数据库原理和实践教程——GBase 8t Based on Informix剖析与应用-图书

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数据库原理和实践教程——GBase 8t Based on Informix剖析与应用

王军 (作者)　张国霞 (责任编辑)

书　　号：978-7-121-27730-6
出版日期：2016-01-11
页　　数：560
开　　本：16(185*260)
出版状态：上市销售
维护人：董英

纸质版￥89.00

GBase 8t 是南大通用推出的一款具有世界领先水平的关系数据库管理系统，其原型系统 Informix 已经被广泛应用于金融、电信、企业和政府等各领域。本书在系统介绍数据库理论知识的基础上，结合 GBase 8t 产品实例，深入剖析了商业数据库的架构和核心技术。本书注重理论结合实践，在介绍数据库基础知识和基本理论的同时，结合 GBase 8t 产品的使用方法及实战操作练习，深入讲解了数据库技术在实际商业应用领域的部署、安装、开发、日常管理、性能优化、高可用方案的部署等实战技能，能够帮助读者深入理解数据库理论知识和商业数据库 GBase 8t 产品核心技术架构，并快速掌握商业数据库产品的实战技能。
本书由基础篇、进阶篇和实战篇构成。基础篇讲解数据库的基本概念和基础理论；进阶篇以 GBase 8t为例深入剖析数据库的核心技术；实战篇则从 GBase 8t 的实际应用和操作方面帮助读者掌握数据库产品的使用技能。通过本书，读者既可以掌握数据库的基本理论知识，也可以将 GBase 8t 作为基础进行数据库系统的应用，理论结合实践，深入理解和掌握数据库技术。

1、GBase 8t为稳定高效、自主可控、国产高端数据库，本书结合数据库知识，深入剖析了商业数据库的架构、核心技术点，难能可贵的是本书理论结合实践，讲述了很多实战技能。
2、作者既有南大的教授，又有GBase 8t核心技术工程师，真正是产学结合，一本书能够把数据库从原理到实践都学透。
3、大数据时代是国产数据库的机会，通过本书可以看到国产数据库技术的实力。

前言
数据的产生、存储、管理和分析是信息技术时代要解决的根本问题，数据库管理系统作为数据管理的基础工具，经历了长期的发展和演变过程。数据库技术从20世纪70年代初起步，在20世纪80年代得到了全面发展，其中，关系型数据库的发展最为迅速，到21世纪初几大主流关系数据库产品（Oracle、DB2、Informix、Sybase、SQL Server）在国内外市场中俨然形成了垄断的局面。我国信息化产业起步较晚，在基础软硬件领域一直依赖于国外产品，这使得国产数据库一直举步维艰，错过了最佳的发展时机。在过去的20年里，虽然国家投入了大量的资金扶持国产数据库厂商，国产数据库也取得了较大的发展，但对于追赶世界一流产品技术来说仍然任重道远。
南大通用作为国产数据库的龙头厂商，于2014年与IBM达成战略合作协议，引进了IBM OLTP旗舰数据库产品Informix的源代码，开启了IT基础软件领域“引进、吸收、消化、再创新”的国产数据库发展之路。在引进国际先进成熟数据库产品源代码、设计文档资料、大型数据库开发管理流程和质量管理体系的基础上，南大通用积极吸收国际先进数据库产品的核心技术，并在此基础上进行了大胆创新，于2015年6月30日正式发布南大通用数据库产品GBase 8t，力求使国产数据库从产品技术到市场应用均能够快速赶超国际先进水平。
GBase 8t是一个优秀的关系数据库管理系统，作为其原型系统的Informix架构被金融、证券、企业和政府等多个行业所采用，因此需要大量从事产品设计、研发、市场推广和运维支撑工作的数据库技术人才，然而，国内市场上罕有深入讲解GBase 8t架构的教程。本书以GBase 8t架构为核心内容，能够帮助读者深入理解GBase 8t架构，快速掌握商业数据库产品的核心技术。
高校作为人才培养的重要基地，肩负着为国家培养各类人才的使命。撰写本书的另一个重要目的是为计算机科学与技术领域培养既能够掌握数据库基础理论知识又能够熟知国际先进数据库产品的高端数据库技术人才。本书的多位作者分别来自高校和企业，他们既具有多年数据库领域的教学和科研工作经历，又长期追踪国际先进的数据库产品，具有丰富的数据库产品研发经验。因此，本书将对数据库领域人才的培养起到重要的作用。
