什么是关系型数据库？

关系型数据库是数据管理世界中的一个基本概念。它是一种使用表和表间关系来存储和管理数据的数据库。在今天这个数据驱动的世界里，各种规模的企业和组织都依赖关系数据库来有效地存储、组织和管理大量的数据。

关系数据库模型是由英国计算机科学家Edgar F. Codd在20世纪70年代首次提出的。从那时起，它已经成为主流的数据库模型，并被用于各种应用，从企业资源规划（ERP）系统到电子商务网站和移动应用程序。

在这篇文章中，我们将探讨关系型数据库，它是如何工作的，以及它的好处和限制。我们还将讨论关系型数据库的不同组成部分，如表、键和关系，以及它们如何共同管理数据。在本文结束时，你将对关系型数据库及其在现代数据管理中的作用有一个坚实的了解。

什么是关系型数据库？

关系型数据库是一种将数据组织成一个或多个表或关系的数据库，每个表或关系都有一个唯一的名称，并由一组行和列组成。关系型数据库中的数据是结构化和有组织的，使其易于搜索、检索和管理。

数据通常以规范化的形式存储在关系数据库中。数据被分解成较小的、相关的表，每个表都有其独特的键或标识符。这些表之间的关系是通过使用外键定义的，外键将一个表中的数据与另一个表中的数据联系起来。

关系型数据库被广泛用于各种应用中，包括商业和金融系统、科学研究和电子商务。它们为存储和管理大量数据提供了一种灵活和可扩展的方式，同时通过主键和外键等约束条件确保数据的完整性和一致性。

AppMaster使用关系型数据库。它使用DBMS Postgres。AppMaster用户可以创建关系型数据库的任何模式，包括许多类型的字段和关系。用户可以创建无限数量的模型、关系和字段。每次他们改变数据模式并保存时，AppMaster会自动为现有的模式与UPD写一个迁移。也就是说，当用户用修改过的数据库推送其应用程序的新版本时，应用程序的二进制会自动将旧的数据库模式格式迁移到新的格式，而不会丢失其数据。

关系型数据库是如何结构化的

关系型数据库是使用表进行结构化的，表也被称为关系。每个表由行和列组成，每行代表一条记录或数据实例，每列代表数据的一个特定属性或字段。一组属性或数据类型，如文本、数字、日期或布尔值，定义了表中的列。每一列也有一个唯一的名称，这有助于识别存储在该列中的数据类型。

表中的行代表单个记录或数据的实例。每一行都有一个唯一的标识符，这被称为主键。主键被用来连接数据库中不同表格的记录。关系型数据库中各表之间的关系是用外键定义的。外键是一个表中的一个列，它指的是另一个表的主键。这允许相关的数据被链接并从数据库中的不同表中访问。

除了表之外，关系数据库还使用约束条件来确保数据的完整性和一致性。约束是在数据插入、更新或从数据库中删除之前必须满足的规则或条件。约束的例子包括主键、外键、唯一约束和检查约束。

关系模型

关系模型是一种数据模型，用于设计和管理关系数据库中的数据。关系模型是由Edgar F. Codd在1970年提出的，此后它成为现代数据库中最广泛使用的数据模型。

关系模型是基于表的概念，表也被称为关系。数据库中的每张表都代表一个相关数据的集合，表中的每一行都代表该数据的一个记录或实例。表中的每一列代表数据的一个特定属性或字段。

数据库中各表之间的关系是用键来定义的。主键是表中的一列或一组列，它唯一地标识了该表中的每一行。外键是一个表中的列，指的是另一个表的主键，允许相关的数据在数据库中的不同表中被链接。

关系模型还支持查询和操作数据库中的数据的操作，如SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE。这些操作是使用一种特殊的语言，即结构化查询语言（SQL）进行的，它定义了与数据库交互的查询和语句。

