數據庫技術基礎chp1課件

數據庫技術基礎第1章數據庫系統(tǒng)概論數據庫技術基礎第1章數據庫系統(tǒng)概論第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.1學習目標

學完本章后，讀者應具備以下能力：理解數據庫系統(tǒng)的概念、特點和結構。了解數據庫管理系統(tǒng)的發(fā)展和功能。1.1學習目標第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.2數據庫系統(tǒng)的定義數據庫系統(tǒng)的組成4個基本概念

1.2數據庫系統(tǒng)的定義數據庫系統(tǒng)的組成1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫系統(tǒng)由三個部分組成：數據庫、數據庫管理系統(tǒng)、數據庫應用。數據庫DBMS應用應用應用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫系統(tǒng)由三個部分組成：數1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫數據庫管理系統(tǒng)數據庫應用數據庫用戶四個基本概念1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫四個基本概念1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫的用途數據庫用于存儲數據，數據分為用戶數據和系統(tǒng)數據。舉例說明：

在“學生”數據庫中，每個學生的信息是用戶數據。描述結構（學生信息由哪些數據項構成，每個數據項的數據類型等）的數據叫做系統(tǒng)數據，系統(tǒng)數據又叫做元數據。1.數據庫1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫的用途1.數據庫1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))在計算機系統(tǒng)中，數據庫表現為一個或多個操作系統(tǒng)的文件。對大型數據庫，這些文件占用的存儲空間非常可觀，可以達到TB級，而對小型數據庫，如個人通訊錄，可能只占用幾個KB。特別要注意的是，數據庫并不是簡單的文件的疊加，而是由數據庫管理系統(tǒng)作為一個整體進行管理，有著復雜的存儲結構。1.數據庫(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))在計算機系統(tǒng)中，數據庫表現為一1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))什么是DBMS數據庫管理系統(tǒng)是一類重要的復雜的系統(tǒng)軟件，由若干程序組成，主要包括數據庫引擎、各種管理程序和開發(fā)工具等。DBMS的功能數據庫管理系統(tǒng)完成對數據庫的一切操作，同時提供面向應用的接口，供應用程序調用。DBMS和數據庫由于數據庫和數據庫管理系統(tǒng)之間的聯系非常緊密，我們可以把它們看成一個密不可分的整體，簡稱數據庫。2.數據庫管理系統(tǒng)(DBMS)1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))什么是DBMS2.數據庫管理1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫應用是數據庫系統(tǒng)中最活躍的部分，一般由企業(yè)根據自身的業(yè)務需要，由軟件工程師開發(fā)。例如，銀行業(yè)務管理系統(tǒng)、火車票訂票系統(tǒng)等。數據庫應用通常由開發(fā)小組開發(fā)。開發(fā)小組成員一般包括：項目管理人員熟悉業(yè)務處理過程的業(yè)務人員熟悉數據庫系統(tǒng)開發(fā)的軟件工程師數據庫系統(tǒng)管理員3.數據庫應用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫應用是數據庫系統(tǒng)中最活躍1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）數據庫應用的開發(fā)過程一般包括：需求分析功能：準確了解與分析用戶需求（包括數據與處理）。地位：需求分析是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步。概念結構設計功能：通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。地位：是整個數據庫設計的關鍵。邏輯結構設計功能：將概念結構轉換為某個DBMS所支持的數據模型，并對其進行優(yōu)化。3.數據庫應用(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）數據庫應用的開發(fā)過程一般包括：1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）物理結構設計功能：數據庫物理設計是為邏輯數據模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）。數據庫實施功能：設計人員運用DBMS提供的數據語言及其宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果建立數據庫，編制和調試應用程序，組織數據入庫，并進行試運行。數據庫運行和維護功能：在數據庫應用系統(tǒng)正式運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整與修改。3.數據庫應用(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）物理結構設計3.數據庫應用(1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員系統(tǒng)分析員數據庫設計人員應用程序員最終用戶4.數據庫用戶1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員4.數據庫用戶1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員（DatabaseAdministrator，DBA)負責數據庫系統(tǒng)的全面管理工作,包括：決定數據庫中的信息內容和結構。決定數據庫的存儲結構和存取策略。定義數據的安全性要求和完整性約束條件。監(jiān)控數據庫的使用和運行。進行數據庫的改進和重構。4.數據庫用戶（續(xù)）1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員（Database1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）系統(tǒng)分析員的任務應用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明。確定系統(tǒng)的硬件與軟件配置。參與數據庫系統(tǒng)的概要設計。數據庫設計人員的任務數據庫中數據的確定。數據庫各級模式的設計。4.數據庫用戶（續(xù)）1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）系統(tǒng)分析員的任務4.數據庫用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))應用程序員的主要任務設計和編寫應用系統(tǒng)的程序模塊系統(tǒng)調試系統(tǒng)安裝4.數據庫用戶(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))應用程序員的主要任務4.數據1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))最終用戶的任務通過應用系統(tǒng)使用數據庫。最終用戶是機構的工作人員,例如，銀行的職員、航空公司的售票人員等。4.數據庫用戶(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))最終用戶的任務4.數據庫用戶第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.3數據庫系統(tǒng)的特點數據管理的三個發(fā)展階段：人工管理特點：數據由人管理。例如，可以把數據制成穿孔卡片，由讀卡機將數據讀入計算機，由特定的程序進行處理。文件系統(tǒng)特點：人們把數據存放在文件中，文件系統(tǒng)提供對文件內容的讀寫操作，然后采用某種編程語言編寫應用程序。數據庫系統(tǒng)特點：數據被存放在數據庫中，數據庫管理系統(tǒng)負責操縱數據庫中的數據，采用許多更先進的開發(fā)工具開發(fā)應用系統(tǒng)，開發(fā)工作效率大大提高。1.3數據庫系統(tǒng)的特點數據管理的三個發(fā)展階段：1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))假設一個學生的信息包括學號、姓名、性別、年齡專業(yè)和獎勵，部分學生的情況如表1.1所示。學號姓名性別年齡專業(yè)獎勵20050001史玉明女20計算機2005校獎學金，2006國家獎學金20050100李明男21機械2006校優(yōu)秀學生20050234張翔男21化工………………………………表1.1學生一覽表文件系統(tǒng)和數據庫系統(tǒng)的差異1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))假設一個學生的信息包括1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))學號姓名性別年齡專業(yè)位置長度20050001史玉明女20計算機03020050100李明男21機械301520050234張翔男21化工450……………………………………獎勵2005校獎學金，2006國家獎學金2006校優(yōu)秀學生表1.2學生基本信息文件和獎勵文件的結構和內容

