Основы технологий баз данных: учебное пособие

О курсе На кого ориентирован курс Какие знания будут получены Структура курса Программные средства, используемые в курсе Благодарности Часть I. От теории к практике Глава 1. Введение Базы данных и СУБД Требования к СУБД Разделение данных и программ Языки запросов Целостность и согласованность Отказоустойчивость Безопасность и разграничение доступа Производительность Создание приложений, взаимодействующих с базой данных Итоги главы Контрольные вопросы Глава 2. Теоретические основы БД Модели данных Идентификация и изменяемость Навигация и поиск по значениям Объекты и коллекции объектов Свойства моделей данных Реляционная модель данных Основные понятия реляционной модели данных Реляционная алгебра Другие языки запросов Особенности реляционной модели данных Нормальные формы Практические варианты реляционной модели данных Средства концептуального моделирования Модель данных < > Концептуальные объектные модели Объектные и объектно-реляционные модели данных Другие модели данных Слабоструктурированные модели данных Модели для представления знаний Ключ—значение Устаревшие модели данных Примеры проектирования схемы в модели < > Библиографические комментарии Упражнения Глава 3. Знакомимся с базой данных Установка базы данных Подключение к серверу базы данных Простой клиент: psql Итоги главы Упражнения Глава 4. Введение в SQL Назначение языка SQL Быстрый старт Простые типы данных Основные конструкции и синтаксис Описание данных: отношения Заполнение таблиц Чтение данных Модификация данных Запросы Фильтрация и проекция Произведение и соединение Псевдонимы для таблиц Вложенные подзапросы Упорядочивание результата Агрегирование и группировка Теоретико-множественные операции Вывод результатов после модификации данных Последовательности Представления Структуры хранения Логическая организация данных Итоги главы Упражнения Глава 5. Управление доступом в базах данных Модели защиты и разграничения доступа Пользователи и роли в СУБД Объекты и привилегии Итоги главы Упражнения Глава 6. Транзакции и согласованность базы данных Определение и основные требования к транзакциям Аномалии конкурентного выполнения Восстановимость Диспетчеры и протоколы Использование транзакций в приложениях Уровни изоляции Точки сохранения Долговечность Итоги главы Упражнения Глава 7. Разработка приложений СУБД Проектирование схемы базы данных Объектно-реляционная потеря соответствия Использование каркасов объектно-реляционных отображений Наследование Запросы Когда применять каркасы? Кеширование данных Взаимодействие с базой данных Параметры запросов Унифицированные средства взаимодействия Интерфейс PostgreSQL для приложений Некоторые общие задачи Ограничение доступа к данным Поддержка многоязычности Настройка Проектирование декларативных запросов Итоги главы Упражнения Глава 8. Расширения реляционной модели Ограниченность реализаций SQL Реализация объектных расширений в PostgreSQL Наследование Определение типов данных Домены Коллекции Указатели Функции Слабоструктурированные данные: JSON Слабоструктурированные данные: XML Активные базы данных Итоги главы Упражнения Глава 9. Разновидности СУБД Классы приложений БД Структуры хранения Архитектуры связи с приложениями Оборудование Носители данных Вычислительные ресурсы Хранилища данных Агрегатно-ориентированные базы данных Базы данных на основе графов Выбор СУБД для построения информационных систем Итоги главы и первой части Упражнения Часть II. От практики к мастерству Глава 10. Архитектура СУБД Интерфейс приложений Обеспечение согласованности и отказоустойчивости Выполнение запросов Организация хранения данных Управление процессами и оперативной памятью Параллельные и распределенные базы данных Расширения и расширяемость Безопасность Итоги главы Упражнения Глава 11. Структуры хранения и основные алгоритмы СУБД Хранение объектов логического уровня Размещение коллекций объектов Размещение данных на страницах Хранение больших объектов Строки или колонки? Индексы Одномерные индексы Пространственные индексы Инвертированные индексные структуры Разреженные индексы Сигнатурные индексы Особенности реализации индексов в PostgreSQL Выполнение алгебраических операций Алгебраические операции и алгоритмы Операции выборки данных Сортировка Алгоритм вложенных циклов Алгоритм