本书在系统介绍数据库知识的基础上，结合GBase 8t产品实例，深入剖析了商业数据库的架构、核心技术点，帮助读者学以致用。同时，本书通过理论结合实践，讲述了GBase 8t产品的使用实战，通过实战操作练习，深入掌握数据库技术在实际商业应用中的部署、安装、日常管理、性能优化、高可用方案的部署等实战技能。
南开大学袁晓洁教授和南大通用孙国荣负责本书的策划和编写，南开大学张莹和南大通用陈文亭、武新为主要编写者并负责全书的统稿工作。相关章节的撰写和实验由廖爱福、赵益、刘冠举、陈振、张海威、田源、赵雪、王超、蔡祥睿、张欢、靳思萌、解晓芳、杨志帆和于漫完成。
本书导读
本书由基础篇、进阶篇和实战篇构成。基础篇讲解数据库的基本概念和基础理论；进阶篇以GBase 8t为例深入剖析数据库的核心技术；实战篇则从GBase 8t的实际应用和操作方面帮助读者掌握数据库产品的使用技能。通过本书，读者既可以掌握数据库的基本理论知识，也可以将GBase 8t作为基础进行数据库系统的应用，理论结合实践，深入理解和掌握数据库技术。
第1章为数据库系统概述，讲述了数据管理技术的历史发展过程及数据库新技术的发展方向，涉及数据库基础理论、数据模型理论、数据库管理系统的基本概念，包括存储管理、数据语言、事务管理、并发操作和数据库恢复。
第2章阐述关系数据模型的基础理论，介绍了关系数据模型，用“关系”这一种数据结构来表示实体和联系；数据完整性约束，包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性；关系代数的基本运算，关系模型中数据操作的代数结构。
第3章为事务型数据库设计概述，介绍了数据库的设计方法和过程：讲解概念模型设计，即实体-联系模型设计以及关系模型设计和存储结构设计等；讨论数据库规范化设计的必要性；介绍关系的范式理论，包括第一范式（1NF）、第三范式（3NF）、BCNF（Boyce-Codd NF）。
第4章讲解GBase 8t的使用基础，介绍了SQL语言概述、数据库逻辑设计、数据查询及操作功能、视图、用户自定义存储过程、函数和触发器。
第5章讲解GBase 8t安全技术，介绍了与GBase 8t安全相关的功能，包括身份认证、角色与权限划分、三权分立、基于标签的访问控制、审计功能及实践。
第6章讲解GBase 8t体系架构，介绍了GBase 8t总体架构、多线程结构数据库服务器、共享内存结构、存储结构、客户端-服务器通信、Check Point（检查点）等重要知识点。
第7章讲解GBase 8t系统管理，介绍了GBase 8t数据库的基本管理，包括数据库日志管理、数据库启动与关闭、数据库参数管理、数据库空间管理、数据库CPU管理、数据库内存管理、数据库网络连接管理、如何通过SQL API管理数据库、数据库监控方法和工具、数据导入导出工具，并重点介绍了高性能数据导入导出工具——外部表。
第8章讲解GBase 8t索引，从索引的基本概念开始，介绍了索引的理论基础知识，并深入阐述了索引的内部存储结构，并从实际使用出发，介绍了GBase 8t索引的类型及使用。
第9章讲解GBase 8t查询处理和优化，介绍了查询处理过程、执行计划的选择、GBase 8t分布式查询处理及优化方法、GBase 8t查看执行计划的方法，并通过示例讲述了GBase 8t SQL优化。
第10章讲解GBase 8t的并发控制。从理论上介绍了事务和并发事务的概念，并介绍了GBase 8t的锁机制，重点讲解了隔离级别的使用，包括Dirty Read、Committed Read、Last Committed、Repeatable Read、Cursor Stability、For Update。
第11章讲解GBase 8t数据库备份与恢复，从概念和理论上讲述了数据库备份与恢复；结合GBase 8t阐述了备份与恢复的实际使用，介绍了备份与恢复工具ontape、onbar的使用方法。
第12章讲解GBase 8t的高级功能，介绍了GBase 8t的几个重要高级功能：并行机制、分片表、时间序列、数据仓库加速器。
第13章讲解GBase 8t的安装部署，通过实际操作演示说明了GBase 8t的安装部署和简单管理工作，包括安装、实例初始化、空间管理、应用开发入门等。
第14章讲解GBase 8t的管理工具OAT，介绍了图形化管理工具OAT，由于OAT是一个图形化管理工具，简单易用，所以本书没有用太多篇幅来说明。