1.采用文件系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))學號姓名性別年齡專業(yè)位置長度1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))文件系統(tǒng)管理的文件是流式文件，或者說，文件是無結構的，只是一些字節(jié)流。確定了存儲學生數據的方式后，需要編寫程序來實現數據的錄入功能和查詢功能。錄入功能的基本過程包括從鍵盤讀入學生信息，把獎勵寫到獎勵文件，把基本信息寫到學生基本信息文件。查詢功能采用順序查找方法。采用文件系統(tǒng)實現學籍管理的基本特點1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))文件系統(tǒng)管理的文件是流式文件1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))首先要在數據庫中建立兩個表STUDENT_INFO：存放學生的基本信息REWARD_PUNISHMENT：存放學生的獎勵記錄，可以向數據庫管理系統(tǒng)發(fā)布兩條命令來實現。CREATETABLESTUDENT_INFO( SID CHAR(8),SNAMECHAR(10),GENDERCHAR(2),AGE SMALLINT,MAJORCHAR(20));CREATETABLEREWARD_PUNISHMENT( SID CHAR(8),DETAILSVARCHAR(2000));圖1.2學生基本信息和獎勵的結構

2.采用數據庫系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))首先要在數據庫中建立兩個表C1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))向數據庫管理系統(tǒng)提交下面的兩條插入命令就可以把基本信息和獎勵記錄保存到表STUDENT_INFO和REWARD_PUNISHMENT中，完成錄入功能。插入學生的基本信息INSERTINTOSTUDENT_INFO(SID,SNAME,GENDER,AGE,MAJOR)VALUES('20050001','史玉明','女',20,'計算機')--插入學生的基本信息插入學生獲得的獎勵INSERTINTOREWARD_PUNISHMENT(SID,DETAILS)VALUES('20050001','2005校獎學金,2006國家獎學金')--查詢功能可以用一條檢索語句實現：SELECTA.SID,SNAME,GENDER,AGE,MAJOR,DETAILSFROMSTUDENT_INFOALEFTJOINREWARD_PUNISHMENTBONA.SID=B.SIDWHEREA.SID='20050001'2.采用數據庫系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))向數據庫管理系統(tǒng)提交下面的兩數據庫系統(tǒng)的特點(1)數據結構化(2)數據的共享性高，冗余度低，易擴充(3)數據獨立性高(4)數據由DBMS統(tǒng)一管理和控制3.數據庫系統(tǒng)的特點數據庫系統(tǒng)的特點(1)數據結構化3.數據庫系統(tǒng)的特點1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))整體數據的結構化是數據庫的主要特征之一整體結構化不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織。不僅數據內部結構化，整體也是結構化的，數據之間具有聯系。數據庫中實現的是數據的真正結構化數據的結構用數據模型描述，無須程序定義和解釋。數據可以變長。數據的最小存取單位是數據項。(1)數據結構比1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))整體數據的結構化是數據庫的主要1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）數據庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數據，數據面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應用共享使用。數據共享的好處減少數據冗余，節(jié)約存儲空間。避免數據之間的不相容性與不一致性。使系統(tǒng)易于擴充。（2）數據的共享性高，冗余度低，易擴充1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）（2）數據的共享性高，冗余度1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）物理獨立性指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數據庫中數據是相互獨立的。當數據的物理存儲改變時，應用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。數據的邏輯結構改變時，用戶程序也可以不變。數據獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的（3）數據獨立性高1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）物理獨立性（3）數據獨立性高1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）DBMS提供的數據控制功能數據的安全性（Security）保護保護數據，以防止不合法的使用造成的數據的泄密和破壞。數據的完整性（Integrity）檢查將數據控制在有效的范圍內，或保證數據之間滿足一定的關系。并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協調，防止相互干擾而得到錯誤的結果。數據庫恢復（Recovery）將數據庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正確狀態(tài)。(4)數據由DBMS統(tǒng)一管理和控制1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）DBMS提供的數據控制功能(4第1章數據庫系統(tǒng)論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)論1.1學習目標1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.4.1體系結構

1.4.2三級模式

1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構1.4.1體系結構1.集中式數據庫系統(tǒng)

2.客戶機/服務器數據庫系統(tǒng)

3.并行數據庫系統(tǒng)

4.分布式數據庫系統(tǒng)

1.4.1體系結構1.集中式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）集中式數據庫系統(tǒng)的DBMS、數據庫和應用程序都在一臺計算機上。在小型機和大型機上的集中式數據庫系統(tǒng)一般是多用戶系統(tǒng)，即多個用戶通過各自的終端運行不同的應用系統(tǒng)，共享數據庫。在微型計算機上的數據庫系統(tǒng)一般是單用戶的。1.集中式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）集中式數據庫系統(tǒng)的DBMS、數據庫1.4.1體系結構（續(xù)）DBMS、數據庫駐留在服務器上，而應用程序放置在客戶機上（微型計算機或工作站），客戶機和服務器通過網絡進行通信?？蛻魴C負責業(yè)務數據處理流程和應用程序的界面，當要存取數據庫中的數據時就向服務器發(fā)出請求，服務器接受客戶機的請求后進行處理，并將客戶要求的數據返回客戶機。隨著internet技術的應用，客戶/服務器兩層結構已經發(fā)展為三層或多層結構。三層結構一般是指瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器結構。用戶界面采用統(tǒng)一的瀏覽器方式，應用服務器上安裝應用系統(tǒng)或應用模塊，數據庫服務器上安裝DBMS和數據庫。二層或三層結構把數據庫系統(tǒng)的功能進行合理的分配，減輕數據庫服務器的負擔，從而使服務器有更多的能力完成事務處理和數據訪問控制，支持更多的用戶，提高系統(tǒng)的性能。2.客戶/服務器數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）DBMS、數據庫駐留在服務器上，1.4.1體系結構（續(xù)）并行數據庫系統(tǒng)是在并行機上運計算機行的具有并行處理能力的數據庫系統(tǒng)，是數據庫技術與并行計算技術相結合的產物。并行計算機系統(tǒng)有共享內存型、共享磁盤型、非共享型以及混合型。并行計算技術利用多處理機并行處理產生的規(guī)模效益來提高系統(tǒng)的整體性能，為數據庫系統(tǒng)提供了一個良好的硬件平臺。并行數據庫系統(tǒng)發(fā)揮了多處理機的優(yōu)勢，采用先進的并行查詢技術和并行數據分布與管理技術，具有高性能、高可用性、高可擴展性等優(yōu)點。3.并行數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）并行數據庫系統(tǒng)是在并行機上運計算機1.4.1體系結構(續(xù))分布式數據庫由一組數據組成，這組數據物理上分布在計算機網絡的不同結點上，邏輯上卻屬于同一個系統(tǒng)。網絡中的每個結點具有獨立處理的能力（稱為場地自治），可以執(zhí)行局部應用，這時只訪問本地數據。也可以執(zhí)行全局應用，此時，通過網絡通信子系統(tǒng)訪問多個結點上的數據。分布式數據庫適應了企業(yè)部門分布的組織結構，可以降低費用，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，具有良好的可擴展性。

