數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展史

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展史數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為先進(jìn)信息技術(shù)的重要組成部分，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)最初產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代中期，到今天近幾十年的歷史，其發(fā)展速度之快，使用X圍之廣是其它技術(shù)所遠(yuǎn)不及的。先介紹一下數(shù)據(jù)模型的概念：數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷了格式化數(shù)據(jù)模型（包括層狀數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型）、關(guān)系數(shù)據(jù)模型兩個(gè)階段，正在走向面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的階段。層狀數(shù)據(jù)模型每個(gè)節(jié)點(diǎn)間是一對(duì)多的父子之間的聯(lián)系，比如一個(gè)父親三個(gè)兒子；中心下的幾個(gè)部門，部門里的大。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中允許任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間有多種聯(lián)系，層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個(gè)特例；如同學(xué)生選課，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，某一課程也可被多名學(xué)生選修。關(guān)系數(shù)據(jù)模型，取工，比如我（編號(hào)，XX,性別，所屬部門，籍貫），我和馬薇，X暉，陳曙光等就組成了一X關(guān)系模型的數(shù)據(jù)表。根據(jù)數(shù)據(jù)模型的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以相應(yīng)地劃分為三個(gè)階段：第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；第三代的以面向?qū)ο竽Ｐ蜑橹饕卣鞯臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?？偨Y(jié)資料第一代數(shù)據(jù)庫(kù)的代表是1969年IBM公司研制的層次模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)間5和70年代美國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)商CODASYL下屬數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組DBTG提議的網(wǎng)狀模型。層次數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型是有根的定向有序樹(shù)，網(wǎng)狀模型對(duì)應(yīng)的是有向圖。這兩種數(shù)據(jù)庫(kù)奠定了現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的基礎(chǔ)。這兩種數(shù)據(jù)庫(kù)具有如下共同點(diǎn)：.支持三級(jí)模式(外模式、模式、內(nèi)模式)，模式之間具有轉(zhuǎn)換(或成為映射)功能，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性；.用存取路徑來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；.有獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言；.導(dǎo)航式的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)最早出現(xiàn)的是網(wǎng)狀口8乂5。網(wǎng)狀模型中以記錄為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位。記錄包含若干數(shù)據(jù)項(xiàng)。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)可以是多值的和復(fù)合的數(shù)據(jù)。每個(gè)記錄有一個(gè)唯一地標(biāo)識(shí)它的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符，稱為碼(DatabaseKey,DBK)，它在一個(gè)記錄存入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)由DBMS自動(dòng)賦予。DBK可以看作記錄的邏輯地址，可作記錄的替身，或用于尋找記錄。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)是導(dǎo)航式(Navigation)數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶在操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)不但說(shuō)明要做什么，還要說(shuō)明怎么做。例如在查找語(yǔ)句中不但要說(shuō)明查找的對(duì)象，而且要規(guī)定存取路徑。總結(jié)資料世界上第一個(gè)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也是第一個(gè)DBMS是美國(guó)通用電氣公司Bachman等人在1964年開(kāi)發(fā)成功的IDS（IntegratedDataStore）o層次數(shù)據(jù)庫(kù)層次型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是緊隨網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)庫(kù)而出現(xiàn)的?，F(xiàn)實(shí)世界中很多事物是按層次組織起來(lái)的。層次數(shù)據(jù)模型的提出，首先是為了模擬這種按層次組織起來(lái)的事物。層次數(shù)據(jù)庫(kù)也是按記錄來(lái)存取數(shù)據(jù)的。層次數(shù)據(jù)模型中最基本的數(shù)據(jù)關(guān)系是基本層次關(guān)系，它代表兩個(gè)記錄型之間一對(duì)多的關(guān)系，也叫做雙親子女關(guān)系（PCR）o數(shù)據(jù)庫(kù)中有且僅有一個(gè)記錄型無(wú)雙親，稱為根節(jié)點(diǎn)。其他記錄型有且僅有一個(gè)雙親。在層次模型中從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其雙親的映射是唯一的，所以對(duì)每—個(gè)記錄型（除根節(jié)點(diǎn)外）只需要指出它的雙親，就可以表示出層次模型的整體結(jié)構(gòu)。層次模型是樹(shù)狀的。最著名最典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem），這是上乂公司研制的最早的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)程序產(chǎn)品。從60年代末產(chǎn)生起，如今已經(jīng)發(fā)展到間5丫6,提供群集、N路數(shù)據(jù)共享、消息隊(duì)列共享等先進(jìn)特性的支持。這個(gè)具有30年歷史的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品在如今的應(yīng)用連接、商務(wù)智能應(yīng)用中扮演著新的角色。