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  • 2021-08-09 19:40:15

    数据库的二级映像

    数据库系统的模式、内模式、外模式之间有很大的差别,为了实现用户和数据之间的透明化,数据库管理系统提供了二级映像:外模式/模式映像和模式/内模式映像。有了这二级映像,用户就能逻辑地、抽象的处理数据,而不用关心数据在计算机中的具体表达方式与存储方式。正是二级映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑性独立性和物理独立性。
    (1)外模式/模式映像
    数据库的每一个外模式都有一个外模式/模式映像,它定义了该外模式与模式之间的对应关系,外模式/模式一般在外模式中描述。
    如果对某个字段重新修改关系,类型等,那么只需要对外模式/模式映像做对应的修改,使外模式尽量保持不变,而应用程序一般是依据外模式编写的,因此应用程序也不用修改,从而保证了数据与程序的逻辑独立性。这也就是数据的逻辑独立性。
    (2)模式/内模式映像
    模式/内模式映像是唯一的,因为数据库总只有一个模式和一个内模式,它存在于模式和内模式之间。由于两级模式之间数据结构可能不一致,甚至差别很大。模式/内模式定义了模式和内模式之间的对应关系,即数据全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系。
    不同的应用程序有时可以公用一个外模式,数据库的二级映像保证了数据库外模式的稳定性,从而从底层保证了应用程序之间的稳定性,除非需求本身发生变化,否则应用程序不需要修改。
    以上为数据库的二级映像。边学习边记录,欢迎同伴一起督促学习。不喜勿喷,谢谢!
    越努力越幸运

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    千次阅读 2021-02-04 22:22:26
    1.1 一级分区OceanBase1.0现在支持的一级分区类型有:HASH, KEY, RANGE, RANGE COLOMNS (LIST, LIST COLUMNS, INTERVAL分区正在开发中)1.2 二级分区上面介绍了基本的一级分区功能, 一级分区只能按照一个维度进行...

    1.1 一级分区

    OceanBase1.0现在支持的一级分区类型有:HASH, KEY, RANGE, RANGE COLOMNS (LIST, LIST COLUMNS, INTERVAL分区正在开发中)

    1.2 二级分区

    上面介绍了基本的一级分区功能, 一级分区只能按照一个维度进行数据的划分,而很多互联网流水业务都需要按两个维度划分数据:一个维度是时间,数据是按照时间顺序生成的;另外一个维度是用户。这时候就能使用OceanBase的二级分区的方式来划分数据,时间维度用RANGE分区,用户ID用HASH分区。

    二级分区的每一级分区方式与一级分区方式相同,只是第二级的分区是在第一级分区的基础之上再进行一次分区划分。如下history_t表按一级HASH划分3个分区,每个一级分区按时间RANGE COLUMNS划分为4个分区,总共有12个分区。

    CREATE TABLE history_t(user_id INT, gmt_create DATETIME, info VARCHAR(20), PRIMARY KEY(user_id, gmt_create))PARTITION BY HASH(user_id)SUBPARTITION BY RANGE COLUMNS(gmt_create)

    SUBPARTITION TEMPLATE (SUBPARTITION p0 VALUES LESS THAN ('2014-11-11'),

    SUBPARTITION p1 VALUES LESS THAN ('2015-11-11'),

    SUBPARTITION p2 VALUES LESS THAN ('2016-11-11'),

    SUBPARTITION p3 VALUES LESS THAN (MAXVALUE))PARTITIONS 3;

    这12个分区对于业务方是透明的,业务方看到的是一张表,但数据是按照用户和时间序列两个维度划分到不同分区,这些分区可以分布到不同服务器,当某一用户数据量增大时,可以增加二级分区的个数,并将数据均衡到更多的服务器,从而可以很好的解决大用户扩展性的问题。并且要删除过期数据的话,可以通过drop分区实现。

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  • 数据库中的三级模式和二级映射

    千次阅读 2021-09-10 19:42:34
    这里的话先解释一些这个东西,ANSI为了规范我们对数据库的使用,ANSI的数据库管理系统研究小组于1978年提出了标准化的建议,将数据库结构分为3:面向用户或应用程序员的用户、面向建立维护数据库人员的概念...