4.分布式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構(續(xù))分布式數據庫由一組數據組成，這組數1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構

1.4.2三級模式

1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構1.4.2三級模式模式（Schema）

外模式（ExternalSchema）內模式（InternalSchema）1.4.2三級模式模式（Schema）1.4.2三級模式(續(xù))模式（也稱邏輯模式）在數據庫系統(tǒng)中要描述數據的結構，數據面向所有應用所展現的結構叫做模式。例如，為了滿足學籍管理應用和新應用，學生基本信息和獎勵的結構如圖1.4與圖1.2相比，多了一個籍貫數據項，因此，包含了兩個應用要使用的全部數據項。CREATETABLESTUDENT_INFO_ALL( SID CHAR(8),NAME CHAR(10),GENDERCHAR(2),AGE SMALLINT,MAJORCHAR(20),NATIVECHAR(10));CREATETABLEREWARD_PUNISHMENT( SID CHAR(8),DETAILSVARCHAR(2000));圖1.4學生基本信息和獎勵模式

1.模式1.4.2三級模式(續(xù))模式（也稱邏輯模式）CREATE1.4.2三級模式(續(xù))外模式（也稱子模式或用戶模式）數據面向某一應用所展現的模式叫做外模式。

實際上是從模式中挑選出與應用密切相關的數據項。數據庫管理系統(tǒng)中提供了描述外模式的命令。由于學籍管理只使用了學生基本信息中的部分數據，需要為它建立一個外模式，如圖1.5。CREATEVIEWSTUDENT_INFOASSELECTSID,NAME,GENDER,AGE,MAJORFROMSTUDENT_INFO_ALL;圖1.5供學籍管理使用的學生基本信息外模式

2.外模式（ExternalSchema）1.4.2三級模式(續(xù))外模式（也稱子模式或用戶模式）CR內模式（也稱存儲模式）是數據庫所有數據的內部表示或者說是低層的描述；

內模式用來定義數據的存儲方式和物理結構；

記錄的存儲方式（順序存儲，按照B樹結構存儲，按hash方法存儲）索引的組織方式數據是否壓縮存儲數據是否加密數據存儲記錄結構的規(guī)定一個數據庫只有一個內模式數據庫管理系統(tǒng)也要提供內模式描述語言（內模式DDL）來定義和描述內模式。1.4.2三級模式(續(xù))3.內模式（InternalSchema）內模式（也稱存儲模式）1.4.2三級模式(續(xù))3.內模式1.4.2三級模式（續(xù)）圖1.3數據庫系統(tǒng)的三級模式結構1.4.2三級模式（續(xù)）圖1.3數據庫系統(tǒng)的三級模式結1.4.2三級模式(續(xù))數據庫系統(tǒng)的三級模式是對數據的三個抽象級別。它把數據的具體組織留給DBMS去做，用戶只要抽象地處理數據，而不用關心這些數據在計算機中如何表示和存儲，大大減輕了程序員在數據管理方面的負擔。采用三級模式,可以很方便地實現數據共享和數據獨立性。采用三級模式的優(yōu)點1.4.2三級模式(續(xù))數據庫系統(tǒng)的三級模式是對數第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.1發(fā)展過程層次型數據庫管理系統(tǒng)網狀數據庫管理系統(tǒng)關系型數據庫管理系統(tǒng)面向對象型數據庫管理系統(tǒng)XML數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程層次型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程(續(xù))層次模型是數據庫系統(tǒng)中最早出現的數據模型。層次數據庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem）數據庫管理系統(tǒng)。層次模型用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯系。1.層次型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程(續(xù))層次模型是數據庫系統(tǒng)中最早出現的數1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）網狀數據庫系統(tǒng)采用網狀模型作為數據的組織方式典型代表是DBTG系統(tǒng)：亦稱CODASYL系統(tǒng)20世紀70年代由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案提出了數據庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術實際系統(tǒng)CullinetSoftware公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE2.網狀數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）網狀數據庫系統(tǒng)采用網狀模型作為數據1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）關系數據庫系統(tǒng)采用關系模型作為數據的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數據庫系統(tǒng)的關系模型。計算機廠商新推出的數據庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關系模型。典型代表有：SystemR、Oracle、SQLServer等。3.關系型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）關系數據庫系統(tǒng)采用關系模型作為數據1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）面向對象數據庫系統(tǒng)(Object-OrientedDatabaseSystem，OODBS)是數據庫技術與面向對象程序設計方法相結合的產物。典型代表：法國O2Technology公司的O2美國ItascaSystem公司的Itasca等4.面向對象型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）面向對象數據庫系統(tǒng)(Object-1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）為了應對存儲和查詢XML文檔的需要，數據庫界研究了XML文檔的存儲機制、查詢優(yōu)化和索引技術，把XML文檔以自然的方式存儲在基于樹狀模型的層次結構中，從而使得數據庫對XML文檔的處理能力越來越強。2006年發(fā)布的IBMDB2Viper實現了同時對關系數據和XML文檔的管理。5.XML數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）為了應對存儲和查詢XML文檔的需要1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.2基本功能數據定義功能DBMS提供數據定義語言(DataDefinitionLanguage，、DDL)，用戶通過它可以方便地對數據庫中的數據對象進行定義。數據操縱功能DBMS提供數據操縱語言(DataManipulationLanguage，、DML)，用戶可以使用DML操縱數據，以實現對數據庫的基本操作：查詢、插入、刪除和更新。數據庫的運行管理數據庫在建立、運用和維護時由數據庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復。數據庫的建立和維護功能它包括數據庫初始數據的輸入、轉換功能，數據庫的轉儲、恢復功能，數據庫的重組織、重構造功能和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些實用程序完成的。1.5.2基本功能數據定義功能1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.3組成模塊DBMS由兩大部分組成查詢處理器查詢處理器包含數據定義語言(DDL)編譯器、數據操縱語言(DML)編譯器、嵌入型DML的預編譯器以及查詢優(yōu)化等核心程序。存儲管理器存儲管理器包含授權和安全性控制、完整性檢查管理器、事務管理器、文件管理器和緩沖區(qū)管理器。