关系模型的主要好处之一是其灵活性和可扩展性。表可以被添加、删除或修改，以适应不断变化的数据需求，并且表之间的关系可以根据需要轻松定义或更新。此外，关系模型提供了一个组织和管理数据的一致和标准化的方式，使得随着时间的推移，更容易维护和更新大型和复杂的数据库。

关系型数据库管理系统的好处

关系型数据库管理系统（RDBMS）提供了许多好处，其中一些包括以下内容。

• 数据的完整性。RDBMS使用各种约束条件，如主键、外键和检查约束来确保数据的完整性，这有助于保持数据的准确性和一致性。
• 可扩展性。RDBMS可以处理大量的数据，并且可以根据需要轻松地扩大或缩小规模。它们还可以同时支持多个用户和应用程序。
• 灵活性。RDBMS提供了一种灵活的方式来组织和存储数据，因为表可以被添加、删除或修改以适应不断变化的数据需求。
• 易用性：RDBMS中使用的SQL语言易于学习和使用，并提供了一种标准和一致的方式来与数据库进行交互。
• 数据安全。RDBMS提供内置的安全功能，如访问控制和用户认证，以确保只有授权用户可以访问和修改数据。
• 数据连贯性。RDBMS使用事务来确保数据的一致性和可靠性，即使在系统故障或中断的情况下。
• 数据共享。RDBMS可以在不同的应用程序和平台上共享数据，提高组织中的协作和生产力。

RDBMS提供了一个强大和可靠的方式来管理数据，并被广泛用于各种应用，包括商业和金融系统、科学研究和电子商务。

关系模型和数据一致性

关系模型是一种数据模型，有助于在数据库系统中执行数据一致性。该模型基于表或关系的概念，其中每个表代表相关数据的集合，表中的每一行代表该数据的单一记录或实例。表中的每一列代表数据的一个特定属性或字段。

数据一致性是指存储在数据库中的数据的准确性和可靠性。在关系模型中，数据的一致性是通过使用约束条件来执行的。约束是在数据插入、更新或从表中删除之前必须满足的规则或条件。在关系模型中可以使用几种类型的约束，如主键、外键和检查约束。

主键是一个表内每条记录的唯一标识符。它确保表中的每条记录都能被识别和访问，不会出现混乱或错误。外键是一个表中的列，指的是另一个表的主键。它确保不同表中的相关数据被正确链接。检查约束是用来确保数据值满足特定的标准或条件。

除了约束之外，关系模型还支持事务。事务是一系列的数据库操作，作为一个单一的工作单元一起执行。如果交易的任何部分失败，整个交易就会回滚，确保数据库保持一致。

关系模型对约束和事务的使用有助于确保数据库的数据一致性。约束保证了数据的输入和存储的一致性和可靠性，而事务则保证了数据的修改是以原子性和一致性的方式进行的。

此外，RDBMS实现了一种叫做 "ACID "属性的机制，确保交易的可靠性。ACID是指原子性、一致性、隔离性和持久性。原子性确保一个事务被当作一个工作单位，这意味着所有的变化都被提交，或者没有。一致性确保数据库在每个事务后保持一致的状态。隔离性确保多个事务可以同时执行而不互相干扰。持久性确保即使在系统故障或中断的情况下，对数据库所做的改变也能持续。

关系模型提供了一种稳健可靠的方式来管理数据，确保数据库中的数据一致性。通过强制执行数据一致性，关系模型有助于保持数据的准确性和可靠性，这对于广泛的应用是至关重要的。

承诺和原子性

承诺和原子性是数据库系统中的两个关键概念，特别是在事务处理方面。事务是一连串的数据库操作，被视为一个单一的逻辑工作单位。事务可能涉及多种操作，如数据的读、写和更新，它们经常被用来确保数据库的变化是一致和可靠的。

