其他表示法示例：UML類圖  70

3.9  度大於2的關繫類型  73

3.9.1 （或度更高）關繫的選擇  73

3.9.2 （或度更高）關繫上的約束  76

3.10  另一個示例：UNIVERSITY數據庫  76

3.11  小結  78

復習題  79

練習題  80

實驗題  85

選讀文獻  86

第4章  增強的實體-關繫（EER）模型  88

4.1  子類、超類和繼承  88

4.2  特化和泛化  90

4.2.1  特化  90

4.2.2  泛化  92

4.3  特化和泛化層次的約束和特征  93

4.3.1  特化與泛化的約束  93

4.3.2  特化和泛化的層次與格  95

4.3.3  利用特化和泛化對概念模式進行細化  97

4.4  使用類別的UNION類型建模  98

4.5  示例UNIVERSITY的EER模式、設計選擇和形式化定義  100

4.5.1  一個不同的UNIVERSITY數據庫示例  100

4.5.2  特化/泛化的設計選擇  102

4.5.3  EER模型概念的形式化定義  103

4.6  其他表示法的示例：在UML類圖中表示特化和泛化  104

4.7  數據抽像、知識表示和本體概念  105

4.7.1  分類和實例化  106

4.7.2  標識  106

4.7.3  特化和泛化  107

4.7.4  聚合與關聯  107

4.7.5  本體和語義Web  109

4.8  小結  110

復習題  110

練習題  111

實驗題  117

選讀文獻  118

第3部分  關繫數據模型和SQL

第5章  關繫數據模型和關繫數據庫約束  123

5.1  關繫模型概念  124

5.1.1  域、組和關繫  124

5.1.2  關繫的特征  126

5.1.3  關繫模型表示法  129

5.2  關繫模型約束和關繫數據庫模式  129

5.2.1  域約束  130

5.2.2  鍵約束和NULL值約束  130

5.2.3  關繫數據庫和關繫數據庫模式  132

5.2.4  實體完整性、參照完整性和外鍵  134

5.2.5  其他約束類型  136

5.3  更新操作、事務和處理約束破壞  136

5.3.1  插入操作  137

5.3.2  刪除操作  138

5.3.3  更新操作  138

5.3.4  事務的概念  139

5.4  小結  140

復習題  140

練習題  141

選讀文獻  144

第6章  SQL基礎  145

6.1  SQL數據定義和數據類型  146

6.1.1  SQL中的模式和目錄的概念  146

6.1.2  SQL中的CREATE TABLE命令  147

6.1.3  SQL中的屬性數據類型和域  149

6.2  在SQL中指定約束  151

6.2.1  指定屬性約束和屬性默認值  151

6.2.2  指定鍵約束和參照完整性約束  152

6.2.3  命名約束  153

6.2.4  使用CHE組上指定約束  153

6.3  SQL中的基本檢索查詢  154

6.3.1  基本SQL查詢的SELECT-FROM-WHERE結構  154

6.3.2  有歧義的屬性名、別名、重組變量  157

6.3.3  未指定的WHERE子句和星號（*）的使用  158

6.3.4  在SQL中將表作為集合  159

6.3.5  子串模式匹配和算術運算符  161

6.3.6  查詢結果排序  162

6.3.7  基本SQL檢索查詢的討論和小結  163

6.4  SQL中的INSERT、DELETE 和UPDATE語句  163

6.4.1  INSERT命令  163

6.4.2  DELETE命令  165

6.4.3  UPDATE命令  165

6.5  SQL的其他特性  166

6.6  小結  167

復習題  167

練習題  168

選讀文獻  170

第7章  SQL的更多知識：復雜查詢、觸發器、視圖和模式修改  171

7.1  更復雜的SQL檢索查詢  171

7.1.1  涉及NULL和三值邏輯的比較  171

7.1.2  嵌套組與集/多集比較  173

7.1.3  關聯的嵌套查詢  175

7.1.4  SQL中的EXISTS和UNIQUE函數  175

7.1.5  SQL中的顯式集合與重命名  177