1.5.3組成模塊DBMS由兩大部分組成1.5.3組成模塊（續(xù)）數據定義方面的程序模塊數據操縱方面的程序模塊數據庫運行管理方面的程序模塊數據庫組織、存儲和管理方面的程序模塊數據庫建立、維護和其他方面的程序模塊DBMS的組成模塊：1.5.3組成模塊（續(xù)）數據定義方面的程序模塊DBMS1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：數據庫邏輯結構的定義模塊，在關系數據庫管理系統(tǒng)（RDBMS）中就是創(chuàng)建數據庫、創(chuàng)建表、創(chuàng)建視圖、創(chuàng)建索引等定義模塊。安全性定義，如授權定義及處理模塊。完整性定義，如主關碼字、外關碼字、其他完整性約束定義及處理模塊。DDL程序模塊的功能：接收相應的定義。進行語法、語義檢查。把它們翻譯為內部格式存儲在數據字典中。創(chuàng)建數據庫的模塊還根據定義，建立數據庫的框架（即形成一個空庫），等待裝入數據。1.數據定義方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：1.數據定義方面的程序1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：查詢（Select語句）處理程序模塊數據更新（增加、刪除、修改）程序模塊交互式查詢程序模塊嵌入式查詢程序模塊程序模塊的功能：對用戶的數據操縱請求進行語法分析、語義檢查。生成某種內部表示，通常是語法樹。對于查詢語句，由查詢優(yōu)化器進行優(yōu)化，如根據一定的等價變換規(guī)則把語法樹轉換成標準形式。對于語法樹中的每一個操作，根據存取路徑、數據的存儲分布、數據的聚簇等信息來選擇具體的執(zhí)行算法。生成查詢計劃，提交查詢執(zhí)行模塊執(zhí)行，完成對數據庫的存取操作。2.數據操縱方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：2.數據操縱方面的程1.5.3組成模塊（續(xù)）程序模塊的功能：負責初始化DBMS。完成建立DBMS的系統(tǒng)緩沖區(qū)、系統(tǒng)工作區(qū)、打開數據字典等操作。進行安全性控制。完整性檢查、并發(fā)控制、事務管理、運行日志管理等。在數據庫運行過程中監(jiān)視對數據庫的所有操作，控制、管理數據庫資源，處理多用戶的并發(fā)操作等。目標：一方面保證用戶事務的正常運行，一方面保證數據庫的安全性和完整性。3.數據庫運行管理方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）程序模塊的功能：3.數據庫運行1.5.3組成模塊（續(xù)）

程序模塊的組成：文件讀寫與維護程序存取路徑（如索引）管理和維護程序緩沖區(qū)管理程序（包括緩沖區(qū)讀、寫、淘汰模塊）等程序模塊的功能：負責維護數據庫的數據和存取路徑，提供有效的存取方法。4.數據庫組織、存儲和管理方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）程序模塊的組成：4.數據庫組織1.5.3組成模塊（續(xù)）

程序模塊的組成：數據庫初始裝入程序轉儲程序恢復程序數據庫重構程序數據轉換程序通信程序等5.數據庫建立、維護和其他方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）程序模塊的組成：5.數據庫建立1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊

1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.4層次結構數據存儲層操作系統(tǒng)數據庫數據存取層語言翻譯處理層應用層1.5.4層次結構數據存儲層操作系統(tǒng)數據庫數據存1.5.4層次結構（續(xù)）處理的對象是各種各樣的數據庫應用，可以用開發(fā)工具開發(fā)或者用宿主語言編寫。應用程序要利用DBMS提供的接口來完成事務處理和查詢處理。1.應用層1.5.4層次結構（續(xù)）處理的對象是各種各樣的數據庫應用，1.5.4層次結構（續(xù)）處理的對象是數據庫語言，如SQL。功能是對數據庫語言的各類語句進行語法分析、視圖轉換、授權檢查、完整性檢查、查詢優(yōu)化等。向上提供的接口是關系、視圖，它們是元組的集合。2.語言翻譯處理層1.5.4層次結構（續(xù)）處理的對象是數據庫語言，如SQL1.5.4層次結構（續(xù)）該層處理的對象是單個元組。完成掃描（如表掃描）、排序、查找、插入、更新、刪除、封鎖等基本操作，完成存取路徑維護、并發(fā)控制、事務管理、安全控制等工作。向上提供的接口是單記錄操作。3.數據存取層1.5.4層次結構（續(xù)）該層處理的對象是單個元組。3.1.5.4層次結構（續(xù)）該層處理的對象是數據頁和系統(tǒng)緩沖區(qū)。執(zhí)行文件的邏輯打開、關閉，讀寫數據頁，完成緩沖區(qū)管理、內外存交換、外存的數據管理等功能。4.數據存儲層1.5.4層次結構（續(xù)）該層處理的對象是數據頁和系統(tǒng)緩沖1.5.4層次結構（續(xù)）操作系統(tǒng)是DBMS的基礎。處理的對象是數據文件的物理塊。執(zhí)行物理文件的讀寫操作，保證DBMS對數據邏輯上的讀寫真實地映射到物理文件上。操作系統(tǒng)提供的存取原語和基本的存取方法通常作為和DBMS存儲層的接口。5.操作系統(tǒng)1.5.4層次結構（續(xù)）操作系統(tǒng)是DBMS的基礎。5.1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構