第二代數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征是支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作、數(shù)據(jù)完整性）。關(guān)系模型具有以下特點(diǎn)：- - 總結(jié)資料.關(guān)系模型的概念單一，實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系用關(guān)系來(lái)表.以關(guān)系數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)；.數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)和存取路徑對(duì)用戶不透明；.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言是非過(guò)程化的。關(guān)系模型的建立網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和層次數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)很好地解決了數(shù)據(jù)的集中和共享問(wèn)題，但是在數(shù)據(jù)獨(dú)立性和抽象級(jí)別上仍有很大欠缺。用戶在對(duì)這兩種數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取時(shí)，仍然需要明確數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)月指出存取路徑。而后來(lái)出現(xiàn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)較好地解決了這些問(wèn)題。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論出現(xiàn)于60年代末到70年代初。1970年，IBM的研究員E.F.Codd博士發(fā)表《大型共享數(shù)據(jù)銀行的關(guān)系模型》一文提出了關(guān)系模型的概念。后來(lái)Codd又陸續(xù)發(fā)表多篇文章，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。關(guān)系模型有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，抽象級(jí)別比較高，而且簡(jiǎn)單清晰，便于理解和使用。但是當(dāng)時(shí)也有人認(rèn)為關(guān)系模型是理想化的數(shù)據(jù)模型，用來(lái)實(shí)現(xiàn)口8乂5是不現(xiàn)實(shí)的，尤其擔(dān)心關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的性能難以接受，更有人視其為當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行中的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)X化工作的嚴(yán)重威脅。為了促進(jìn)對(duì)問(wèn)題的理解，1974年ACM（AssociationforputingMachinery，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)）牽頭組織了一次研討會(huì)，會(huì)上開(kāi)展了一場(chǎng)分別以Codd和Bachman為首的支持和反對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)兩派之間的辯論。這次著名的辯論推動(dòng)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展，使其最終成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的主流?？偨Y(jié)資料關(guān)系數(shù)據(jù)模型提供了關(guān)系操作的特點(diǎn)和功能要求，但不對(duì)DBMS的語(yǔ)言給出具體的語(yǔ)法要求。對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的操作是高度非過(guò)程化的，用戶不需要指出特殊的存取路徑，路徑的選擇由DBMS的優(yōu)化機(jī)制來(lái)完成。Codd在70年代初期的論文論述了X式理論和衡量關(guān)系系統(tǒng)的12條標(biāo)準(zhǔn)，用數(shù)學(xué)理論奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。Codd博士也以其對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的卓越貢獻(xiàn)獲得了1983年ACM圖靈獎(jiǎng)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型是以集合論中的關(guān)系概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的。關(guān)系模型中無(wú)論是實(shí)體還是實(shí)體間的聯(lián)系均由單一的結(jié)構(gòu)類型--關(guān)系來(lái)表示。在實(shí)際的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系也稱表。一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是由若干個(gè)表組成。SQL語(yǔ)言的產(chǎn)生和發(fā)展1974年，IBM的RayBoyce和DonChamberlin將Codd關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的12條準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)定義以簡(jiǎn)單的關(guān)鍵字語(yǔ)法表現(xiàn)出來(lái)，里程碑式地提出了SQL(StructuredQuery1_2門011206)語(yǔ)言。SQL語(yǔ)言的功能包括查詢、操縱、定義和控制，是一個(gè)綜合的、通用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，同時(shí)又是一種高度非過(guò)程化的語(yǔ)言，只要求用戶指出做什么而不需要指出怎么做。SQL集成實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)生命周期中的全部操作。自產(chǎn)生之日起，5。1語(yǔ)言便成了檢驗(yàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的試金石，而5。1語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)的每一次變更都指導(dǎo)著關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品的發(fā)展方向。在5。1語(yǔ)言取得進(jìn)展的同時(shí)，IBM研究中心于1973年開(kāi)始著手總結(jié)資料5曠加1^口項(xiàng)目。其目標(biāo)是論證一個(gè)全功能關(guān)系口8乂5的可行性。該項(xiàng)目結(jié)束于1979年，完成了第一個(gè)實(shí)現(xiàn)SQL的DBMS。1986年，ANSI吉^SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，同年公布了標(biāo)準(zhǔn)5。1文本。目前SQL標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)版本。基本SQL定義是ANSIX3135-89，"DatabaseLanguage-SQLwithIntegrityEnhancement"［ANS89］，一般叫做SQL-89。