7.1.6  SQL中的連接表和外連接  178

7.1.7  SQL中的聚合函數  179

7.1.8  分組：GROUP BY和HAVING子句  181

7.1.9  其他SQL構造：WITH和CASE  184

7.1.10  SQL中的遞歸查詢  185

7.1.11  SQL查詢的討論和總結  186

7.2  指定約束作為斷言以及指定動作作為觸發器  187

7.2.1  在SQL中指定一般性約束作為斷言  187

7.2.2  SQL中的觸發器簡介  188

7.3  SQL中的視圖（虛表）  189

7.3.1  SQL中的視圖概念  189

7.3.2  在SQL中指定視圖  190

7.3.3  視圖實現、視圖更新和內聯視圖  191

7.3.4  將視圖作為授權機制  193

7.4  SQL中的模式更改語句  194

7.4.1  DROP命令  194

7.4.2  ALTER命令  194

7.5  小結  195

復習題  197

練習題  197

選讀文獻  198

第8章  關繫代數和關繫演算  200

8.1 關繫運算：選擇和投影  201

8.1.1  選擇運算  201

8.1.2  投影運算  203

8.1.3  運算序列和RENAME運算  204

8.2  集合論中的關繫代數運算  206

8.2.1  並、交和差運算  206

8.2.2  笛卡兒積（叉積）運算  208

8.3 關繫運算：連接運算和除運算  210

8.3.1  連接運算  210

8.3.2  連接的變體：等值連接和自然連接  211

8.3.3  關繫代數運算的完備集  213

8.3.4  除運算  213

8.3.5  查詢樹的表示法  215

8.4  其他關繫運算  216

8.4.1  廣義投影  216

8.4.2  聚合函數和分組  217

8.4.3  遞歸閉包運算  218

8.4.4  外連接運算  219

8.4.5  外並運算  220

8.5  關繫代數中的查詢示例  221

8.6&nbs組關繫演算  223

8.6.1&nbs組變量和值域關繫  224

8.6.2&nbs組關繫演算中的表達式和公式  225

8.6.3  存在量詞和全稱量詞  226

8.6.4&nbs組關繫演算中的示例查詢  226

8.6.5  查詢圖的表示法  228

8.6.6  在全稱量詞與存在量詞之間轉換  228

8.6.7  在查詢中使用全稱量詞  229

8.6.8  安全表達式  230

8.7  域關繫演算  231

8.8  小結  233

復習題  234

練習題  234

實驗題  238

選讀文獻  240

第9章  使用ER-關繫映射和EER-關繫映射進行關繫數據庫設計  241

9.1  使用ER-關繫映射進行關繫數據庫設計  241

9.1.1  ER-關繫映射算法  241

9.1.2  關於映射ER模型構造的討論和總結  247

9.2  將EER模型構造映射到關繫  248

9.2.1  特化或泛化的映射  248

9.2.2  共享子類（多重繼承）的映射  251

9.2.3  類別（並類型）的映射  251

9.3  小結  252

復習題  252

練習題  252

實驗題  254

選讀文獻  254

第4部分  數據庫編程技術

第10章  SQL編程技術簡介  257

10.1  數據庫編程技術和問題概述  258

10.1.1  數據庫編程的方法  258

10.1.2  阻抗失配  259

10.1.3  數據庫編程中的典型交互序列  260

10.2  嵌入式SQL、動態SQL和SQLJ  260

10.2.1  利用嵌入式SQL檢組  261

10.2.2  使用遊標處理查詢結果  264

10.2.3  使用動態SQL在運行時指定查詢  266

10.2.4  SQLJ：在Java中嵌入SQL命令  267

10.2.5  在SQLJ中使用迭代器處理查詢結果  269

10.3  利用函數調用和類庫進行數據庫編程：SQL/CLI和JDBC  271

10.3.1  以C作為宿主語言利用SQL/CLI進行數據庫編程  271

10.3.2  JDBC：用於Java編程的SQL類庫  274

10.4  數據庫存儲過程和SQL/PSM  279

10.4.1  數據庫存儲過程和函數  279