原子性指的是事务的属性，它确保其所有的操作都被当作一个单一的、不可分割的工作单位。这意味着，要么交易中的所有操作都成功完成，要么都不成功。如果交易的任何部分失败或遇到错误，整个交易就会回滚，在交易期间对数据库所做的所有改变都会被撤销。

提交是指一个事务的属性，它确保一旦成功完成，其变化就会永久保存在数据库中。在一个事务被提交后，它的变化不能被撤销或回滚。提交通常是通过一个提交语句或类似的机制来实现的，它表示事务的结束，并导致其变化被保存到数据库中。

将原子性和承诺结合起来可以确保数据库事务的可靠性和一致性。原子性确保事务以全有或全无的方式执行，这有助于防止数据的不一致或损坏。承诺确保一旦一个事务成功完成，它的变化是永久性的，可以被其他事务或应用程序所依赖。

在数据库系统中，原子性和承诺的实现通常是通过事务管理器或事务处理系统实现的，它负责协调和管理事务。事务管理器确保事务以原子性和一致性的方式执行，并且一旦成功完成，它们的变化就会提交到数据库中。

ACID属性和RDBMS

ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）属性是一组确保数据库事务可靠性和一致性的特性。关系型数据库管理系统（RDBMS）被设计为支持ACID属性，这对于许多依赖数据的应用和系统的正常运行至关重要。

原子性是指一个事务应该被视为一个单一的、不可分割的工作单位的想法。这意味着，如果一个事务的任何部分失败了，整个事务应该被回滚，并且在事务中对数据库所做的所有改变都应该被撤销。原子性确保了数据库的变化是一致的，可靠的，没有任何部分或不完整的更新。

一致性指的是事务应该让数据库处于一个一致的状态，所有的数据都符合定义的规则和约束。这意味着一个事务不应该违反数据库的任何完整性约束，如唯一键或外键。一致性确保数据库保持可靠和准确。

隔离是指多个事务应该能够同时执行而不互相干扰的想法。隔离确保一个事务的效果在第一个事务完成之前对其他事务不可见。这个属性可以防止在多个事务试图同时访问或修改相同的数据时产生数据不一致和冲突。

持久性指的是，一旦一个事务被提交，它的变化应该是永久的和持久的，即使在系统故障的情况下。持久性通常使用写前日志等技术来实现，即在事务中的所有变化在应用到数据库之前就被记录在日志文件中。这就确保了即使系统崩溃或遭遇停电，在交易过程中所作的改变也能被恢复。

RDBMS系统，如MySQL、Oracle和SQL Server，提供了对ACID属性的内置支持，确保数据库事务的执行是可靠和一致的。这些属性有助于确保数据库的完整性和可靠性，使其适用于依赖准确和一致数据的广泛的应用。

存储程序和关系型数据库

存储程序是存储在关系数据库管理系统（RDBMS）中并在服务器端执行的程序。它们用于对存储在数据库中的数据进行复杂的操作，可以从应用程序中调用，也可以直接从数据库管理系统中调用。

存储程序通常用数据库管理系统支持的编程语言编写，如SQL或PL/SQL。它们被编译并存储在数据库中，可以通过调用它们的名字来执行。

存储过程在关系型数据库环境中提供了几个好处。一个好处是，它们可以通过减少需要在数据库和应用程序之间传输的数据量来提高性能。这是因为存储过程是在服务器端执行的，减少了网络流量和延时。

存储过程还提供了一定程度的安全和访问控制。它们可以用来执行业务规则和安全策略，并可以通过只允许授权用户执行它们来限制对敏感数据的访问。此外，由于存储过程是预先编译并存储在数据库中的，它们比临时的SQL语句更不容易受到SQL注入攻击。

存储过程的另一个好处是，它们可以提高数据库的一致性和可维护性。通过将复杂的业务逻辑封装在存储过程中，应用程序开发人员可以确保逻辑在整个数据库中的应用是一致的。此外，存储过程可以独立于应用程序代码进行更新，这使得维护和更新数据库逻辑更加容易。

