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第1章 数据库及其基本理论1

1.1数据库技术概述1

1.1.1数据模型1

1.1.2数据库管理系统3

1.1.3数据库系统5

1.2关系数据库及其设计理论8

1.2.1关系模型8

1.2.2实体-联系模型9

1.2.3约束的建模13

1.2.4 E-R模型设计的原则14

1.2.5从E-R模型向关系模型的设计15

1.2.6关系的优化组合18

1.2.7关系模式的设计18

1.2.8 数据库设计中的其他问题19

1.3 SQL简介19

1.3.1通过SQL语句实现数据库及相关对象的定义20

1.3.2 SQL查询语句的基本结构21

1.3.3编程环境下的SQL22

1.4数据库技术的新进展23

1.5小结26

1.6习题27

参考文献27

第2章 数据的组织与存储29

2.1存储器的层次及特性29

2.1.1高速缓冲存储器29

2.1.2主存储器30

2.1.3磁盘存储器30

2.1.4三级存储器30

2.2磁盘结构及访问特性31

2.2.1磁盘的结构31

2.2.2磁盘的访问特性32

2.3数据元素的表示33

2.3.1字段的表示33

2.3.2元组的表示35

2.4数据文件在磁盘上的组织40

2.5数据文件的其他组织方式43

2.6数据访问的优化44

2.6.1数据库访问的成本45

2.6.2加速磁盘访问的策略45

2.7故障恢复及数据冗余47

2.7.1稳定存储48

2.7.2磁盘镜像冗余技术48

2.8小结51

2.9习题51

参考文献52

第3章 数据库索引技术54

3.1索引及其类型54

3.2简单的顺序文件索引57

3.2.1顺序文件索引的查询57

3.2.2顺序文件索引的维护58

3.3简单的辅助索引62

3.4 B树索引64

3.4.1 B＋树的结构64

3.4.2 B＋树上的查询66

3.4.3 B＋树的维护67

3.4.4 B＋树的效率71

3.4.5 B＋树的应用72

3.5散列索引72

3.5.1动态散列索引74

3.5.2动态散列索引与其他索引的比较77

3.6多维索引77

3.6.1 R树79

3.6.2网格文件83

3.6.3位图索引85

3.7小结87

3.8习题88

参考文献90

第4章 查询处理及优化技术92

4.1查询处理过程概述92

4.1.1语法分析及语法树93

4.1.2逻辑查询计划的生成96

4.1.3物理查询生成99

4.2查询代价的测量方法101

4.3关系代数的基础算法102

4.3.1基于扫描的算法102

4.3.2基于排序的算法103

4.3.3基于散列的算法116

4.3.4基于索引的算法120

4.4查询表达式的执行122

4.4.1实体化方法123

4.4.2流水线方法123

4.5查询优化技术126

4.5.1运算结果信息的统计126

4.5.2等价规则及逻辑查询优化130

4.5.3物理查询计划的生成143

4.5.4物化视图及其在优化中的应用150

4.6小结153

4.7习题155

参考文献159

第5章 事务及并发控制161

5.1事务161

5.1.1事务的概念161

5.1.2事务的状态164

5.1.3事务正确执行的准则165

5.1.4事务管理器165

5.2并发调度及可串行化166

5.2.1并发调度167

5.2.2可串行化168

5.2.3冲突可串行化的判断173

5.2.4冲突可串行化的构造174

5.2.5可接受调度的标准175

5.3并发执行产生的问题176

5.3.1丢失修改177

5.3.2不可重复读177

5.3.3脏读178

5.3.4幻像178

5.4并发控制的锁机制179

5.4.1锁180

5.4.2两阶段锁协议183

5.4.3活锁与死锁185

5.4.4死锁处理186

5.4.5更新锁和增量锁188

5.4.6多粒度锁191

5.4.7幻像问题的处理193

5.4.8数据库中锁调度器的结构194

5.5并发控制的时间戳机制197

5.5.1时间戳197

5.5.2时间戳排序协议197

5.5.3时间截与封锁协议的比较200

5.6并发控制的有效性检查机制200