1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.5主要產品介紹國外OracleIBMDB2MicrosoftSQLServerMySQLMicosoftAccess國內OpenbaseKingBaseESDMOSCAR1.5.5主要產品介紹國外1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Oracle公司是全球最大的數據庫產品提供商，成立于1977年。Oracle的產品覆蓋面廣，可以運行于UNIX、Linux、Windows等操作系統(tǒng)之上。比較流行的版本有Oracle7、Oracle8i、Oracle9i、Oracle10i、Oracle10g、Oracle11g。Oracle9i是一個用于Internet的新一代智能化的、協作各種應用的軟件基礎架構，具有Internet上的高伸縮性能、智能化、高可靠性。Oracle10g和Oracle11g是為網格計算而設計的數據庫。2007年7月11日發(fā)布的Oracle11g數據庫在性能、可升級性、可管理性以及可診斷性上有了提升，引入了新的數據壓縮技術，用戶的存儲空間可以減少三分之二，在非結構化數據的存儲速度上，新版也比舊版大大加快。此外，Oracle11g數據庫還增加了一些有關數據分區(qū)存儲的功能。1.Oracle1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Oracle公司是全球最大的數1.5.5主要產品介紹（續(xù)）IBM在20世紀70年代進行了關系數據庫系統(tǒng)SystemR項目，取得了一系列技術上的進步。1980年，最初的SystemR項目首次實現的關系技術被集成到System/38服務器的數據庫。DB2（正式名稱是DATABASE2）于1983年誕生于MVS上。如今，DB2系列數據庫可運行于UNIX、Linux與Windows平臺以及IBM的iSeries（OS/400操作系統(tǒng)）和zSeries（OS/390、z/OS、z/VM和Linux）服務器之上。DB2也支持電子商務和網格計算。2.IBMDB21.5.5主要產品介紹（續(xù)）IBM在20世紀70年代進行了1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Microsoft于1988年進入數據庫管理系統(tǒng)供應商行列，最初采取了與另外一個數據庫管理系統(tǒng)供應商Sybase合作的方式，1995年6月發(fā)布了獨立開發(fā)的SQLServer6.0，1998年11月發(fā)布了SQLServer7.0Microsoft編寫了其全部代碼；2000年12月發(fā)布了SQLServer2000。目前最新的版本是SQLServer2005。3.MicrosoftSQLServer1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Microsoft于1988年1.5.5主要產品介紹（續(xù)）MySQL是一個廣受Linux社區(qū)人們喜愛的半商業(yè)的數據庫。MySQL可以運行在大多數的Linux平臺(i386，Sparc等)以及少許非Linux甚至非UNIX平臺上。MySQL是一個多用戶、多線程的SQL數據庫，是一個客戶/服務器結構的應用，它由一個服務器守護程序mysqld和很多不同的客戶程序和庫組成。MySQL的普及很大程度上源于它的寬松，除了略顯不尋常的許可費用。MySQL的價格隨平臺和安裝方式的不同而變化。MySQL的Windows版本（NT/9x）在任何情況下都不免費；而任何UNIX變種（包括Linux）的MySQL如果由用戶自己或系統(tǒng)管理員而不是第三方安裝則是免費的，第三方安裝則必須付許可費。MySQL5系列數據庫是MySQL的最新版本。比較流行的發(fā)行版是mysql-5.0.18。4.MySQL1.5.5主要產品介紹（續(xù)）MySQL是一個廣受Linux1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Access是一種桌面型數據庫管理系統(tǒng)。由于價格便宜，功能強大，在小型應用中受到了人們的喜愛。5.MicosoftAccess1.5.5主要產品介紹（續(xù)）Access是一種桌面型數據庫1.5.5主要產品介紹（續(xù)）OpenBase是東軟集團中間件公司推出的我國第一個具有自主知識產權的商品化數據庫管理系統(tǒng)。10多年來，OpenBase已逐漸形成了以大型通用關系型數據庫管理系統(tǒng)為基礎的產品系列，包括：OpenBase多媒體數據庫管理系統(tǒng)、OpenBaseWeb應用服務器、OpenBaseMini嵌入式數據庫系統(tǒng)、OpenBaseSecure安全數據庫系統(tǒng)等。6.OpenBase1.5.5主要產品介紹（續(xù)）OpenBase是東軟集團中間1.5.5主要產品介紹（續(xù)）KingbaseES是北京人大金倉信息技術有限公司經過多年努力，自主研制開發(fā)的具有自主知識產權的通用關系型數據庫管理系統(tǒng)。KingbaseES是一個大型通用跨平臺系統(tǒng)，可以安裝和運行于Windows、Linux、Solaris以及AIX等多種操作系統(tǒng)平臺下。KingbaseES數據庫系統(tǒng)在各種操作系統(tǒng)平臺上都易于安裝，設置簡單。KingbaseES數據庫分為三種基本版本：企業(yè)版、標準版、工作組版。用戶可以根據自己的實際需要選擇相應的版本。7.KingBaseES1.5.5主要產品介紹（續(xù)）KingbaseES是北京人大1.5.5主要產品介紹（續(xù)）達夢數據庫DM是由武漢華中科技大學達夢數據庫有限公司開發(fā)的具有完全自主知識產權的國產大型數據庫管理系統(tǒng)，達夢公司擁有DM的全部源代碼和完全的自主版權。DM支持多個平臺之間的互聯互訪、高效的并發(fā)控制機制、有效的查詢優(yōu)化策略、靈活的系統(tǒng)配置、支持各種故障恢復并提供多種備份和還原方式，具有高可靠性、支持多種多媒體數據類型、提供全文檢索功能、用戶文檔齊全。8.DM1.5.5主要產品介紹（續(xù)）達夢數據庫DM是由武漢華中科技1.5.5主要產品介紹（續(xù)）神舟OSCAR數據庫是擁有完全自主知識產權的企業(yè)級大型、通用對象關系型數據庫管理系統(tǒng)。它是北京神舟航天軟件技術有限公司集多年的數據庫研發(fā)經驗，在國家科技部和中國航天科技集團的大力支持下研制成功的，是“十五”“863”重大軟件專項“大型通用數據庫管理系統(tǒng)及其應用”的研制成果，是一個在功能、性能、實用性、穩(wěn)定性、安全性以及可擴展性等方面能夠滿足電子政務、電子商務、企業(yè)信息化以及國防工業(yè)等敏感部門信息化建設需求的大型通用數據庫產品。神舟OSCAR數據庫系統(tǒng)性能穩(wěn)定、功能完善，可廣泛應用于各類企事業(yè)單位、政府機關，尤其是國防、軍工等事關國家政治、軍事、經濟安全的各要害單位的信息化建設。9.OSCAR1.5.5主要產品介紹（續(xù)）神舟OSCAR數據庫是擁有完全第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.6小結數據庫系統(tǒng)概述數據庫系統(tǒng)的定義數據庫系統(tǒng)的特點數據庫系統(tǒng)的結構體系結構三級模式結構1.6小結數據庫系統(tǒng)概述1.6小結(續(xù))數據庫管理系統(tǒng)發(fā)展過程基本功能組成模塊層次結構主要產品介紹1.6小結(續(xù))數據庫管理系統(tǒng)

下課了。。。追求休息一會兒。。。下課了。。。追求休息一會兒。。。數據庫技術基礎第1章數據庫系統(tǒng)概論數據庫技術基礎第1章數據庫系統(tǒng)概論第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.1學習目標

學完本章后，讀者應具備以下能力：理解數據庫系統(tǒng)的概念、特點和結構。了解數據庫管理系統(tǒng)的發(fā)展和功能。1.1學習目標第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.2數據庫系統(tǒng)的定義數據庫系統(tǒng)的組成4個基本概念