总之，存储过程在关系型数据库环境中提供了一些好处，包括提高性能、安全性、访问控制、一致性和可维护性。它们是开发人员和数据库管理员的强大工具，在现代数据库系统中被广泛使用。

数据库锁

并发控制是关系数据库管理系统（RDBMS）的一个重要方面，它可以确保访问相同数据的多个事务可以同时执行而不产生错误的结果。用于实现并发控制的技术之一是数据库锁，它涉及获取和释放数据库对象的锁，如表、行或列。

锁定是一种机制，可以防止多个事务对相同数据的并发访问。当一个事务请求访问一个特定的数据库对象时，例如表中的某一行，它就会获得该对象的锁。该锁阻止其他事务访问该对象，直到第一个事务释放该锁。一旦交易完成，锁被释放，允许其他交易访问该对象。

在数据库锁中，存在两类共享锁和独占锁。共享锁使多个事务可以同时读取相同的数据，而独占锁则阻止其他事务访问数据，直到锁被释放。当一个事务获得一个数据库对象的独占锁时，它对该对象有完全的控制权，并可以在必要时修改它。

数据库锁对于维护并发数据库事务中的数据一致性至关重要。然而，它也可能导致性能问题，特别是在高并发环境中。如果有太多的事务在等待锁被释放，会导致漫长的等待时间和吞吐量下降。

为了解决这个问题，许多RDBMS系统使用了各种锁技术，比如乐观锁，它允许多个事务同时访问相同的数据，并在冲突发生时才解决。另一种方法是使用多版本并发控制（MVCC），它在数据库中创建多个数据版本，允许多个事务在不加锁的情况下同时读取和修改数据。

数据库锁是保持并发数据库事务一致性的关键技术。虽然它可能导致性能问题，但现代RDBMS系统使用各种锁定技术和算法，以尽量减少等待时间，提高并发性。

选择关系型数据库时需要注意的问题

在选择关系型数据库时，有几个因素需要考虑，包括。

• 可扩展性。数据库应该能够横向和纵向扩展，以适应不断增长的数据量和用户。
• 性能。数据库应该提供对数据的有效访问，快速的查询响应时间，以及在高负荷下的可靠性能。
• 可用性和可靠性。数据库应该提供高可用性和可靠性，如复制、故障转移、备份和恢复等功能。
• 安全性。数据库应该提供强大的安全功能，以保护数据免受未经授权的访问，如认证、访问控制和加密。
• 易用性和管理。数据库应该易于安装、配置和管理，有直观的界面和工具用于监控和管理。
• 兼容性。数据库应该与应用程序中使用的编程语言和框架兼容，并提供与其他系统和应用程序的轻松集成。
• 成本。在选择数据库时，应考虑总的拥有成本，包括许可、维护和支持。
• 社区和生态系统。围绕数据库的繁荣社区和生态系统的可用性，包括论坛、文档和第三方工具，可以成为选择数据库的一个重要因素。
• 特点和能力。数据库应该提供一套全面的特性和能力，包括对交易、索引和查询优化的支持，以满足应用的要求。
• 供应商的支持。供应商应该为数据库提供及时有效的支持和维护，并为未来的发展和改进提供明确的路线图。

选择关系型数据库需要考虑几个因素，包括可扩展性、性能、可用性、安全性、易用性、兼容性、成本、社区、特征和能力以及供应商支持。仔细评估这些因素可以帮助确保选择一个符合应用要求的数据库，并提供可靠、高效和安全的数据访问。

关系型数据库的简史

关系型数据库的历史始于20世纪60年代末，当时一位名叫Edgar Codd的计算机科学家提出了数据库的关系模型的概念。科德的想法是将数据组织成表或关系，每个表由行和列组成，每行代表一条独特的记录，每列代表一个数据属性。他还提出了一套数学原理，被称为关系代数，用于操作和查询数据。

