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摘要： 近年来,数据库系统为了应对新应用和新数据类型对数据管理与分析提出的全新挑战,产生了一系列新的发展趋势,包括:(1)在数据管理方面,计算机硬件的创新与人工智能技术的深入为数据库系统带来了全新的发展机会,而伸缩性、容错性、可扩展性等应用需求又给数据管理带来了全新的挑战;(2)在数据分析方面,数据量的剧增、数据类型的异构与应用需求的多样对数据库系统的分析能力与性能提出了更高的要求;(3)在数据安全方面,多方安全计算、联邦学习等应用和需求的变化给数据库安全与隐私保护技术带来了全新的课题.因此,需要利用和发展现有的数据库理论,构建形成新的技术和系统经验.本专题立足于数据库系统核心技术,探讨在大数据环境下数据库与数据管理技术的新发展与新趋势,特别是聚焦如何利用数据管理技术的深厚理论积淀和丰富技术成果,促进数据库新型技术的发展,解决遇到的各类与管理、分析、安全相关的痛点、难点问题.本专题重点关注具有创新性和突破性的高水平研究成果,探讨相关基础理论、关键技术,以及在系统研发过程中关于系统设计原理、范式、架构、经验等方面的实质性进展,探讨其在相关产业和领域的应用前景.

关键词： SQLite   可信执行环境   嵌入式系统   数据安全  

摘要： 随着物联网逐步走向智能化,SQLite作为嵌入式系统广泛使用的轻量级数据库,其关于数据安全保护的缺陷也日益突出。常用的安全技术手段往往采用加密算法对数据库进行加密,但此类方式无法保证数据在内存中动态处理过程的安全性,潜在的安全问题依然会导致隐私数据的泄露;而配合可信执行环境的安全机制虽然可以进一步提升SQLite的安全性,然而过度的安全设计往往导致SQLite的性能大打折扣。为此,本文基于可行执行环境Keystone的资源隔离机制,设计并实现了一个符合嵌入式应用场景对安全,性能等需求的可信安全SQLite数据库系统,以保护用户隐私数据的存储和处理过程。 系统设计上,本文首先在原始的SQLite上扩展了认证加密算法AES-GCM用于保护数据静态存储时的机密性和完整性。为了进一步提高系统的安全性,本文结合了可信执行环境Keystone提供的远程认证和内存隔离机制,为系统提供了程序的身份真实性认证和处理重要数据的安全环境。结合RISC-V的PMP机制所带来的内存优势,本文还介绍了SQLite处于IN-MEMORY及TEMPDB模式与Keystone相结合的系统设计以应对实时任务中性能不足的缺陷。 为了同时满足系统的安全性和实用性,本文提出了一种结合缓存机制的MT(Merkle Tree)算法,有效减少可信空间中的内存需求并提高了系统的数据采集性能。此外,为了减少MT扩充的时间开销,本文提出了一种约定式的MT扩充协议,在不破坏安全性的前提下避免了该过程中用户与系统之间的通信开销。 本文利用QEMU搭建了以RISC-V架构为基础的虚拟平台,在该平台上完成了系统的性能测试,其中包括数据查询和插入以及MT扩充的执行时间开销。测试结果表明,系统在TPC-H测试基准中数据查询性能仅比扩展加密后的SQLite平均高出了11%,而系统在IN-MEMORY及TEMPDB模式下的查询能力,数据插入和MT扩充测试上都表现出较好的性能。最后根据系统的具体执行流程证明了系统安全性。

关键词： 关系数据库系统 高等学校 教材  

ISBN: (纸本)9787302601203

摘要： 本书系统地介绍了数据库系统的基本原理、设计与安全。全书内容如下: 第1～4章介绍数据库的基本概念、关系模型、关系代数、SQL语句和数据库编程；第5章和第6章介绍关系规范化理论和数据库设计的详细步骤，并以一个图书管理系统的实例详细说明数据库设计的过程；第7～9章介绍数据库安全技术，包括外围安全措施、内在安全机制和数据并发控制与恢复技术。本书具有较好的系统性、逻辑性和实用性。全书以一个完整的教务管理系统数据库为例，阐明了数据库的创建（设计）与应用（SQL操作）的整个生命周期，并使用当前最为流行的MySQL数据库为实验平台加以实现，具有较强的实操性。本书可作为高等院校本科计算机各专业以及信息类、电子类等专业数据库课程的教材，也适合数据库开发和应用的研究人员及工程技术人员阅读与参考。本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。