10.4.2  SQL/PSM：擴展SQL以指定持久存儲模塊  280

10.5  3種方法的比較  282

10.6  小結  282

復習題  283

練習題  283

選讀文獻  283

第11章  使用PHP進行Web數據庫編程  284

11.1  一個簡單的PHP示例  284

11.2  PHP的基本特性概述  287

11.2.1  PHP變量、數據類型和編程構造  287

11.2.2  PHP數組  288

11.2.3  PHP函數  289

11.2.4  PHP服務器變量和表單  291

11.3  PHP數據庫編程概述  292

11.3.1  連接到數據庫  292

11.3.2  從表單中收集數據  294

11.3.3  數據庫表中的檢索查詢  295

11.4  用於數據庫Web編程的Java 技術簡介  296

11.5  小結  297

復習題  297

練習題  297

選讀文獻  298

第5部分  對像、對像-關繫和XML：概念、模型、語言和標準

第12章  對像和對像-關繫數據庫  301

12.1  對像數據庫概念概述  302

12.1.1  面向對像概念和特性簡介  302

12.1.2  對像標識以及對像與文字的比較  303

12.1.3  對像和文字的復雜類型結構  304

12.1.4  操作封裝和對像持久性  306

12.1.5  類型層次和繼承  309

12.1.6  其他面向對像概念  312

12.1.7  對像數據庫概念總結  313

12.2  SQL的對像數據庫擴展  314

12.2.1  使用CREATE TYPE的用戶定義類型和復雜對像  314

12.2.2  使用引用類型的對像標識符  317

12.2.3  基於UDT創建表  317

12.2.4  操作封裝  318

12.2.5  指定繼承和函數重載  318

12.2.6  通過引用指定聯繫  319

12.3  ODMG對像模型和對像定義語言ODL  320

12.3.1  ODMG的對像模型概述  320

12.3.2  ODMG對像模型中的繼承  325

12.3.3  對像模型中的內置接口和類  325

12.3.4  原子（用戶定義）對像  327

12.3.5  外延、鍵和工廠對像  329

12.3.6  對像定義語言（ODL）  330

12.4  對像數據庫概念設計  335

12.4.1  ODB與RDB的概念設計之間的區別  336

12.4.2  將EER模式映射到ODB模式  336

12.5  對像查詢語言（OQL）  338

12.5.1  簡單OQL查詢、數據庫入口點和迭代器變量  338

12.5.2  查詢結果和路徑表達式  339

12.5.3  OQL的其他特性  341

12.6  ODMG標準中的C 語言綁定概述  345

12.7  小結  347

復習題  347

練習題  348

選讀文獻  349

第13章  XML：可擴展標記語言  351

13.1  結構化、半結構化和非結構化數據  352

13.2  XML層次（樹狀）數據模型  355

13.3  XML文檔、DTD和XML模式  357

13.3.1  良構和有效的XML文檔和XML DTD  357

13.3.2  XML模式  360

13.4  從數據庫存儲和提取XML文檔  364

13.5  XML語言  365

13.5.1  XPath：在XML中指定路徑表達式  365

13.5.2  XQuery：在XML中指定查詢  367

13.5.3  XML相關的其他語言和協議  368

13.6  從關繫數據庫中提取XML文檔  369

13.6.1  在平面或基於圖的數據上創建層次XML視圖  369

13.6.2  斷開環以將圖轉換成樹  372

13.6.3  從數據庫中提取XML文檔的其他步驟  373

13.7  XML/SQL：用於創建XML數據的SQL函數  373

13.8  小結  375

復習題  375

練習題  376

選讀文獻  376

第6部分  數據庫設計理論和規範化

第14章  函數依賴和關繫數據庫規範化的基礎知識  379

14.1  關繫模式的非形式化設計準則  380

14.1.1  給關繫中的屬性賦予清晰的定義  381

14.1.2&nbs組中的冗餘信息和更新異常  383