      为什么会有三级模式?这里的话先解释一些这个东西,ANSI为了规范我们对数据库的使用,ANSI的数据库管理系统研究小组于1978年提出了标准化的建议,将数据库结构分为3级:面向用户应用程序员的用户级、面向建立维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。 

      面向用户 用户程序员  用户级

     面向建立和数据库维护人员 概念级

    面向系统程序员                物理级

      三级模式 

    1>外模式体现了数据库的用户观

    外模式又称子模式或用户模式,对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集,包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式),也可以使用DML对这些数据记录进行操作。

    总结下来就是,外模式对应用户级,用户可以外模式描述语言或者DML对数据记录进行操作

    2>概念模式体现了数据库的整体观

    概念模式又称模式或者是概念模式,对应于概念级,它是数据库设计者综合所有用户的数据,按照一个统一的观点构造的全局逻辑结构,对数据库的全部的数据的逻辑结构和特征的总体描述是所有用户的公共数据视图(全局视图)。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language,DDL)来描述、定义的。

    总结下来就是,概念模式对应于概念级,综合所有用户的数据,按照一个统一的观点构造的全局逻辑机构,所有用户的公共数据视图。

    3>内模式体现了数据库的存储观

    内模式又称存储模式,对应于物理级。它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述,是数据库最低一级的逻辑描述,它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构,对应着实际存储在外存储介质上的数据库。内模式由内模式描述语言来描述、定义的。

     那我们来总计一下这三级模式是如何工作的,数据按照外模式描述提供给我们的用户;按内模式存储到磁盘上;而概念模式提供了连接这两级模式一个相对稳定的中间层级,而就是有了这个中间级使得两级模式中任意一级的改变不受第三级的限制。

    二级映射(二级映像)

    模式/内模式的映像 实现模式到内模式的相互转换

    外模式/模式的映像  实现外模式到模式的相互转换

    这里拓展一下DBMS的特征和分类

    DBMS的特征 数据结构化且统一管理(面向的不在是应用程序而是整个应用系统),较高的数据独立性(将数据和程序独立,即将数据从程序中分离出来,DBMS负责存储,从而简化了应用程序),数据的控制功能。

    数据独立性包括了物理独立性和逻辑独立性,如果改变了某个模式只需要修改上一层的映像,改变内模式,数据的逻辑结构是不变的,应用程序处理的是数据的逻辑结构,这样就保证物理独立性,当物理结构改变时,应用程序不用修改,只需修改内模式到模式映像,改变模式,当数据的逻辑机构发生改变时,用户的应用程序结构和数据库结构是相互独立的,用户的应用程序结构不用修改,但是为了保证应用能够运行,只需修改模式到外模式映像。

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  • 【生信MOOC】生信数据库1

    千次阅读 2022-03-01 11:16:03
    1、认识生物数据库装载的内容 2、生物数据库的分类 3、文献数据库——PubMed 4、一级核酸数据库——NCBI的Genbank数据库 4.1——大肠杆菌dUTPas(脱氧尿苷焦磷酸酶)X01714的DNA序列 ...7、二级核酸数据库

    【生信MOOC】生信数据库1

    文章的文字/图片/代码部分/全部来源网络或学术论文,文章会持续修缮更新,仅供大家学习使用。

    目录

    【生信MOOC】生信数据库

    1、认识生物数据库装载的内容

    2、生物数据库的分类

    3、文献数据库——PubMed

     4、一级核酸数据库——NCBI的Genbank数据库

    4.1——大肠杆菌dUTPas(脱氧尿苷焦磷酸酶)X01714的DNA序列

    4.2——编码人dUTPase的成熟mRNA序列U90223

    4.3——编码人dUTPase的dut基因序列。序列AF018430

    5、一级核酸数据库——基因组数据库Ensemble

    6、一级核酸数据库——微生物宏基因组数据库JCVI

    7、二级核酸数据库


    1、认识生物数据库装载的内容

    HIV-one病毒的整个基因组,包含了9752个碱基,编码9个基因。差不多一页A4纸,正反面打印就可以把这九千多个碱基记录下来。

    人的基因组要大得多,有3个G,也就是30亿个碱基。如果一页A4纸打印5000个碱基的话,我们需要打印60万页,才能把整个人的基因组打印完。

     在生物中,1000K=1M。1000M=1G。1000G=1T,1000T=1P,依次1000倍1000倍的往上增长。

     

    2、生物数据库的分类

    核酸数据库:是与核酸相关的数据库。

    蛋白质数据库:与蛋白质相关的数据库

    专用数据库:专门针对某一主题的数据库,或者是综合性的数据库,以及无法归入其他两类的数据库。

    一级数据库:存储的是通过各种科学手段得到的最直接的基础数据。比如测序获得的核酸序列,或者X射线衍射法等获得的蛋白质三维结构。

    二级数据库:是通过对一级数据库的资源进行分析、整理、归纳、注释而构建的具有特殊生物学意义和专门用途的数据库。

     