1.2數據庫系統(tǒng)的定義數據庫系統(tǒng)的組成1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫系統(tǒng)由三個部分組成：數據庫、數據庫管理系統(tǒng)、數據庫應用。數據庫DBMS應用應用應用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫系統(tǒng)由三個部分組成：數1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫數據庫管理系統(tǒng)數據庫應用數據庫用戶四個基本概念1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫四個基本概念1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫的用途數據庫用于存儲數據，數據分為用戶數據和系統(tǒng)數據。舉例說明：

在“學生”數據庫中，每個學生的信息是用戶數據。描述結構（學生信息由哪些數據項構成，每個數據項的數據類型等）的數據叫做系統(tǒng)數據，系統(tǒng)數據又叫做元數據。1.數據庫1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫的用途1.數據庫1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))在計算機系統(tǒng)中，數據庫表現為一個或多個操作系統(tǒng)的文件。對大型數據庫，這些文件占用的存儲空間非?？捎^，可以達到TB級，而對小型數據庫，如個人通訊錄，可能只占用幾個KB。特別要注意的是，數據庫并不是簡單的文件的疊加，而是由數據庫管理系統(tǒng)作為一個整體進行管理，有著復雜的存儲結構。1.數據庫(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))在計算機系統(tǒng)中，數據庫表現為一1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))什么是DBMS數據庫管理系統(tǒng)是一類重要的復雜的系統(tǒng)軟件，由若干程序組成，主要包括數據庫引擎、各種管理程序和開發(fā)工具等。DBMS的功能數據庫管理系統(tǒng)完成對數據庫的一切操作，同時提供面向應用的接口，供應用程序調用。DBMS和數據庫由于數據庫和數據庫管理系統(tǒng)之間的聯系非常緊密，我們可以把它們看成一個密不可分的整體，簡稱數據庫。2.數據庫管理系統(tǒng)(DBMS)1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))什么是DBMS2.數據庫管理1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫應用是數據庫系統(tǒng)中最活躍的部分，一般由企業(yè)根據自身的業(yè)務需要，由軟件工程師開發(fā)。例如，銀行業(yè)務管理系統(tǒng)、火車票訂票系統(tǒng)等。數據庫應用通常由開發(fā)小組開發(fā)。開發(fā)小組成員一般包括：項目管理人員熟悉業(yè)務處理過程的業(yè)務人員熟悉數據庫系統(tǒng)開發(fā)的軟件工程師數據庫系統(tǒng)管理員3.數據庫應用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫應用是數據庫系統(tǒng)中最活躍1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）數據庫應用的開發(fā)過程一般包括：需求分析功能：準確了解與分析用戶需求（包括數據與處理）。地位：需求分析是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步。概念結構設計功能：通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。地位：是整個數據庫設計的關鍵。邏輯結構設計功能：將概念結構轉換為某個DBMS所支持的數據模型，并對其進行優(yōu)化。3.數據庫應用(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）數據庫應用的開發(fā)過程一般包括：1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）物理結構設計功能：數據庫物理設計是為邏輯數據模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）。數據庫實施功能：設計人員運用DBMS提供的數據語言及其宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果建立數據庫，編制和調試應用程序，組織數據入庫，并進行試運行。數據庫運行和維護功能：在數據庫應用系統(tǒng)正式運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整與修改。3.數據庫應用(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）物理結構設計3.數據庫應用(1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員系統(tǒng)分析員數據庫設計人員應用程序員最終用戶4.數據庫用戶1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員4.數據庫用戶1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員（DatabaseAdministrator，DBA)負責數據庫系統(tǒng)的全面管理工作,包括：決定數據庫中的信息內容和結構。決定數據庫的存儲結構和存取策略。定義數據的安全性要求和完整性約束條件。監(jiān)控數據庫的使用和運行。進行數據庫的改進和重構。4.數據庫用戶（續(xù)）1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))數據庫管理員（Database1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）系統(tǒng)分析員的任務應用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明。確定系統(tǒng)的硬件與軟件配置。參與數據庫系統(tǒng)的概要設計。數據庫設計人員的任務數據庫中數據的確定。數據庫各級模式的設計。4.數據庫用戶（續(xù)）1.2數據庫系統(tǒng)的定義（續(xù)）系統(tǒng)分析員的任務4.數據庫用1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))應用程序員的主要任務設計和編寫應用系統(tǒng)的程序模塊系統(tǒng)調試系統(tǒng)安裝4.數據庫用戶(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))應用程序員的主要任務4.數據1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))最終用戶的任務通過應用系統(tǒng)使用數據庫。最終用戶是機構的工作人員,例如，銀行的職員、航空公司的售票人員等。4.數據庫用戶(續(xù))1.2數據庫系統(tǒng)的定義(續(xù))最終用戶的任務4.數據庫用戶第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.3數據庫系統(tǒng)的特點數據管理的三個發(fā)展階段：人工管理特點：數據由人管理。例如，可以把數據制成穿孔卡片，由讀卡機將數據讀入計算機，由特定的程序進行處理。文件系統(tǒng)特點：人們把數據存放在文件中，文件系統(tǒng)提供對文件內容的讀寫操作，然后采用某種編程語言編寫應用程序。數據庫系統(tǒng)特點：數據被存放在數據庫中，數據庫管理系統(tǒng)負責操縱數據庫中的數據，采用許多更先進的開發(fā)工具開發(fā)應用系統(tǒng)，開發(fā)工作效率大大提高。1.3數據庫系統(tǒng)的特點數據管理的三個發(fā)展階段：1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))假設一個學生的信息包括學號、姓名、性別、年齡專業(yè)和獎勵，部分學生的情況如表1.1所示。學號姓名性別年齡專業(yè)獎勵20050001史玉明女20計算機2005校獎學金，2006國家獎學金20050100李明男21機械2006校優(yōu)秀學生20050234張翔男21化工………………………………表1.1學生一覽表文件系統(tǒng)和數據庫系統(tǒng)的差異1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))假設一個學生的信息包括1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))學號姓名性別年齡專業(yè)位置長度20050001史玉明女20計算機03020050100李明男21機械301520050234張翔男21化工450……………………………………獎勵2005校獎學金，2006國家獎學金2006校優(yōu)秀學生表1.2學生基本信息文件和獎勵文件的結構和內容