14.1.3&nbs組中的NULL值  386

14.1.4  組  386

14.1.5  關於設計準則的總結和討論  388

14.2  函數依賴  389

14.3  基於主鍵的範式  391

14.3.1  關繫的規範化  392

14.3.2  範式的實際應用  393

14.3.3  鍵的定義和參與鍵的屬性  393

14.3.4  範式  394

14.3.5  第二範式  397

14.3.6  第三範式  398

14.4  第二範式和第三範式的一般定義  399

14.4.1  第二範式的一般定義  399

14.4.2  第三範式的一般定義  401

14.4.3  解釋第三範式的一般定義  401

14.5  Boyce-Codd範式  402

14.6  多值依賴和第四範式  405

14.7  連接依賴和第五範式  407

14.8  小結  408

復習題  409

練習題  410

實驗題  414

選讀文獻  414

第15章  關繫數據庫設計算法及其他依賴  415

15.1  函數依賴的高級主題：推理規則、等價和小覆蓋  416

15.1.1  函數依賴的推理規則  416

15.1.2  函數依賴集合的等價性  420

15.1.3  小函數依賴集合  420

15.2  關繫分解的性質  422

15.2.1  關繫分解和範式的不足  423

15.2.2  分解的依賴保持性質  423

15.2.3  分解的非加性（無損）連接性質  424

15.2.4  分解的非加性連接性質  427

15.2.5  連續的非加性連接分解  427

15.3  關繫數據庫模式設計算法  427

15.3.1  依賴保持和非加性（無損）連接的3NF模式分解  427

15.3.2  非加性連接的BCNF模式分解  430

15.4  NULL值組和替代的關繫設計  431

15.4.1  NULL值組的問題  431

15.4.2  規範化算法和替代關繫設計的討論  433

15.5  多值依賴和4NF的進一步討論  434

15.5.1  函數依賴和多值依賴的推理規則  434

15.5.2  再論第四範式  435

15.5.3  非加性連接的4NF關繫分解  436

15.6  其他的依賴和範式  437

15.6.1  連接依賴和第五範式  437

15.6.2  包含依賴  437

15.6.3  基於算術函數和過程的函數依賴  438

15.6.4  域-鍵範式  439

15.7  小結  439

復習題  440

練習題  440

實驗題  441

選讀文獻  442

第7部分  文件結構、散列、索引 和物理數據庫設計

第16章  磁盤存儲、基本文件結構、散列和現代存儲架構  445

16.1  簡介  445

16.1.1  存儲器的層次結構和存儲設備  446

16.1.2  數據庫的存儲組織方式  448

16.2  輔存設備  449

16.2.1  磁盤設備的硬件描述  450

16.2.2  使磁盤上的數據訪問更高效  454

16.2.3 件（SSD）存儲器  455

16.2.4  磁帶存儲設備  456

16.3  塊緩衝  457

16.3.1  緩衝區管理  458

16.3.2  緩衝區替換策略  459

16.4  把文件記錄存放在磁盤上  460

16.4.1  記錄和記錄類型  461

16.4.2  文件、定長記錄和變長記錄  461

16.4.3  記錄塊、跨塊記錄與非跨塊記錄  463

16.4.4  在磁盤上分配文件塊  464

16.4.5  文件頭  464

16.5  文件操作  465

16.6  無序記錄的文件（堆文件）  467

16.7  有序記錄的文件（排序文件）  468

16.8  散列技術  471

16.8.1  內部散列  471

16.8.2  磁盤文件的外部散列  474

16.8.3  允許動態文件擴展的散列技術  476

16.9  其他主文件組織  480

16.9.1  混合記錄的文件  480

16.9.2  將B樹及其他數據結構作為主組織  481

16.10  使用RAID技術並行化磁盤訪問  481

16.10.1  利用RAID提高可靠性  482

16.10.2  利用RAID改進性能  483

16.10.3  RAID組織和級別  483