5.7事务的隔离级别202

5.8小结203

5.9习题203

参考文献206

第6章 数据库故障与恢复209

6.1有关事务访问数据库的进一步讨论209

6.1.1数据访问209

6.1.2事务的原语操作210

6.2数据库故障类型211

6.2.1事务故障211

6.2.2系统故障211

6.2.3介质故障212

6.2.4灾难性故障212

6.3基于日志的恢复技术213

6.3.1基于undo日志的恢复214

6.3.2基于redo日志的恢复220

6.3.3基于undo/redo日志的恢复225

6.4介质故障的恢复228

6.4.1静态转储228

6.4.2非静态转储228

6.5小结231

6.6习题232

参考文献234

第7章 数据库系统结构236

7.1集中式数据库系统236

7.2客户／服务器系统238

7.3并行数据库系统242

7.3.1并行数据库系统的目标244

7.3.2并行数据库硬件体系结构244

7.4分布式数据库系统248

7.4.1分布式数据库系统的体系结构248

7.4.2分布式数据库系统使用的网络类型249

7.4.3分布式数据库系统的目标250

7.4.4分布式数据库系统的实现问题251

7.5小结252

7.6习题253

参考文献253

第8章 分布式数据库系统及其设计255

8.1分布式数据库系统简介255

8.1.1产生和发展255

8.1.2分布式数据库系统的定义及类型258

8.1.3分布式数据库系统的模式结构262

8.1.4分布式数据库管理系统268

8.1.5需要研究的技术问题270

8.2分布式数据库系统的设计271

8.2.1分布式数据库系统设计的内容及目标271

8.2.2分布式数据库系统的设计方法273

8.2.3数据的分片策略274

8.2.4数据的分配策略279

8.2.5自顶向下的设计——DATAID-D281

8.2.6自底向上的设计291

8.3小结293

8.4习题294

参考文献294

第9章 分布式查询及优化295

9.1分布式查询概述295

9.1.1分布式查询的概念295

9.1.2分布式查询的层次结构295

9.1.3分布式查询的代价估计及优化准则297

9.2基于等价变换的分布式查询优化策略299

9.2.1基本原理299

9.2.2实现方法299

9.3基于半连接算法的查询优化处理302

9.3.1基本概念302

9.3.2利用半连接运算实现连接运算的基本原理303

9.3.3基于半连接算法的代价估计303

9.4基于站点依赖信息的连接算法优化处理304

9.5基于分片和复制的优化处理306

9.6站点依赖与复制结合的优化处理308

9.7利用Hash划分实现连接依赖309

9.8小结310

9.9习题310

参考文献311

第10章 分布式事务管理及故障恢复313

10.1分布式事务概述313

10.1.1分布式事务的概念313

10.1.2分布式事务的性质314

10.1.3分布式事务的执行原理315

10.1.4分布式事务管理的目标及关键问题317

10.1.5分布式事务管理的抽象模型318

10.1.6分布式事务管理的控制模型318

10.2分布式数据库系统的故障及恢复机制320

10.2.1分布式数据库系统中的故障320

10.2.2分布式事务的状态321

10.2.3分布式事务日志及恢复机制322

10.2.4两阶段提交协议323

10.2.5两阶段提交协议及故障恢复331

10.2.6三段式提交协议332

10.3分布式数据库一致性保持方法334

10.3.1多站点数据更新存在的问题335

10.3.2主文本更新法335

10.3.3快照法336

10.3.4异步复制器336

10.4小结337

10.5习题338

参考文献338

第11章 分布式数据库中的并发控制339

11.1分布式并发控制及可串行控制理论扩展339

11.2分布式并发控制的方法及分类340

11.3分布式并发控制的锁机制341

11.3.1分布式数据库系统的封锁方法341

11.3.2两阶段封锁协议的实现方法342

11.3.3分布式数据库系统中的死锁处理344

11.4分布式并发控制的乐观方法348

11.5小结350

11.6习题350

参考文献351