1.采用文件系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))學號姓名性別年齡專業(yè)位置長度1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))文件系統(tǒng)管理的文件是流式文件，或者說，文件是無結構的，只是一些字節(jié)流。確定了存儲學生數據的方式后，需要編寫程序來實現數據的錄入功能和查詢功能。錄入功能的基本過程包括從鍵盤讀入學生信息，把獎勵寫到獎勵文件，把基本信息寫到學生基本信息文件。查詢功能采用順序查找方法。采用文件系統(tǒng)實現學籍管理的基本特點1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))文件系統(tǒng)管理的文件是流式文件1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))首先要在數據庫中建立兩個表STUDENT_INFO：存放學生的基本信息REWARD_PUNISHMENT：存放學生的獎勵記錄，可以向數據庫管理系統(tǒng)發(fā)布兩條命令來實現。CREATETABLESTUDENT_INFO( SID CHAR(8),SNAMECHAR(10),GENDERCHAR(2),AGE SMALLINT,MAJORCHAR(20));CREATETABLEREWARD_PUNISHMENT( SID CHAR(8),DETAILSVARCHAR(2000));圖1.2學生基本信息和獎勵的結構

2.采用數據庫系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))首先要在數據庫中建立兩個表C1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))向數據庫管理系統(tǒng)提交下面的兩條插入命令就可以把基本信息和獎勵記錄保存到表STUDENT_INFO和REWARD_PUNISHMENT中，完成錄入功能。插入學生的基本信息INSERTINTOSTUDENT_INFO(SID,SNAME,GENDER,AGE,MAJOR)VALUES('20050001','史玉明','女',20,'計算機')--插入學生的基本信息插入學生獲得的獎勵INSERTINTOREWARD_PUNISHMENT(SID,DETAILS)VALUES('20050001','2005校獎學金,2006國家獎學金')--查詢功能可以用一條檢索語句實現：SELECTA.SID,SNAME,GENDER,AGE,MAJOR,DETAILSFROMSTUDENT_INFOALEFTJOINREWARD_PUNISHMENTBONA.SID=B.SIDWHEREA.SID='20050001'2.采用數據庫系統(tǒng)實現學籍管理1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))向數據庫管理系統(tǒng)提交下面的兩數據庫系統(tǒng)的特點(1)數據結構化(2)數據的共享性高，冗余度低，易擴充(3)數據獨立性高(4)數據由DBMS統(tǒng)一管理和控制3.數據庫系統(tǒng)的特點數據庫系統(tǒng)的特點(1)數據結構化3.數據庫系統(tǒng)的特點1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))整體數據的結構化是數據庫的主要特征之一整體結構化不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織。不僅數據內部結構化，整體也是結構化的，數據之間具有聯系。數據庫中實現的是數據的真正結構化數據的結構用數據模型描述，無須程序定義和解釋。數據可以變長。數據的最小存取單位是數據項。(1)數據結構比1.3數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))整體數據的結構化是數據庫的主要1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）數據庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數據，數據面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應用共享使用。數據共享的好處減少數據冗余，節(jié)約存儲空間。避免數據之間的不相容性與不一致性。使系統(tǒng)易于擴充。（2）數據的共享性高，冗余度低，易擴充1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）（2）數據的共享性高，冗余度1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）物理獨立性指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數據庫中數據是相互獨立的。當數據的物理存儲改變時，應用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。數據的邏輯結構改變時，用戶程序也可以不變。數據獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的（3）數據獨立性高1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）物理獨立性（3）數據獨立性高1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）DBMS提供的數據控制功能數據的安全性（Security）保護保護數據，以防止不合法的使用造成的數據的泄密和破壞。數據的完整性（Integrity）檢查將數據控制在有效的范圍內，或保證數據之間滿足一定的關系。并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協調，防止相互干擾而得到錯誤的結果。數據庫恢復（Recovery）將數據庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正確狀態(tài)。(4)數據由DBMS統(tǒng)一管理和控制1.3數據庫系統(tǒng)的特點（續(xù)）DBMS提供的數據控制功能(4第1章數據庫系統(tǒng)論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)論1.1學習目標1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.4.1體系結構

1.4.2三級模式

1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構1.4.1體系結構1.集中式數據庫系統(tǒng)

2.客戶機/服務器數據庫系統(tǒng)

3.并行數據庫系統(tǒng)

4.分布式數據庫系統(tǒng)

1.4.1體系結構1.集中式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）集中式數據庫系統(tǒng)的DBMS、數據庫和應用程序都在一臺計算機上。在小型機和大型機上的集中式數據庫系統(tǒng)一般是多用戶系統(tǒng)，即多個用戶通過各自的終端運行不同的應用系統(tǒng)，共享數據庫。在微型計算機上的數據庫系統(tǒng)一般是單用戶的。1.集中式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）集中式數據庫系統(tǒng)的DBMS、數據庫1.4.1體系結構（續(xù)）DBMS、數據庫駐留在服務器上，而應用程序放置在客戶機上（微型計算機或工作站），客戶機和服務器通過網絡進行通信?？蛻魴C負責業(yè)務數據處理流程和應用程序的界面，當要存取數據庫中的數據時就向服務器發(fā)出請求，服務器接受客戶機的請求后進行處理，并將客戶要求的數據返回客戶機。隨著internet技術的應用，客戶/服務器兩層結構已經發(fā)展為三層或多層結構。三層結構一般是指瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器結構。用戶界面采用統(tǒng)一的瀏覽器方式，應用服務器上安裝應用系統(tǒng)或應用模塊，數據庫服務器上安裝DBMS和數據庫。二層或三層結構把數據庫系統(tǒng)的功能進行合理的分配，減輕數據庫服務器的負擔，從而使服務器有更多的能力完成事務處理和數據訪問控制，支持更多的用戶，提高系統(tǒng)的性能。2.客戶/服務器數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）DBMS、數據庫駐留在服務器上，1.4.1體系結構（續(xù)）并行數據庫系統(tǒng)是在并行機上運計算機行的具有并行處理能力的數據庫系統(tǒng)，是數據庫技術與并行計算技術相結合的產物。并行計算機系統(tǒng)有共享內存型、共享磁盤型、非共享型以及混合型。并行計算技術利用多處理機并行處理產生的規(guī)模效益來提高系統(tǒng)的整體性能，為數據庫系統(tǒng)提供了一個良好的硬件平臺。并行數據庫系統(tǒng)發(fā)揮了多處理機的優(yōu)勢，采用先進的并行查詢技術和并行數據分布與管理技術，具有高性能、高可用性、高可擴展性等優(yōu)點。3.并行數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構（續(xù)）并行數據庫系統(tǒng)是在并行機上運計算機1.4.1體系結構(續(xù))分布式數據庫由一組數據組成，這組數據物理上分布在計算機網絡的不同結點上，邏輯上卻屬于同一個系統(tǒng)。網絡中的每個結點具有獨立處理的能力（稱為場地自治），可以執(zhí)行局部應用，這時只訪問本地數據。也可以執(zhí)行全局應用，此時，通過網絡通信子系統(tǒng)訪問多個結點上的數據。分布式數據庫適應了企業(yè)部門分布的組織結構，可以降低費用，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，具有良好的可擴展性。

