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数据库管理与应用：从基础到精通 本书聚焦于现代企业级数据库系统的核心原理、设计、实施与优化，内容涵盖关系型数据库理论、主流数据库系统的管理维护、高性能数据处理技术，以及面向业务场景的数据库应用开发。 --- 第一部分：数据库系统基础理论与设计（约400字） 第1章：数据模型与关系代数基础 本章深入剖析了数据模型的演进，重点讲解了关系模型的理论基础，包括元组、域、关系、完整性约束（实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性）的严格定义。我们将详述关系代数的核心运算（选择、投影、连接、并、差、笛卡尔积）及其在数据查询中的应用。通过大量实例，阐明如何将实际业务需求转化为精确的代数表达式，为后续的SQL语言学习奠定坚实的逻辑基础。同时，介绍实体-关系（E-R）模型的构建方法，学习如何将现实世界的概念模型转化为逻辑模型。 第2章：规范化理论与数据库设计 数据库设计是构建高效、稳定系统的关键步骤。本章详细阐述了数据库规范化的目的、意义及不同范式（1NF、2NF、3NF、BCNF）的判定标准和分解算法。我们将重点分析函数依赖的发现与闭包计算，指导读者如何识别冗余数据和更新异常。本书强调，规范化并非盲目追求高范式，而是要在数据冗余和查询性能之间取得平衡。同时，介绍自顶向下和自底向上的数据库设计方法论，以及数据字典和元数据管理的重要性。 第3章：事务管理与并发控制 理解事务是掌握任何数据库系统的核心。本章系统讲解了事务的ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的内涵与实现机制。重点阐述了并发控制的必要性，并深入剖析了主要的隔离级别（读未提交、读已提交、可重复读、串行化）对系统行为的影响。我们将详细解析基于锁的并发控制协议，包括两阶段锁定（2PL）及其改进，以及乐观并发控制策略。此外，还将探讨死锁的检测、预防和解除机制。 --- 第二部分：主流数据库管理与运维实务（约600字） 第4章：高性能查询优化技术 查询性能是衡量数据库系统效率的关键指标。本章聚焦于查询优化器的内部工作原理，包括优化器的种类（基于规则和基于成本）。我们将详细解析查询执行计划的生成过程，包括如何评估连接操作的代价（嵌套循环、哈希连接、合并连接）和数据访问路径（全表扫描、索引扫描、集群扫描）。读者将学习如何利用执行计划分析工具，识别性能瓶颈，并通过重写SQL语句、创建合适的索引、调整统计信息等手段，实现查询性能的显著提升。 第5章：索引结构与高级检索 索引是加速数据检索的基石。本章不仅介绍B+树索引的结构和工作原理，还将扩展讨论更高级的索引类型，如位图索引、函数索引、全文索引和空间索引。重点分析了聚簇索引与非聚簇索引的区别及其对数据存储和查询性能的具体影响。我们将提供实践指导，说明如何根据查询模式（等值查询、范围查询、排序需求）设计复合索引的最佳实践，以及索引维护和碎片整理的策略。 第6章：数据备份、恢复与高可用性 数据安全是数据库运维的生命线。本章详细介绍了企业级数据库的备份策略，包括全量备份、差异备份和增量备份的适用场景及流程。深入讲解了不同恢复模型（简单、完整、大日志）下的恢复操作，特别是时间点恢复（PITR）的实现步骤。此外，本部分将介绍高可用性（HA）和灾难恢复（DR）的解决方案，如数据库镜像、故障转移集群实例（Failover Clustering）或Always On技术的基本架构与配置要点，确保系统在面对硬件或软件故障时能够快速恢复服务。 第7章：存储与性能调优实战 本章将目光投向物理存储层面。介绍数据库文件结构（如数据页、事务日志文件）的布局和管理，包括文件组的划分和I/O性能的优化。我们将探讨如何通过调整内存配置参数，如缓冲池大小、工作内存，来最大化缓存命中率。调优实践部分将涵盖操作系统层面对I/O子系统的优化建议，以及如何监控关键性能计数器（如锁等待、缓存命中率、I/O延迟）以持续保持数据库系统的最佳运行状态。 --- 第三部分：数据库应用开发与高级特性（约500字） 第8章：高级SQL编程与存储过程 本章超越基础的CRUD操作，专注于提升SQL的应用深度。内容包括窗口函数（Window Functions）在复杂报表生成中的应用、公用表表达式（CTE）的结构化查询优势，以及递归查询的实现。随后，我们将系统讲解存储过程（Stored Procedures）、用户定义函数（UDF）和触发器（Triggers）的编写、调试和部署。重点讨论存储逻辑的封装、性能优势以及如何有效管理和版本控制数据库代码对象。 第9章：数据集成与数据仓库基础 在数据驱动的时代，数据集成能力至关重要。本章介绍数据库之间数据迁移和同步的技术，包括导入/导出工具的使用。随后，本书转向数据仓库（DW）的概念，解释OLAP与OLTP系统的区别。我们将介绍维度建模的基本方法，包括星型模型和雪花模型的构建，以及事实表和维表的选择标准，为构建高效的分析型数据库环境打下基础。 第10章：安全模型与权限管理 数据库安全需要多层次的防护。本章详细解析了基于角色的安全模型（RBAC）的实施细节。内容涵盖用户和角色创建、权限的最小化授权原则，以及如何精细控制对数据库对象（表、视图、存储过程）的访问权限。此外，还将介绍数据加密技术在静态数据（Data at Rest）和传输中数据（Data in Transit）中的应用，确保敏感信息的安全合规性。 第11章：NoSQL与未来趋势概述 为使读者具备前瞻性视野，本章简要概述了非关系型数据库（NoSQL）的兴起背景及其核心模型（键值存储、文档型、列族型、图数据库）。通过对比关系型数据库与NoSQL数据库的适用场景，帮助读者理解何时应选择传统RDBMS，何时应考虑新的数据存储范式。最后，对云计算环境下的数据库服务（DBaaS）的发展趋势进行探讨。 --- 本书适合对象： 具备基础编程能力，希望系统学习数据库设计、管理和应用开发的技术人员、系统管理员、初级或中级数据库开发工程师。通过本书的学习，读者将能够独立设计、部署、维护和优化企业级关系型数据库系统，并能高效地利用数据库技术解决复杂的业务问题。
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前言第一部分 Microsoft
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