16.11  現代存儲架構  484

16.11.1  存儲區域網絡  485

16.11.2  網絡連接存儲  485

16.11.3  iSCSI及其他基於網絡的存儲協議  486

16.11.4  自動存儲分層  487

16.11.5  基於對像的存儲  487

16.12  小結  488

復習題  489

練習題  490

選讀文獻  493

第17章  文件的索引結構和物理數據庫設計  495

17.1  單級有序索引的類型  495

17.1.1  主索引  496

17.1.2  聚簇索引  499

17.1.3  輔助索引  500

17.1.4  小結  504

17.2  多級索引  505

17.3  使用B樹和B 樹的動態多級索引  508

17.3.1  搜索樹和B樹  509

17.3.2  B 樹  512

17.4  多個鍵上的索引  520

17.4.1  多個屬性上的有序索引  520

17.4.2  分區散列  521

17.4.3  網格文件  521

17.5  其他索引類型  522

17.5.1  散列索引  522

17.5.2  位圖索引  523

17.5.3  基於函數的索引  525

17.6  一些關於索引的一般性主題  526

17.6.1  邏輯索引與物理索引  526

17.6.2  索引創建  527

17.6.3  索引調優  528

17.6.4  與關繫和索引存儲相關的其他主題  529

17.7  關繫數據庫中的物理數據庫設計  530

17.7.1  影響物理數據庫設計的因素  530

17.7.2  物理數據庫設計決策  532

17.8  小結  533

復習題  534

練習題  534

選讀文獻  537

第8部分  查詢處理和優化

第18章  查詢處理的策略  541

18.1  將SQL查詢轉換成關繫代數和其他運算符  543

18.2  外排序算法  545

18.3  選擇運算的算法  547

18.3.1  選擇運算的實現選項  547

18.3.2  合取選擇的搜索方法  549

18.3.3  析取選擇的搜索方法  550

18.3.4  估算條件的選擇度  551

18.4  實現連接運算  552

18.4.1  實現連接運算的方法  552

18.4.2  緩衝區空間和外層循環文件的選擇如何影響嵌套循環連接的性能  555

18.4.3  連接選擇因子如何影響連接性能  556

18.4.4  分區-散列連接的一般情況  557

18.4.5  混合散列連接  558

18.5  投影和集合運算的算法  559

18.6  實現聚合運算和不同類型的連接  561

18.6.1  實現聚合運算  561

18.6.2  實現不同類型的連接  562

18.7  使用流水線組合運算  563

18.8  查詢處理的並行算法  565

18.8.1  運算符級並行性  566

18.8.2  查詢內的並行性  568

18.8.3  查詢間的並行性  568

18.9  小結  569

復習題  569

練習題  570

選讀文獻  570

第19章  查詢優化  571

19.1  查詢樹和查詢優化的啟發式規則  571

19.1.1  查詢樹和查詢圖的表示法  572

19.1.2  查詢樹的啟發式優化  573

19.2  查詢執行計劃的選擇  579

19.2.1  查詢求值的替代方法  579

19.2.2  嵌套子查詢優化  580

19.2.3  子查詢（視圖）合並轉換  581

19.2.4  物化視圖  583

19.3  在基於代價的優化中使用選擇度  586

19.3.1  查詢執行的代價成分  587

19.3.2  代價函數中使用的目錄信息  588

19.3.3  直方圖  588

19.4  選擇運算的代價函數  589

19.5  連接運算的代價函數  592

19.5.1  半連接和反連接的連接選擇度和連接基數  594

19.5.2  基於代價公式的連接優化的示例  595

19.5.3  多關繫查詢和連接順序選擇  596

19.5.4  物理優化  598

19.5.5  連接順序的動態編程方法  598

19.6  說明基於代價的查詢優化的示例  600

19.7  與查詢優化相關的額外問題  601

19.7.1  顯示繫統的查詢執行計劃  602