    3、文献数据库——PubMed

    在搜索时,可以使用引号。引号里的词会被当作一个整体来看待,而不会被拆开。

    也可以使用逻辑词ANDORNOT。

    在PubMed搜索1995年以前的文献中排名十位以后的作者是白费力气。搜索1976年以前的文献是没有摘要的。搜索1965年以前的文献无结果。

     

     4、一级核酸数据库——NCBI的Genbank数据库

    三大核酸数据库包括NCBI的Genbank,EMBL的ENA和DDBJ,它们共同构成国际核酸序列数据库。通过INSDC,三大核酸数据痒的信息每日相互交换、更新汇总,这使得他们几乎在任何时候都享有相同的数据。

     

    首先需要明确原核生物和真核生物的基因区别。

    原核生物:基因组小,基因是呈线性分布,基因密度高(1000个碱基里就有1个基因),编码区含量高,原核生物没有内含子。

    真核生物:基因组大,基因是非线性的,基因密度低(10万个碱基有1个基因),编码区含量低,真核生物有内含子,mRNA要经历剪切的过程,剪切后的成熟mRNA才能进行翻译。

    原核生物和真核生物有无内含子导致了两种基因在数据库中不同的存储方式和注释。

     

    4.1——大肠杆菌dUTPas(脱氧尿苷焦磷酸酶)X01714的DNA序列

     

    字段

    解释

    LOCUS

    包括基因座的名字,核酸序列长度,分子的类别,拓扑类型,原核生物的基因拓扑类型都是线性的,最后是更新日期。

    DEFINITION

    是这条序列的简短定义,也就是这条序列的标题。

    ACCESSION

    就是在搜索条中输入的那个数据库编号,也叫做检索号,每条记录的检索号在数据库中是唯一且不变的

    即使数据提交者改变了数据内容,Accession也不会变。

    同一个基因在不同的数据库中会有不同的检索号(Accession),而基因的名字只有一个(LOCUS)。

    Version

    版本号的格式是“检索号.版本编号”

    GI号

    GI号与版本号系统是平行运行的。当一条序列改变后,它将被赋予一个新的GI号,同时它的版本号将增加。

    KEYWORDS

    提供能够大致描述该条目的几个关键词,可用于数据库搜索。

    SOURCE

    基因序列所属物种的俗名。

    其子条目ORGANISM,是对所属物种更详细的定义,包括他的科学分类。

    REFERENCE

    是基因序列来源的科学文献。一条基因序列的不同片段可能来源于不同的文献,会有很多个REFERENCE条目出现。

    COMMENT

    是自由撰写的内容,比如致谢,或者是无法归入前面几项的内容。

    FEATURES

    是非常重要的注释内容,它描述了核酸序列中各个已确定的片段区域,包含很多子条目,比如来源,启动子,核糖体结合位点等等。

    Source

    核酸序列的来源,据此可以容易的分辨出这条序列是来源于克隆载体还是基因组。

    Promoter

    启动子的位置。细菌有两个启动子区,-35区和-10区。

    misc_feature

    列出了一些杂项,比如,put表示推测,这条说明了从第322个碱基到第324个碱基是一个推测的,但无实验证实的转录起始位置。

    RBS

    核糖体结合位点的位置。

    CDS

    CodingSegment,编码区。对于原核生物来讲,CDS记录了一个开放阅读框。从第343个碱基开始的起始密码子ATG到第798个碱基结束的结束密码子TAA。除了位置信息,还包括翻译产物的诸多信息。翻译产物蛋白的名字是dUTPase,这个编码区编码该蛋白的第1到第151个氨基酸。

    这不是生物自然翻译的,而是计算机翻译的。

    ORIGIN

    是核酸序列,以双斜线作为整条记录的结束符。

    4.2——编码人dUTPase的成熟mRNA序列U90223

    成熟mRNA是已经剪切掉内含子,只剩外显子的序列,所以这条成熟mRNA序列和之前看到的原核生物的DNA序列从拓扑结构上看是几乎一样的。

    KEYWORDS后面只有一个点。表示数据库并不是完美的,所有数据库都存在数据不完整的问题。

    Features里的注释内容与原核生物的数据库记录相似,

    CDS指出了从63到821是一段编码区,在这段编码区里基因是连续的,因为是经过剪切后的成熟mRNA,它将被翻译成线粒体型dUTPase蛋白。

    /translation里给出的是计算机翻译出的该蛋白的序列。

    sig_peptide(signalpeptide)编码信号肽的碱基的位置。信号肽决定了蛋白质的亚细胞定位,也就是蛋白质工作的地方。

    mat_peptide(maturepeptide)指出编码成熟肽链的碱基的位置。他从信号肽后面开始,到编码区结尾提前三个碱基结束。

    编码区的最后三个碱基是终止密码子,不翻译。

    4.3——编码人dUTPase的dut基因序列。序列AF018430

     