关键词： 持久内存   键值存储   数据库系统   多版本并发控制  

摘要： 以CockroachDB为代表的数据库系统广泛应用于电子交易、搜索服务等在线事务处理场景，通过并发事务控制及持久化机制确保了事务的正确运行。持久内存(PMem)作为一种新存储介质，可提供比磁盘更快的持久化存储，以及类似传统内存的字节寻址特性，可以有效提高数据库系统并发控制的持久化性能。当前针对PMem实现了高效的数据结构与存储系统，改善了PMem的性能瓶颈，但仍存在以下问题:(1)面向PMem的优化工作仍存在性能缺陷，未能针对特定场景特征进行优化、缺乏适用于并发控制场景的针对性优化工作。例如未能有效解决PMem顺序存储产生的空间管理问题，以及索引结构存在性能不佳、不支持范围查询的问题。(2)当前的数据库并发控制系统尚未支持PMem与磁盘并存的存储架构，使得面向PMem的通用优化工作无法直接应用于并发控制系统中。　　为了应对上述问题和挑战，本文根据PMem读写特性设计了优化的键值存储结构，并将其应用于CockroachDB多版本并发控制系统中。具体内容如下:(1)针对PMem存储特性设计了专用的数据结构与存储引擎。利用地址对齐的块式存储对PMem进行顺序读写，并引入freelist进行碎片管理;利用DRAM内的改进基数树实现键值对的有序索引，支持数据库系统的范围查询操作。(2)针对CockroachDB的多版本并发控制系统设计了新的持久化机制，选取意向作为PMem持久存储的对象，对意向进行重新设计以适应于PMem临时存储，并改进了相应读写操作的执行逻辑;对改进的CockroachDB并发事务控制系统进行了性能测试。针对改版后的并发控制系统测试结果表明，与完全运行在固态硬盘上的原版系统相比，本文的方法能够在并发插入场景下降低46％的事务执行延迟、在读写混合场景下降低55％的事务执行延迟。

关键词： 知识链   数据分析   开放性测试  

摘要： 《数据库系统原理》是一门理论与实践相结合的课程,在专业课程体系中占据核心基础地位。然而在以往的课程教学设计中,缺乏将理论与实践有机衔接的场景和综合实验。文章基于知识链理论构建了《数据库系统原理》课程知识链,并据此设计各知识链对应的教学环节,在教学环节中突出了开放性测试应用。结果表明,基于知识链构建的教学设计,有效地促进了理论和实践知识的衔接,通过开放性测试加深学生数据协作分析的能力。

关键词： 课程思政   数据库系统   混合式教学  

摘要： 数据库系统是高校计算机类及相关专业的专业基础课,其课程内容丰富,既有系统的理论知识,又有较强的实操内容,这为课程思政建设提供了较多的思政元素。结合文献梳理和教学实践,分析线上线下混合式教学的育人优势,在建设线上课程资源基础上设计数据库系统课程混合式教学模式,同时将思政教育融入其中,并探索课程思政考核评价方法,有力推动了课程思政建设,为理工类其他专业课程开展课程思政提供有价值的借鉴思路。

关键词： 即时评价   超星学习通   希冀教学平台  

摘要： 课堂即时评价是对整个课堂教学效果的即时检验和反馈。在数据库系统原理课程教学中采用基于超星学习通+希冀教学平台的课堂即时评价模式,通过采用多种评价形式,创新评价方式等策略,对传统课堂教学中的评价模式进行改革,实现了在数据库系统原理课堂上对学生学习态度、知识水平和实践能力三个维度的即时评价,提高了课堂教学效果,促进了课程教学改革。

关键词： 数据库   电视台   非编制作网  

摘要： 数据库作为非编制作网的核心部分,对整个制作网的正常运转有着极为重要的作用.因此,如何架构数据库、维护数据库以提升其安全性、降低故障率就成为了数据库运维人员最关注的部分.本文以黑龙江广播电视台Sobey高清制作网为例,对其数据库系统的构成与安全维护方式进行了深入分析.

关键词： 结构钢及焊接材料   数据库   神经网络   性能预测  

摘要： 为了解决结构钢及焊接材料数据的有效存储及高效利用问题,使用SQL Server作为后台数据仓库,VB作系统开发,ODBC数据源作为连接技术,设计开发了船体结构钢及焊接材料数据库应用系统.系统具有结构钢及焊接材料信息查询、标准及报告查询等四大功能模块,并以结构钢配套焊条为例,通过性能预测智慧框架和神经网络模型构建、神经网络矩阵模型转换为VB代码等工作,实现了其力学性能预测,对结构钢及焊接材料设计右一定的参考和实用价值.

关键词： 低温阀门   深冷试验   Access   数据库  

摘要： 基于Access建立了针对低温阀门深冷试验的数据库系统,分析了关系型数据库的优点。根据试验数据的分类,分别建立试验列表、阀门清单、测量参数和试验消耗4个表并建立其关系。根据需要建立了利于人机交互的窗体,为阀门企业的数字化管理提供了便利条件。