第15章讲解GBase 8t的高级功能及实践，重点介绍了GBase 8t的几个非常重要的高级功能的使用方法，从实战角度详细说明了这些功能的使用方法和技巧：GBase 8t高可用集群方案，包括SDS、HDR、RSS的部署；时间序列TimeSeries实践，讲述了时间序列功能的应用开发；数据仓库加速器（IWA），通过示例说明了IWA的安装部署到数据集市的加速使用；数据压缩，介绍了数据压缩功能的算法和实际压缩操作说明。

基础篇
第1章数据库系统概述／2
1.1 数据管理技术的发展历史／2
1.1.1 数据管理／2
1.1.2 数据库的诞生与发展／4
1.1.3 在Web上实现电子商务／5
1.1.4 数据库与信息检索／6
1.2 数据库方法的特征／7
1.2.1 数据库系统的自描述性／7
1.2.2 数据抽象与独立性／7
1.2.3 支持数据的多视图／8
1.2.4 数据共享与多用户事务处理／9
1.3 数据模型／10
1.3.1 基于对象的逻辑模型／10
1.3.2 基于记录的逻辑模型／10
1.3.3 物理数据模型／11
1.3.4 实例和模式／13
1.4 数据库管理系统／13
1.4.1 存储管理／14
1.4.2 数据语言／15
1.4.3 事务管理／15
1.4.4 并发操作／16
1.4.5 数据库恢复／17
1.5 数据库新技术发展／17
1.5.1 半结构化数据管理与非结构化数据管理／18
1.5.2 key-value数据库／19
1.5.3 OldSQL、NoSQL与NewSQL／20
1.6 本章小结／21
第2章关系数据库／22
2.1 关系数据模型／22
2.1.1 关系数据模型的结构／23
2.1.2 关系模式／24
2.1.3 关系的键／25
2.2　完整性约束／26
2.2.1 实体完整性／26
2.2.2 参照完整性／27
2.2.3 用户定义完整性／28
2.3 关系代数／29
2.3.1 关系代数的基本运算／30
2.3.2 附加的关系代数运算／35
2.4　本章小结／38
第3章事务型数据库设计／40
3.1 事务型数据库设计概述／40
3.1.1 数据库设计的任务和特点／40
3.1.2 数据库设计的方法和步骤／41
3.2 概念模型设计／42
3.2.1 实体-联系模型建模／43
3.2.2 E-R模型转换为关系模型／47
3.2.3 E-R模型在工程中的应用／48
3.3 数据库规范化设计的必要性／50
3.3.1 数据库设计中的问题／50
3.3.2 好的关系设计的特点／52
3.3.3 关系模式的规范化／53
3.4 关系范式／55
3.4.1 函数依赖／55
3.4.2 关系模式的键／56
3.4.3 关系的范式（Boyce-Codd NF）／56
3.4.4 多值依赖与第四范式（4NF）／59
3.4.5 关系模式的分解／62
3.5 本章小结／67
第4章 GBase 8t使用基础／68
4.1 GBase 8t SQL语言概述／68
4.1.1 GBase 8t SQL语言的特点／68
4.1.2 GBase 8t中SQL的组成／69
4.1.3 对三级模式的支持／70
4.2 GBase 8t数据库逻辑设计／70
4.2.1 数据库的创建／73
4.2.2 表的定义／74
4.2.3 GBase 8t 数据类型／78
4.3 GBase 8t数据查询功能／80
4.3.1 单表查询／86
4.3.2 连接查询／87
4.3.3 嵌套查询／91
4.3.4 集合查询／95
4.3.5 高级查询／96
4.3.6 内置函数大全／97
4.4 GBase 8t数据更新功能／99
4.4.1 插入数据／99
4.4.2 修改数据／101
4.4.3 删除数据／102
4.4.4 清空表数据／103
4.4.5 Merge语句／103
4.5 数据视图／104
4.5.1 视图的作用／104
4.5.2 定义视图／105
4.5.3 查询视图／107
4.5.4 修改视图／107
4.6 GBase 8t数据索引／108
4.6.1 索引的建立／108
4.6.2 索引的删除／109
4.7 GBase 8t自定义存储过程和函数／109
4.7.1 存储过程的优点／109
4.7.2 存储过程及函数的语法结构／110
4.7.3 创建存储过程及函数示例／113