    5、一级核酸数据库——基因组数据库Ensemble

    Ensembl数据库(http://www.ensembl.org)它收入了各种动物的基因组,特别是那些离人类近的脊椎动物的基因组。

    编码dUPTase的dut基因就在15号染色体上。

     在弹出窗口中选择染色体概要(chromosomesummary)。这时我们会得到15号染色体的一个一览图。里面包括编码蛋白的基因、非编码基因、假基因分别在染色体上不同区段内的含量,以及GC百分比(红线),和卫星DNA百分比(黑线)。染色体统计表给出了15号染色体的长度,以及各种类型的基因的个数。

     从Genbank我们了解到,dut基因的第三号外显子位于15号染色体的长臂条带21.1附近。所以我们进一步进入这个条带看一下。点击条带21.1,选择区间链接。这时,这个区间内所有的基因就都被显示在一张图上。可以从这个图谱上直接找到dut基因,并以他为中心放大。如果找不到,也可以通过搜索条输入基因的名字进行查找。

     在以dut基因为中心显示的放大图谱中,点击dut或者对应的区域,在弹出的概况窗口中选择Ensemble数据库的检索号。之后就会出现dut基因在Ensemble数据库中的详细记录。

    6、一级核酸数据库——微生物宏基因组数据库JCVI

    TIGR是NCBI基因组资源的有力补充,因为它不仅拥有已完成测序的基因组,还有那些测序中的基因组信息。在植物基因组项目中可以找到拟南芥、玉米、苜蓿和柳树的基因组信息。在微生物与环境基因组目中,特别值得关注的是“人类微生物组计划”,HMP。

    HMP由美国NIH发起,由4个四个测序中心共同完成,其中一个就是克莱格凡特学院。“人类微生物组计划”堪比“人类基因组计划”。目前,HMP主要包括了人类鼻腔、口腔、皮肤、胃肠道和泌尿生殖道的宏基因组样本数据和分析流程。

     我们目前认知的微生物不到1%,生活在我们肠道中的微生物细胞,是人体细胞的10倍。这些微生物基因组之和是人类基因组的100倍。微生物影响并超越我们的生老病死,有一天人死了,但身体中的微生物却还活着。除了近年来少量的有关糖尿病等与肠道微生物的研究外,我们完全不清楚肠道微生物,呼吸道微生物,还有体表微生物等在人体内做了什么,他们的喜怒哀乐与我们的生老病死有什么关系。

    点击统计链接。可以得到HMP中已研究的所有微生物基因组。这些微生物在人体中存在的位置,测序及注释是已完成还是在进行中。

    已完成的基因组后面会有三个链接:

    WGS  是全基因组鸟枪法测序项目数据库记录的链接。

    SRA  是高通量测序数据库记录的链接。这两个链接里记录的是测序的信息。

    ANNOTATION  链接里的内容,他列出了某个基因组在Genbank中所有注释的链接。比如微生物AcinetobacterradioresistensSK82的基因组共分成82条序列记录在Genbank数据库中。

     

    7、二级核酸数据库

    二级核酸数据库包括的内容非常多。其中NCBI下属的三个数据库经常会用到。他们是RefSeq数据库,dbEST数据库和Gene数据库。

    RefSeq数据库,也叫参考序列数据库,是通过自动及人工精选出的非冗余数据库,包括基因组序列、转录序列和蛋白质序列。凡是叫ref什么的数据库都是非冗余数据库,就是已经帮你把重复的内容去除掉了。

    dbEST数据库,也就是表达序列标签数据库,存储的是不同物种的表达序列标签。

    Gene数据库以基因为记录对象为用户提供基因序列注释和检索服务,收录了来自5300多个物种的430万条基因记录。

    非编码RNA数据库,提供非编码RNA的序列和功能信息。

    非编码RNA不编码蛋白质但在细胞中起调节作用。目前该数据库包含来源于99种细菌,古细菌和真核生物的3万多条序列。microRNA数据库主要存放已发表的microRNA序列和注释。这个数据库可以分析microRNA在基因组中的定位和挖掘microRNA序列间的关系。

     

    课程学习链接:生物信息学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

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