（完整版）4.《NoSQL数据库原理与应⽤》课程教学⼤纲（正式版）
NoSQL数据库原理与应⽤
（含实验）
教学⼤纲
（2018版）
2018年10⽉
前⾔
⼀、⼤纲编写依据
NoSQL泛指⾮关系型的数据库。随着互联⽹web2.0⽹站的兴起，传统的关系数据库在应付web2.0⽹站，特别是超⼤规模和⾼并发的SNS类型的web2.0纯动态⽹站已经显得⼒不从⼼，暴露了很多难以克服的问题，⽽⾮关系型的数据库则由于其本⾝的特点得到了⾮常迅速的发展。NoSQL数据库的产⽣就是为了解决⼤规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是⼤数据应⽤难题。
本课程系统全⾯地介绍NoSQL数据库系统的基本原理和实现技术，充分反映该领域的最新研究成果。主要内容包括：NoSQL 数据库所⽤的基本原理、结构特点、重要的算法，及部分系统的实际实现技巧等。
⼆、课程⽬的
1、知识⽬标
掌握NoSQL数据库系统的概念、结构、功能；掌握NoSQL数据库系统设计的原理、⽅法和技术；掌握NoSQL数据库的优化、可靠性、安全性等知识；掌握设计NoSQL数据库系统的⽅法，为学⽣后继课程及实践打下基础。
2、能⼒⽬标
(1) 实践能⼒
通过本课程的学习，努⼒培养学⽣良好的NoSQL数据库程序设计风格和严密的逻辑思维能⼒，提⾼NoSQL数据库程序设计与实现能⼒、创新思维和创新能⼒。为后续课程的学习和今后研制、开发各种计算机软件打下坚实的基础。
(2) 创新能⼒
通过使⽤NoSQL数据库语⾔进⾏数据库程序设计，从编程能⼒、软件开发能⼒等⽅⾯，使学⽣具备⼀定的NoSQL数据库开发的能⼒。
三、教学⽅法
1、课堂教学
(1) 讲授
本课程的教学内容以讲授为主，讲授的主要内容有NoSQL数据库的基本概念、基本原理、NoSQL数据库的分类、Hbase的基本原理、Hbase的基本组件、Hbase的管理与编程、MongoDB 基础、MongoDB进阶、其他⾮关系型数据库技术。根据教学⼤纲的要求，突出重点和难点。
(2) 教师指导下的学⽣⾃学
指导学⽣⾃主学习其他⾮关系型数据库的程序设计技术。教师通过给出⼀些相关的实例程序帮助学⽣理解和进⾏程序设计，并布置相应的上机习题让学⽣进⾏练习。
(3) 其它教学⽅法
采⽤多媒体辅助教学⼿段，结合传统教学⽅法，解决好教学内容多、信息量⼤与学时少的⽭盾；充分利⽤学校的图书馆的资源优势，查阅与课程相关的资料；通过布置课程设计来
提⾼学⽣的综合处理问题的能⼒和软件开发的能⼒。
2、课外学习
作业1：课外练习。
作业2：上机实验报告。
四、适⽤对象
计算机科学、软件⼯程及信息安全专业。
五、先修课程及后续课程（或相关课程）
（⼀）先修课程：《数据库原理》；
（⼆）后续课程：《NoSQL数据库程序开发》
六、课程性质
必修。
七、总课时及各章的分配
授课总课时数为64学时，各章的学时具体安排如下：
redis是nosql数据库吗⼋、使⽤教材及主要参考书⽬
（⼀）选⽤教材
⾃编。
（⼆）主要参考书⽬
1．厄兹叙(M.Tamer Ozsu) / Patrick Valduriez：《NoSQL数据库系统原理》(第3版)，清华⼤学出版社，2014.5。
九、考核⽅式及成绩评定标准
1、考核内容与形式
(1) 知识类考核
本课程采⽤闭卷考试形式。重点考试内容：NoSQL数据库的基本原理、Hbase的基本操作、mongodb的基本操作。
(2) 能⼒类考核
利⽤学⽣平时作业、课堂提问与讨论考查学⽣的学习能⼒，理解和掌握相关知识的程度以及实际应⽤
能⼒。
利⽤课程设计考查学⽣的实践动⼿能⼒、软件开发能⼒，促进学⽣⾃主性学习和研究性学习，启迪学⽣的创新思维。
2、课程成绩构成
(1) 平时成绩占百分⽐
平时成绩(包括平时考勤、作业情况和上机实验情况)占总分40%
(2) 考试成绩占百分⽐
期末考试成绩占总分60%
第⼀章绪论
第⼀节数据库原理
理解关系型数据库的基本原理。
第⼆节 NoSQL数据库的数据管理
了解NoSQL数据库的系统任务、数据处理。理解CAP理论。
第三节 ACID与BASE
理解关系型数据的ACID原则和⾮关系型数据库的BASE原则。
第四节 NoSQL分类
了解基本的NoSQL数据库分类。
第⼆章认识HBase
第⼀节 HBase 简介
了解HBase的发展过程、特性。
第⼆节 HDFS原理
理解HDFS的基本架构、⼯作原理、HDFS的分块机制和副本机制、读写特点、HDFS的特点和适⽤场景等。