19.7.2  其他運算的大小估算  602

19.7.3  計劃緩存  603

19.7.4  前k個結果優化  603

19.8  數據倉庫中的查詢優化的示例  604

19.9  Oracle中的查詢優化概述  606

19.9.1  物理優化器  606

19.9.2  全局查詢優化器  606

19.9.3  自適應優化  607

19.9.4  數組處理  607

19.9.5  提示  608

19.9.6  存儲提綱  608

19.9.7  SQL計劃管理  608

19.10  語義查詢優化  609

19.11  小結  610

復習題  610

練習題  611

選讀文獻  611

第9部分  事務處理、並發控制和恢復

第20章  事務處理概念和理論簡介  615

20.1  事務處理簡介  615

20.1.1  單用戶繫統與多用戶繫統  616

20.1.2  事務、數據庫項、讀寫操作和DBMS緩衝區  616

20.1.3  為什麼需要並發控制  618

20.1.4  為什麼需要恢復  620

20.2  事務和繫統概念  621

20.2.1  事務狀態及額外的操作  621

20.2.2  繫統日志  622

20.2.3  事務的提交點  623

20.2.4  特定於DBMS的緩衝區替換策略  624

20.3  事務的理想性質  625

20.4  基於可恢復性描述調度的特征  626

20.4.1  事務的調度（歷史）  626

20.4.2  基於可恢復性描述調度的特征  627

20.5  基於可串行化描述調度的特征  629

20.5.1  串行、非串行和衝突-可串行化調度  629

20.5.2  調度的可串行化測試  632

20.5.3  如何將可串行化用於並發控制  635

20.5.4  視圖等價和視圖可串行化  636

20.5.5  其他類型的調度等價性  637

20.6  SQL中的事務支持  637

20.7  小結  639

復習題  640

練習題  641

選讀文獻  642

第21章  並發控制技術  643

21.1  並發控制的兩階段鎖定技術  643

21.1.1  鎖類型和繫統鎖表  644

21.1.2  通過兩階段鎖定保證可串行化  647

21.1.3  處理死鎖和饑餓  650

21.2  基於時間戳排序的並發控制  653

21.2.1  時間戳  653

21.2.2  並發控制的時間戳排序算法  653

21.3  多版本並發控制技術  655

21.3.1  基於時間戳排序的多版本技術  655

21.3.2  使用驗證鎖的多版本兩階段鎖定  656

21.4  驗證（樂觀）技術和快照隔離並發控制  657

21.4.1  基於驗證（樂觀）的並發控制  657

21.4.2  基於快照隔離的並發控制  658

21.5  數據項的粒度和多粒度鎖定  659

21.5.1  鎖定的粒度級別考慮  659

21.5.2  多粒度級別鎖定  660

21.6  在索引中使用鎖進行並發控制  662

21.7  其他並發控制問題  663

21.7.1  插入、刪除和幻像記錄  663

21.7.2  交互式事務  664

21.7.3  鎖存器  664

21.8  小結  665

復習題  665

練習題  666

選讀文獻  667

第22章  數據庫恢復技術  668

22.1  恢復概念  668

22.1.1  恢復概述和恢復算法的分類  668

22.1.2  磁盤塊的高速緩存（緩衝）  669

22.1.3  預寫式日志記錄、竊取/非竊取和強制/非強制  670

22.1.4  繫統日志中的檢查點和模糊檢查點  672

22.1.5  事務回滾和級聯回滾  672

22.1.6  不會影響數據庫的事務動作  674

22.2  基於延遲更新的NO-UNDO/REDO恢復  674

22.3  基於即時更新的恢復技術  677

22.4  鏡像分頁  678

22.5  ARIES恢復算法  679

22.6  多數據庫繫統中的恢復  682

22.7  數據庫備份和災難性故障恢復  683

22.8  小結  683

復習題  684

練習題  685

選讀文獻  687

第10部分  分布式數據庫、NOSQL繫統和大數據