4.8 GBase 8t触发器／114
4.8.1 触发器的优点／115
4.8.2 触发器的三要素／115
4.8.3 触发器的创建／115
4.8.4 触发器的修改与删除／118
4.9 本章小结／118
第5章 GBase 8t安全技术／120
5.1 身份认证／120
5.1.1 用户标识与鉴别／121
5.1.2 GBase 8t身份验证／122
5.2 角色与权限划分／129
5.2.1 角色／129
5.2.2 数据权限／131
5.2.3 三权分立／134
5.3 访问控制／136
5.3.1 访问控制概述／136
5.3.2 GBase 8t基于标签的访问控制／137
5.4 审计／142
5.4.1 审计概述／142
5.4.2 GBase 8t审计实现／143
5.5 本章小结／149
进阶篇
第6章 GBase 8t体系架构／152
6.1 GBase 8t总体架构／152
6.2 多线程结构／153
6.2.1 基于进程的数据库服务器／153
6.2.2 GBase 8t动态可扩展架构DSA／154
6.2.3 高度并行机制／154
6.2.4 常见CPU VP／156
6.2.5 常见线程／157
6.3 共享内存结构／158
6.3.1 共享内存的组成／159
6.3.2 共享内存管理／165
6.4 存储结构／173
6.4.1 物理存储单元／174
6.4.2 逻辑存储单元／179
6.4.3 大对象存储／181
6.4.4 GBase 8t存储限制的情况／184
6.5 客户端与服务器的通信／185
6.6 Checkpoint——检查点／188
6.6.1 Checkpoint基本概念／188
6.6.2 Non-blocking Checkpoint简介／189
6.6.3 Checkpoint触发事件／190
6.7 本章小结／192
第7章 GBase 8t系统管理／193
7.1 数据库日志管理／193
7.1.1 逻辑日志／193
7.1.2 逻辑日志管理／195
7.1.3 物理日志／198
7.1.4 物理日志管理／199
7.2 数据库启动与关闭／200
7.2.1 数据库运行模式／200
7.2.2 数据库运行模式切换／201
7.3 快速恢复／202
7.3.1 物理恢复／202
7.3.2 逻辑恢复／203
7.3.3 快速恢复示例／203
7.4 数据库参数管理／205
7.4.1 参数文件管理／205
7.4.2 动态设置／205
7.5 数据库空间管理／205
7.5.1 创建dbspace／205
7.5.2 删除dbspace／206
7.5.3 为dbspace增加chunk／206
7.5.4 从dbspace删除chunk／207
7.6 数据库CPU管理／207
7.6.1 配置数据库虚拟处理器／207
7.6.2 监控数据库线程状态／208
7.7 数据库内存管理／209
7.7.1 数据库常驻内存段／209
7.7.2 数据库虚拟内存段／210
7.7.3 数据库消息段／210
7.8 数据库网络连接管理／210
7.8.1 数据库网络配置／210
7.8.2 数据库网络监控／211
7.9 通过SQL API管理数据库／211
7.10 数据库监控／212
7.10.1 通过OAT监控数据库／212
7.10.2 通过SMI（System Monitor Interface）监控数据库／212
7.10.3 通过onstat命令监控数据库／229
7.11 数据导入和导出／231
7.11.1 unload/load／231
7.11.2 高性能加载／232
7.11.3 DBLOAD／234
7.11.4 dbexport/dbimport／235
7.11.5 外部表／237
7.12 本章小结／245
第8章 GBase 8t索引／246
8.1 索引的基本概念／246
8.2 索引的结构／248
8.2.1 B+树／248
8.2.2 R树／251
8.3 索引的类型及使用／253
8.3.1 创建索引／253
8.3.2 唯一索引／255
8.3.3 复合索引／256
8.3.4 函数索引／258
8.3.5 聚簇索引／261
8.3.6 填充因子／262
8.3.7 索引分片／263
8.4 索引的存储与开销／269
8.4.1 索引的物理存储结构／269
8.4.2 索引的空间计算／272