第三节 HBase的组件
了解HBase的基本组件及常⽤功能。
第四节 HBase的使⽤场景及案例
重点掌握存HBase的常⽤场景。
第三章 HBase基本原理式
第⼀节 HBase数据模型
重点掌握HBase的数据模型及相关概念。
第⼆节 HBase模式设计
了解HBase表类型设计、复合键设计、列族定义。
第三节 HBase⼯作原理
重点掌握HBase的Region定位、数据存储与读取（store，memstore，storeFile等的定义，以及读写⼯作流程）以及WAL机制（预写机制）。
第四章 HBase管理与编程
第⼀节 HBase Region管理
重点掌握Region拆分和Region合并。
第⼆节 HBase集管理
重点掌握运维管理、数据管理、故障处理。
第三节 HBase编程⽅法
重点掌握基于Java的编程⽅法、基于Thrift协议的编程⽅法、基于MapReduceNoSQL 处理、结合Hive的数据处理。
第五章 MongoDB基础
第⼀节⽂档数据库基本概念
重点掌握⽂档、集合、数据库、数据类型等相关概念。
第⼆节 MongoDB基本操作
重点掌握插⼊并保存⽂档、删除⽂档、更新⽂档等操作
第三节 MongoDB查询
重点掌握find操作、查询条件、特定类型查询、游标。
第四节索引
了解索引、唯⼀索引、索引管理。
第六章 MongoDB进阶
第⼀节核⼼组件
了解mongodb的核⼼组件。
第⼆节分⽚机制
重点掌握分⽚概念、分⽚的⼯作原理、分⽚管理次。
第三节复制
重点掌握复制的⽬标、复制基础、实现复制集。
第七章其他⾮关系型数据库简介
第⼀节内存数据库
了解⾮关系型数据库Memcache 、Redis。
第⼆节图数据库
了解⾮关系型数据库Neo4J。
第⼋章 NewSQL数据库
第⼀节 TiDB数据库
了解TiDB架构、TiDB的存储机制、TiDB的查询机制。
第⼆节 OceanBase
了解OceanBase特性、OceanBase系统架构。
第九章NoSQL应⽤案例实战（综合实验）重点掌握NoSQL的综合实验。
附：
《NoSQL数据库原理与应⽤》课程实验教学⼤纲课程名称：NoSQL数据库原理与应⽤实验学时：32
适⽤专业：计算机科学、软件⼯程、信息安全课程性质：必修
⼀、课程实验简介
所有实验都是与《NoSQL数据库原理与应⽤》课程内容相配套的，共分为三个部分：第⼀部分HBase的基本实验；第⼆部分为mongodb的基本实验；第三部分为NoSQL的综合实验。
⼆、教学⽬的
“NoSQL数据库原理与应⽤”是计算机各专业⼀门重要的专业核⼼课，是必修的核⼼课程之⼀，是⼀门实践性很强的课程。在学
习NoSQL数据库原理与应⽤的过程中，只有多阅读程序、多编写程序、多上机，才能真正掌握NoSQL数据库的⽅法和技巧。
三、考核⽅式及成绩评定标准
平时上机的考勤占总分的10%，课程设计占总分的10% 。
四、实验指导书及主要参考书
1．厄兹叙(M.Tamer Ozsu) / Patrick Valduriez：《NoSQL数据库系统原理》(第3版)，清华⼤学出版社，2014.5。。
五、实验项⽬
实验项⽬⼀览表
实验类型：演⽰性、验证性、综合性、设计性、其它
实验⼀、HBase的安装与部署（0课时）
实验类型：演⽰性
实验⽬的：
实现HBase的安装和部署。
实验内容：
在linux环境下完成HBase的安装和部署⼯作。
实验环境：
实验环境：
(1)OS：CentOS-6.7
(2)JDK：v1.8、Hadoop：v2.7.6、Hbase：v1.2.6
实验⼆、HBase的基本操作（4课时）
实验类型：验证性
实验⽬的：
掌握HBase程序的基本使⽤⽅法，为以后的实验打下基础。
实验内容：
使⽤HBase命令完成Hbase 创建数据库表及删除数据库表⼯作；掌握Hbase 对数据库表数据的增、删、改、查等命令
实验环境：
实验环境：
OS：CentOS-6.7
JDK：v1.8、Hadoop：v2.7.6、Hbase：v1.2.6
实验三、MongoDB数据库的安装与卸载（0课时）
实验类型：验证性
实验⽬的：
完成完成MongoDB的安装、卸载。
实验内容：
在linux环境下完成mongodb的安装和卸载⼯作。

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