20世纪70年代初，IBM研究人员唐纳德-张伯伦和雷蒙德-博伊斯开发了一种用于查询关系型数据库的语言，称为结构化英语查询语言（SEQUEL），后来改名为SQL。SQL成为关系型数据库的标准语言，至今仍被广泛使用。

在20世纪70年代末和80年代初，一些商业关系数据库系统被开发出来，包括IBM的System R、Oracle和Ingres。这些数据库实现了关系模型，并提供了诸如支持交易、索引和查询优化等功能。

在20世纪90年代，随着客户端服务器计算和互联网的出现，关系型数据库的受欢迎程度继续增长。关系型数据库为数据存储和检索提供了一个强大且可扩展的平台，支持从金融系统到电子商务网站的应用。

在21世纪初，开源软件的崛起导致了几个流行的开源关系型数据库的发展，包括MySQL、PostgreSQL和SQLite。这些数据库为商业数据库提供了一个具有成本效益的替代方案，并被开发者和组织广泛采用。

今天，关系型数据库仍然是使用最广泛的数据库类型，具有分布式计算、云整合和机器学习支持等新的特点和能力。虽然其他类型的数据库，如NoSQL和图形数据库，已经出现，但关系型数据库仍然是许多组织的数据基础设施的关键部分。

结论

总之，关系型数据库是以结构化和组织化方式管理大量数据的强大工具。通过使用带有行和列的表并在它们之间建立关系，关系数据库可以为各种应用有效地存储和检索信息。使用SQL作为管理关系型数据库的标准语言，使开发人员和用户更容易与数据进行交互和操作。随着数据驱动的应用程序的持续增长，理解和利用关系型数据库的重要性只会继续增加。无论你是一个程序员，一个数据分析师，或者仅仅是一个希望更有效地管理他们的信息的人，学习关系型数据库都是对你的时间和精力的宝贵投资。

常见问题

什么是关系型数据库？

关系型数据库是一种数据库，它根据一组特定的规则，将数据组织到一个或多个表或关系中。这些表由一个共同的字段或键连接或关联，允许用户轻松访问和操作数据。

使用关系型数据库的优势是什么？

使用关系型数据库的优势包括。

• 数据的一致性和准确性
• 数据的完整性和安全性
• 灵活性和可扩展性
• 易于数据检索和操作
• 易于数据查询和报告

关系型数据库的组成部分是什么？

关系型数据库的组成部分包括。

• 表或关系
• 字段或列
• 行或记录
• 键

关系数据库中使用的键的类型有哪些？

在关系数据库中使用的键的类型包括。

• 主键
• 外键
• 候选键
• 复合键

什么是主键？

主键是表内每一行或记录的唯一标识符。它被用来确保数据的完整性和连接多个表的数据。

什么是外键？

外键是一个表中的字段，它指的是另一个表中的主键。它用于建立表之间的关系。

什么是候选键？

候选键是表内每一行或记录的唯一标识符。它被用来确定表的主键。

什么是复合键？

复合键是两个或多个字段的组合，它们共同作为表内每一行或记录的唯一标识符。

什么是关系型数据库的规范化？

规范化是组织数据库中的数据以减少冗余和提高数据完整性的过程。它包括将大表分解成更小、更专门的表，并在它们之间建立关系。

什么是关系型数据库中的去规范化？

非正常化是将冗余的数据添加到数据库中以提高性能。它涉及在多个表中重复数据，以避免昂贵的连接和查询。

关系型数据库管理系统（RDBMS）的一些例子是什么？

关系型数据库管理系统的例子包括。

• 甲骨文
• MySQL
• 微软SQL服务器
• PostgreSQL
• IBM DB2
• SQLite

什么是结构化查询语言（SQL）？

结构化查询语言（SQL）是一种用于与关系型数据库沟通的编程语言。它被用来创建、修改和检索数据库中的数据。