8.4.3 索引的开销／276
8.5 索引的创建、管理与维护／277
8.5.1 创建索引的原则与实践／277
8.5.2 索引的管理／279
8.5.3 索引的维护／280
8.5.4 在线创建、删除索引／281
8.5.5 提高创建索引的速度／283
8.6 本章小结／284
第9章 GBase 8t查询处理和优化／286
9.1 查询处理／286
9.1.1 概述／286
9.1.2 查询代价的度量／288
9.1.3 选择运算／289
9.1.4 排序／290
9.1.5 连接运算／291
9.1.6 总结／296
9.2 查询优化基础／296
9.2.1 概述／297
9.2.2 关系表达式的转换／298
9.2.3 对表达式结果集大小的估计／302
9.2.4 执行计划选择／305
9.3 GBase 8t分布式查询处理／316
9.4 GBase 8t查看执行计划／318
9.4.1 GBase 8t执行计划基础／318
9.4.2 Set explain on／321
9.4.3 ifx_explain／322
9.4.4 Server Studio工具查看执行计划／323
9.4.5 客户端自定义方法查看执行计划／323
9.5 GBase 8t SQL优化实战／324
9.5.1 正确使用索引／324
9.5.2 like／324
9.5.3 分页First m skip n／325
9.5.4 避免嵌套查询／326
9.5.5 一些SQL技巧及注意问题／326
9.5.6 Light Scan／327
9.5.7 Light Append／328
9.5.8 优化器提示指令／329
9.5.9 SQL-Tracing 最佳实践／332
第10章 GBase 8t并发控制／336
10.1 并发事务／336
10.1.1 事务的概念（Transaction）／336
10.1.2 事务的特性／337
10.1.3 并发事务的调度／338
10.2 封锁／343
10.2.1 封锁的基本概念／343
10.2.2 封锁粒度／345
10.2.3 封锁产生的问题／347
10.2.4 GBase 8t活锁、死锁问题的解决方法／348
10.3 GBase 8t锁演示／350
10.3.1 锁的设置／350
10.3.2 行级锁／351
10.3.3 Index-key锁／352
10.3.4 页级锁／354
10.3.5 监控锁的使用／355
10.4 隔离级别／357
10.4.1 并行操作的问题／357
10.4.2 GBase 8t隔离级别／358
10.4.3 如何选择合理的隔离级别／361
10.4.4 默认的隔离级别／363
10.5 GBase 8t 隔离级别演示／364
10.5.1 Dirty Read（脏读）／364
10.5.2 Committed Read（提交读）／365
10.5.3 Last Committed Read（最后提交读）／367
10.5.4 Cursor Stability（游标读）／369
10.5.5 Repeatable Read（可重复读）／370
10.5.6 保持锁——For Update／371
10.6 本章小结／372
第11章 GBase 8t数据库备份与恢复／373
11.1 数据库故障分类／373
11.1.1 事务故障／373
11.1.2 系统故障／374
11.1.3 介质故障／374
11.1.4 计算机病毒／374
11.2 数据库备份／374
11.2.1 数据库备份／374
11.2.2 使用备份和日志恢复／376
11.2.3 数据库镜像／376
11.3 GBase 8t备份和恢复／377
11.3.1 GBase 8t备份／377
11.3.2 备份创建／378
11.3.3 逻辑日志备份／379
11.3.4 大对象和日志备份／379
11.3.5 智能大对象备份／380
11.3.6 智能大对象恢复／380
11.3.7 物理恢复和逻辑恢复／381
11.3.8 冷恢复和热恢复／381
11.3.9 日志抢救／382
11.4 ontape备份及恢复／382
11.4.1 指定备份设备／383
11.4.2 ontape命令／384
11.4.3 数据备份／384
11.4.4 备份操作／385
11.4.5 修改日志方式／385
