新型数据库系统：原理、架构与实践

数据库技术自从上世纪60年代诞生以来，经历了网状数据库、层次数据库等发展阶段，zui终在80年代确立了关系数据库技术的主导地位。关系数据库技术经过几十年的发展，在各行各业都取得了巨大的成功。但是，进入21世纪后，随着互联网、物联网、云计算等技术的快速发展，传统的关系数据库技术由于在可扩展性、灵活性等方面存在的不足，难以支持层出不穷的新型应用。在此背景下，键值数据库、文档数据库、列存储数据库、图数据库等新型数据库技术因运而生。本书与现有的介绍关系数据库技术为主的书籍不同，重点介绍当前数据库领域中出现的各类新型数据库系统的概念、基础理论、关键技术以及典型应用。在理论方面，本书除了介绍各类新型数据库系统中基本的理论和原理之外，还将侧重于对这些理论的研究背景和动机进行讨论，使读者能够了解新型数据库系统在设计上的先进性，并通过与成熟的关系数据库技术的对比，明了新型数据库技术的应用方向以及存在的局限性。在应用方面，本书将侧重与实际软件工程相结合，通过实际的应用示例介绍各类新型数据库系统在实际应用中的使用方法和流程，使读者能够真正做到学以致用。

金培权，男，1975年出生，博士，中国科学技术大学计算机科学与技术学院副教授，计算机应用研究室主任，IEEE和ACM会员，中国计算机学会高级会员、数据库专委会委员、大数据专家委员会通讯委员。2003年获中国科学技术大学计算机软件与理论博士学位，2003年9月至2005年8月在中国科学技术大学信息与通信工程博士后流动站从事博士后工作。2009年作为访问学者在德国University of Kaiserslautern进行合作研究，2014年－2015年在丹麦Aalborg University从事合作研究。目前主要研究方向为数据库系统及应用，重点是面向新型存储的数据库技术、时空数据库技术以及Web信息抽取与检索。近年来主持了国家自然科学基金项目（5项）、国家863项目（2项）、国家重点研发计划、国防创新特区项目、中科院创新基金等纵向课题以及华为科技基金、华为创新研究计划等多项企业合作项目。近几年在TKDE、VLDBJ、TPDS、WWW、ICDE等国内外期刊和会议上发表论文八十余篇，其中CCF A类论文十多篇，CCF B类论文二十多篇。目前任IJSWIS等多个SCI期刊的编委，多次担任国内外各类会议的程序委员会主席、系统演示主席等，长期担任十多个CCF推荐A、B、C类会议的程序委员会委员。

CONTENTS<br />目　　录<br />前言<br />第1章　绪论　1<br />1.1　数据库系统的相关概念　1<br />1.2　数据库技术的发展回顾　7<br />1.3　新型数据库应用的发展　10<br />1.4　关系数据库技术的局限性　13<br />1.5　新型数据库技术　15<br />本章小结　16<br />第2章　关系数据库技术回顾　17<br />2.1　关系数据模型　17<br />2.2　数据库体系结构　25<br />2.3　结构化查询语言　28<br />2.4　关系数据库的设计　32<br />本章小结　36<br />第3章　新型数据库技术概述　37<br />3.1　新型数据库技术兴起的原因　37<br />3.2　新型数据库技术的类型　49<br />3.3　新型数据库技术的分布式系统<br />基础　61<br />本章小结　66<br />第4章　键值数据库技术　67<br />4.1　键值数据库技术概述　67<br />4.2　键值数据库的数据模型　68<br />4.3　键值数据库的数据操作　69<br />4.4　键值数据库的系统架构　70<br />4.5　键值数据库的访问接口　78<br />4.6　典型的键值数据库系统　78<br />4.7　键值数据库使用示例　80<br />本章小结　84<br />第5章　文档数据库技术　85<br />5.1　文档数据库技术概述　85<br />5.2　文档数据库的数据模型　86<br />5.3　文档数据库的数据操作　89<br />5.4　文档数据库的系统架构　91<br />5.5　文档数据库的访问接口　93<br />5.6　典型的文档数据库系统　93<br />5.7　文档数据库使用示例　95<br />本章小结　100<br />第6章　列族数据库技术　101<br />6.1　列族数据库技术概述　101<br />6.2　列族数据库的数据模型　103<br />6.3　列族数据库的数据操作　105<br />6.4　列族数据库的系统架构　106<br />6.5　列族数据库的访问接口　108<br />6.6　典型的列族数据库系统　109<br />6.7　列族数据库使用示例　111<br />本章小结　114<br />第7章　图数据库技术　115<br />7.1　图数据库技术概述　115<br />7.2　图数据库的数据模型　116<br />7.3　图数据库的数据操作　118<br />7.4　图数据库的系统架构　120<br />7.5　图数据库的访问接口　122<br />7.6　典型的图数据库系统　123<br />7.7　图数据库使用示例　125<br />本章小结　134<br />第8章　云数据库技术　135<br />8.1　云数据库技术概述　135<br />8.2　云数据库的核心技术　142<br />8.3　云数据库的系统架构　144<br />8.4　云数据库的使用场景　148<br />8.5　典型的云数据库系统　150<br />8.6　云数据库使用示例　152<br />本章小结　158<br />第9章　时序数据库技术　159<br />9.1　时序数据库技术概述　159<br />9.2　时序数据库的核心技术　161<br />9.3　典型的时序数据库系统　166<br />9.4　InfluxDB　171<br />9.5　时序数据库使用示例　175<br />本章小结　178<br />第10章　内存数据库技术　179<br />10.1　内存数据库技术概述　179<br />10.2　内存数据库的系统架构　182<br />10.3　内存数据库的核心技术　183<br />10.4　典型的内存数据库系统　188<br />10.5　内存数据库使用示例　191<br />本章小结　195<br />第11章　时空数据库技术　196<br />11.1　时空数据库技术概述　196<br />11.2　时空数据的语义　199<br />11.3　时空数据模型　211<br />11.4　时空数据库查询语言　217<br />11.5　时空数据库管理系统的实现<br />技术　222<br />11.6　时空数据库使用示例　229<br />本章小结　233<br />第12章　智能化数据库技术　234<br />12.1　智能化数据库技术概述　234<br />12.2　智能化数据库技术的特点　236<br />12.3　智能化数据库技术的挑战　238<br />12.4　智能化数据库的核心技术　241<br />12.5　智能化数据库技术的发展<br />趋势　244<br />本章小结　245<br />第13章　挑战与展望　246<br />13.1　挑战　246<br />13.2　展望　248<br />本章小结　249<br />参考文献　250