соединения на основе сортировки и слияния Соединение на основе хеширования Многопотоковое соединение Итоги главы и библиографические комментарии Упражнения Глава 12. Выполнение и оптимизация запросов Стадии обработки запроса Подготовка и выполнение Оптимизация запросов Задача оптимизации Сокращение пространства планов Алгоритмы оптимизации Модели стоимости Функции и модели стоимости Модели стоимости для алгоритмов бинарных операций Оценки селективности Статистические характеристики данных Другие подходы к оптимизации запросов Адаптивное выполнение запросов Параметрическая оптимизация Семантическая оптимизация Многокритериальная оптимизация Итоги главы Упражнения Глава 13. Управление транзакциями Критерии корректности конкурентного выполнения Формальные модели корректности Изоляция мгновенных снимков Расписания с множественными версиями данных Восстановимость Дополнительные свойства классов расписаний Диспетчеры и протоколы Требования и критерии оценки Блокировки Двухфазные протоколы, использующие блокировки Тупики Другие протоколы на основе блокирования Протокол на основе меток времени Реализации протокола SI Многоверсионные протоколы Блокировки или метки времени? Ослабленные критерии корректности: уровни изоляции в SQL Итоги главы Упражнения Глава 14. Надежность баз данных Восстановление после отказов Отказы сервера баз данных Журнал транзакций Рестарт сервера Контрольные точки Разрушение носителя Экспорт и импорт Копирование с восстановлением по журналам Резервные серверы баз данных Итоги главы Упражнения Глава 15. Дополнительные возможности SQL Дополнительные средства SQL Общие табличные выражения Рекурсивные запросы Аналитические и оконные функции Избыточные структуры хранения Материализованные представления Индексы Итоги главы Упражнения Глава 16. Функции и процедуры в базе данных Хранимые подпрограммы Процедурный язык PL/pgSQL Структурные конструкции языка PL/pgSQL Работа с объектами базы данных Динамический SQL Обработка исключительных ситуаций Функции и процедуры на языке SQL Итоги главы Упражнения Глава 17. Расширяемость PostgreSQL Пользовательские агрегаты Типы данных, операторы и классы операторов Индексы Другие инструменты расширения Модули расширения Обертки сторонних данных Подключение новых процедурных языков Итоги главы Упражнения Глава 18. Полнотекстовый поиск Модели информационного поиска Предварительная обработка текста Булева модель информационного поиска Векторные модели информационного поиска Средства полнотекстового поиска в PostgreSQL Поддержка нечеткого поиска в PostgreSQL Триграммный поиск Фонетический поиск Итоги главы Упражнения Глава 19. Безопасность данных Безопасность и разграничение доступа Основные понятия и модели Особенности ролей в PostgreSQL Привилегии Права доступа при выполнении хранимых функций Разграничение доступа на уровне строк таблиц Регистрация событий и изменений Итоги главы Упражнения Глава 20. Администрирование баз данных Планирование конфигурации сервисов хранения данных Безопасность и разграничение доступа Конфигурация баз данных Мониторинг баз данных Настройка производительности Настройка серверов баз данных Настройка схемы базы данных Настройка запросов Целостная настройка приложений Надежность и доступность Техническое обслуживание базы данных Итоги главы Упражнения Глава 21. Репликация баз данных Множественные копии данных Согласованность реплик Согласованность, доступность, разделение сети Поддержка единой логической копии Симметричные протоколы синхронизации реплик Репликация главной копии Резервные серверы базы данных Репликация в системе PostgreSQL Итоги главы Упражнения Глава 22. Параллельные и распределенные СУБД Архитектуры параллельной и распределенной обработки Параллельные серверы баз данных Конфигурации оборудования Гранулярность параллелизма Размещение данных Параллельные алгоритмы для бинарных операций Параллелизм между операциями Не все так просто Параллельные запросы в PostgreSQL Выполнение запросов в распределенных СУБД Конфигурации распределенных баз данных Организация доступа к удаленным данным Подготовка и выполнение запросов Согласованность в распределенных системах Распределенные транзакции Протоколы управления транзакциями Завершение распределенных транзакций Итоги главы Упражнения Заключение Список литературы Предметный указатель