第23章  分布式數據庫概念  691

23.1  分布式數據庫概念  692

23.1.1  DDB的構成  692

23.1.2  透明性  692

23.1.3  可用性和可靠性  693

23.1.4  可伸縮性和分區容錯性  694

23.1.5  自治性  694

23.1.6  分布式數據庫的優點  695

23.2  分布式數據庫設計中的數據分段、復制和分配技術  695

23.2.1  數據分段和分片  696

23.2.2  數據復制和分配  698

23.2.3  分段、分配和復制的示例  698

23.3  分布式數據庫中的並發控制和恢復概述  701

23.3.1  基於數據項的標識副本的分布式並發控制  702

23.3.2  基於投票的分布式並發控制  703

23.3.3  分布式恢復  704

23.4  分布式數據庫中的事務管理概述  704

23.4.1  兩階段提交協議  705

23.4.2  三階段提交協議  705

23.4.3  事務管理的操作繫統支持  705

23.5  分布式數據庫中的查詢處理和優化  706

23.5.1  分布式查詢處理  706

23.5.2  分布式查詢處理的數據傳輸代價  706

23.5.3  使用半連接的分布式查詢處理  708

23.5.4  查詢和更新分解  709

23.6  分布式數據庫繫統的類型  711

23.7  分布式數據庫架構  713

23.7.1  並行架構與分布式架構  714

23.7.2  純粹的分布式數據庫的通用架構  715

23.7.3  聯邦式數據庫模式架構  716

23.7.4  三層客戶-服務器架構概述  717

23.8  分布式目錄管理  718

23.9  小結  719

復習題  720

練習題  721

選讀文獻  722

第24章  NOSQL數據庫和大數據存儲繫統  725

24.1  NOSQL繫統簡介  725

24.1.1  NOSQL繫統的出現  725

24.1.2  NOSQL繫統的特征  726

24.1.3  NOSQL繫統的類別  728

24.2  CAP定理  729

24.3  基於文檔的NOSQL繫統和

MongoDB  730

24.3.1  MongoDB數據模型  730

24.3.2  MongoDB CRUD操作  733

24.3.3  MongoDB分布式繫統特征  733

24.4  NOSQL鍵-值存儲  735

24.4.1  DynamoDB概述  735

24.4.2  Voldemort鍵-值分布式數據存儲  736

24.4.3  其他鍵-值存儲的示例  738

24.5  基於列或寬列NOSQL繫統  739

24.5.1  Hbase數據模型和版本化  739

24.5.2  Hbase CRUD操作  741

24.5.3  Hbase存儲和分布式繫統概念  741

24.6  NOSQL圖形數據庫和Neo4j  742

24.6.1  Neo4j數據模型  742

24.6.2  Neo4j的Cypher查詢語言  745

24.6.3  Neo4j接口和分布式繫統特征  746

24.7  小結  747

復習題  747

選讀文獻  748

第25章  基於MapReduce和Hadoop的大數據技術  749

25.1  什麼是大數據  751

25.2  MapReduce和Hadoop簡介  753

25.2.1  歷史背景  753

25.2.2  MapReduce  754

25.2.3  Hadoop版本  757

25.3  Hadoop分布式文件繫統（HDFS）  757

25.3.1  HDFS簡介  757

25.3.2  HDFS的架構  758

25.3.3  HDFS中的文件I/O操作和副本管理  759

25.3.4  HDFS可伸縮性  760

25.3.5  Hadoop生態繫統  761

25.4  MapReduce：額外的細節  762

25.4.1  MapReduce運行時環境  762

25.4.2  示例：在MapReduce中實現連接  764

25.4.3  Apache Hive  767

25.4.4  Hadoop/MapReduce技術的優點  770

25.5  Hadoop v2的別名YARN  770

25.5.1  YARN背後的基本原理