11.4.6 备份逻辑日志／386
11.4.7 热恢复操作／386
11.4.8 冷恢复／387
11.4.9 STDIO／389
11.4.10 使用外部的备份和恢复功能／390
11.4.11 表级恢复（Table-Level Restore，TLR）／390
11.5 onbar备份及恢复／392
11.5.1 onbar设置步骤／392
11.5.2 配置存储管理器／392
11.5.3 onbar配置参数／393
11.5.4 onbar备份命令／394
11.5.5 onbar恢复命令／395
11.5.6 ontape及onbar比较／396
11.5.7 onbar备份与恢复实践／398
11.6 本章小结／401
第12章 GBase 8t高级功能／403
12.1 并行机制／403
12.1.1 PDQ的基本概念／403
12.1.2 并行查询／404
12.1.3 并行DML／405
12.1.4 如何配置和正确使用PDQ／405
12.2 分片表／408
12.2.1 分片的概念／408
12.2.2 分片的优缺点／409
12.2.3 分片方式／410
12.2.4 分片表的索引／415
12.2.5 分片表管理／420
12.2.6 分片表的性能／425
12.2.7 分片表的其他知识点／430
12.3 时间序列／432
12.3.1 时间序列的概念介绍／432
12.3.2 TimeSeries概念／433
12.3.3 时间序列数据存储模型／433
12.3.4 TimeSeries内部结构／435
12.3.5 TimeSeries功能／436
12.3.6 TimeSeries存储规划／436
12.4 数据仓库加速器／437
12.4.1 数据仓库加速器介绍／437
12.4.2 数据仓库加速器架构组件／439
12.4.3 数据仓库加速器关键技术／440
12.5 本章小结／442
实战篇
第13章 GBase 8t安装部署／444
13.1 单机安装和配置／444
13.1.1 数据库安装前的准备／444
13.1.2 GBase 8t Server数据库安装步骤／445
13.1.3 GBase 8t csdk安装／450
13.1.4 GBase 8t数据库初始化／454
13.2 数据库空间管理／454
13.2.1 创建dbspace／454
13.2.2 添加逻辑日志/物理日志／455
13.2.3 创建数据库／456
13.2.4 数据库基本管理／456
13.3 GBase 8t字符集设置／457
13.3.1 字符集概述／457
13.3.2 GLS字符集工作原理／458
13.3.3 设置字符集／461
13.3.4 常见字符集设置的问题／463
13.3.5 时间格式问题／464
13.3.6 字符集设置实践／465
13.4 应用开发示例／467
13.4.1 ESQL/C应用开发／467
13.4.2 JDBC应用开发／469
13.4.3 .NET应用开发／472
第14章 GBase 8t管理工具OAT／476
14.1 OAT配置／476
14.1.1 OAT安装／476
14.1.2 OAT启动／476
14.2 OAT功能介绍／477
第15章 GBase 8t的高级功能及实践／479
15.1 GBase 8t高可用集群方案／479
15.1.1 部署SDS／480
15.1.2 部署HDR／496
15.1.3 部署RSS／506
15.2 时间序列（TimeSeries）实践／508
15.2.1 定义日历／508
15.2.2 定义时间序列类型／509
15.2.3 创建时间序列表／509
15.2.4 创建容器／510
15.2.5 创建容器池／510
15.2.6 初始化基本数据／511
15.2.7 导入数据／511
15.2.8 时间序列部分高级功能及使用／512
15.3 数据仓库加速器（IWA）／530
15.3.1 IWA的相关知识点／530
15.3.2 IWA安装／532
15.3.3 准备GBase 8t实例及测试数据／534
15.3.4 使用IWA加速SQL查询／539
15.4 数据压缩／542
15.4.1 数据压缩的必要性／542
15.4.2 数据压缩的原理／543
15.4.3 数据压缩的操作／543
15.4.4 对分片表的分片进行压缩／544