SQL-89定義了模式定義、數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理。SQL-89和隨后的ANSIX3168-1989,"DatabaseLanguage-EmbeddedSQL"構(gòu)成了第一代SQL標(biāo)準(zhǔn)。人燼胤3135-1992從g92］描述了一種增強(qiáng)功能的5。1，現(xiàn)在叫做SQL-92標(biāo)準(zhǔn)。SQL-92包括模式操作，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和SQL語(yǔ)句動(dòng)態(tài)執(zhí)行、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持等增強(qiáng)特性。在完成5。1-92標(biāo)準(zhǔn)后，ANSI和ISO即開(kāi)始合作開(kāi)發(fā)SQL3標(biāo)準(zhǔn)。SQL3的主要特點(diǎn)在于抽象數(shù)據(jù)類型的支持，為新一代對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供了標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)處用的FOXPRO所用的數(shù)據(jù)庫(kù)就屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)第三代數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生于80年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提出了更多的需求，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)不能完全滿足需求，于是產(chǎn)生了第三代數(shù)據(jù)庫(kù)。主要有以下特征：1茂特?cái)?shù)據(jù)管理、對(duì)象管理和知識(shí)管理；.保持和繼承了第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的技術(shù)；.對(duì)其它系統(tǒng)開(kāi)放，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,有良好的可移植性、可連接性、可擴(kuò)展性和互操作性等?？偨Y(jié)資料第三代數(shù)據(jù)庫(kù)支持多種數(shù)據(jù)模型（比如關(guān)系模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ停?，并和諸多新技術(shù)相結(jié)合（比如分布處理技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、模糊技術(shù)），廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域（商業(yè)管理、GIS、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)等），由此也衍生出多種新的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將物理上分散的多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)單元連接起來(lái)組成的一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)被連接起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)單元稱為站點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理，稱為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的基本特點(diǎn)包括：物理分布性、邏輯整體性和站點(diǎn)自治性。從這三個(gè)基本特點(diǎn)還可以導(dǎo)出的其它特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)分布透明性、集中與自治相結(jié)合的控制機(jī)制、適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余度和事務(wù)管理的分布性。一個(gè)大的部門可能會(huì)同時(shí)使用不同的口8乂5,以支持各種不同特點(diǎn)和功能的應(yīng)用系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)按照各站點(diǎn)中數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型的異同分為異構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和同構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，按照控制系統(tǒng)的類型分為全局控制集中性、全局控制分散型和全局控制可變型。并行數(shù)據(jù)庫(kù)近年來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)從商業(yè)數(shù)據(jù)處理迅速拓展到諸如超大型數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘以及高吞吐量OLTP等許多應(yīng)用領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜度高、用戶數(shù)目多，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的處理能力提出了非常高總結(jié)資料的要求，這些應(yīng)用需求直接驅(qū)動(dòng)了新一代高性能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)----并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研制。并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)試圖通過(guò)充分利用通用并行計(jì)算機(jī)的處理機(jī)、磁盤等硬件設(shè)備的并行數(shù)據(jù)處理能力來(lái)提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一系列用來(lái)存儲(chǔ)圖像、音頻和視頻對(duì)象類型，更好地對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、查詢。模糊數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)、組織、管理和操縱模糊數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以用于模糊知識(shí)處理。模糊的概念，比如一X白紙上的一片墨跡，由于墨水外滲，墨跡邊緣不清楚，要判斷邊緣上的一些位置是否已被墨跡污染了，還是沒(méi)有被污染都不能明確回答，只能用一些“肯否定不可能，極不可能，很小可能，較小可能，可能，較大可能，極大可能，肯定可能”等詞語(yǔ)來(lái)描述該位置是否在該墨跡之中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷應(yīng)用到各行各業(yè)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也被應(yīng)用到特定的領(lǐng)域中，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等多種數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的應(yīng)用X圍不斷擴(kuò)大。這些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都明顯的帶有某一領(lǐng)域應(yīng)用需求