4.分布式數據庫系統(tǒng)1.4.1體系結構(續(xù))分布式數據庫由一組數據組成，這組數1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構

1.4.2三級模式

1.4數據庫系統(tǒng)的結構1.4.1體系結構1.4.2三級模式模式（Schema）

外模式（ExternalSchema）內模式（InternalSchema）1.4.2三級模式模式（Schema）1.4.2三級模式(續(xù))模式（也稱邏輯模式）在數據庫系統(tǒng)中要描述數據的結構，數據面向所有應用所展現的結構叫做模式。例如，為了滿足學籍管理應用和新應用，學生基本信息和獎勵的結構如圖1.4與圖1.2相比，多了一個籍貫數據項，因此，包含了兩個應用要使用的全部數據項。CREATETABLESTUDENT_INFO_ALL( SID CHAR(8),NAME CHAR(10),GENDERCHAR(2),AGE SMALLINT,MAJORCHAR(20),NATIVECHAR(10));CREATETABLEREWARD_PUNISHMENT( SID CHAR(8),DETAILSVARCHAR(2000));圖1.4學生基本信息和獎勵模式

1.模式1.4.2三級模式(續(xù))模式（也稱邏輯模式）CREATE1.4.2三級模式(續(xù))外模式（也稱子模式或用戶模式）數據面向某一應用所展現的模式叫做外模式。

實際上是從模式中挑選出與應用密切相關的數據項。數據庫管理系統(tǒng)中提供了描述外模式的命令。由于學籍管理只使用了學生基本信息中的部分數據，需要為它建立一個外模式，如圖1.5。CREATEVIEWSTUDENT_INFOASSELECTSID,NAME,GENDER,AGE,MAJORFROMSTUDENT_INFO_ALL;圖1.5供學籍管理使用的學生基本信息外模式

2.外模式（ExternalSchema）1.4.2三級模式(續(xù))外模式（也稱子模式或用戶模式）CR內模式（也稱存儲模式）是數據庫所有數據的內部表示或者說是低層的描述；

內模式用來定義數據的存儲方式和物理結構；

記錄的存儲方式（順序存儲，按照B樹結構存儲，按hash方法存儲）索引的組織方式數據是否壓縮存儲數據是否加密數據存儲記錄結構的規(guī)定一個數據庫只有一個內模式數據庫管理系統(tǒng)也要提供內模式描述語言（內模式DDL）來定義和描述內模式。1.4.2三級模式(續(xù))3.內模式（InternalSchema）內模式（也稱存儲模式）1.4.2三級模式(續(xù))3.內模式1.4.2三級模式（續(xù)）圖1.3數據庫系統(tǒng)的三級模式結構1.4.2三級模式（續(xù)）圖1.3數據庫系統(tǒng)的三級模式結1.4.2三級模式(續(xù))數據庫系統(tǒng)的三級模式是對數據的三個抽象級別。它把數據的具體組織留給DBMS去做，用戶只要抽象地處理數據，而不用關心這些數據在計算機中如何表示和存儲，大大減輕了程序員在數據管理方面的負擔。采用三級模式,可以很方便地實現數據共享和數據獨立性。采用三級模式的優(yōu)點1.4.2三級模式(續(xù))數據庫系統(tǒng)的三級模式是對數第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標

1.2數據庫系統(tǒng)的定義

1.3數據庫系統(tǒng)的特點

1.4數據庫系統(tǒng)的結構

1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.6小結

第1章數據庫系統(tǒng)概論1.1學習目標1.5數據庫管理系統(tǒng)

1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.1發(fā)展過程層次型數據庫管理系統(tǒng)網狀數據庫管理系統(tǒng)關系型數據庫管理系統(tǒng)面向對象型數據庫管理系統(tǒng)XML數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程層次型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程(續(xù))層次模型是數據庫系統(tǒng)中最早出現的數據模型。層次數據庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem）數據庫管理系統(tǒng)。層次模型用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯系。1.層次型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程(續(xù))層次模型是數據庫系統(tǒng)中最早出現的數1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）網狀數據庫系統(tǒng)采用網狀模型作為數據的組織方式典型代表是DBTG系統(tǒng)：亦稱CODASYL系統(tǒng)20世紀70年代由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案提出了數據庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術實際系統(tǒng)CullinetSoftware公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE2.網狀數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）網狀數據庫系統(tǒng)采用網狀模型作為數據1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）關系數據庫系統(tǒng)采用關系模型作為數據的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數據庫系統(tǒng)的關系模型。計算機廠商新推出的數據庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關系模型。典型代表有：SystemR、Oracle、SQLServer等。3.關系型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）關系數據庫系統(tǒng)采用關系模型作為數據1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）面向對象數據庫系統(tǒng)(Object-OrientedDatabaseSystem，OODBS)是數據庫技術與面向對象程序設計方法相結合的產物。典型代表：法國O2Technology公司的O2美國ItascaSystem公司的Itasca等4.面向對象型數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）面向對象數據庫系統(tǒng)(Object-1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）為了應對存儲和查詢XML文檔的需要，數據庫界研究了XML文檔的存儲機制、查詢優(yōu)化和索引技術，把XML文檔以自然的方式存儲在基于樹狀模型的層次結構中，從而使得數據庫對XML文檔的處理能力越來越強。2006年發(fā)布的IBMDB2Viper實現了同時對關系數據和XML文檔的管理。5.XML數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程（續(xù)）為了應對存儲和查詢XML文檔的需要1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.2基本功能數據定義功能DBMS提供數據定義語言(DataDefinitionLanguage，、DDL)，用戶通過它可以方便地對數據庫中的數據對象進行定義。數據操縱功能DBMS提供數據操縱語言(DataManipulationLanguage，、DML)，用戶可以使用DML操縱數據，以實現對數據庫的基本操作：查詢、插入、刪除和更新。數據庫的運行管理數據庫在建立、運用和維護時由數據庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復。數據庫的建立和維護功能它包括數據庫初始數據的輸入、轉換功能，數據庫的轉儲、恢復功能，數據庫的重組織、重構造功能和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些實用程序完成的。1.5.2基本功能數據定義功能1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程

1.5.2基本功能

1.5.3組成模塊1.5.4層次結構1.5.5主要產品介紹1.5數據庫管理系統(tǒng)1.5.1發(fā)展過程1.5.3組成模塊DBMS由兩大部分組成查詢處理器查詢處理器包含數據定義語言(DDL)編譯器、數據操縱語言(DML)編譯器、嵌入型DML的預編譯器以及查詢優(yōu)化等核心程序。存儲管理器存儲管理器包含授權和安全性控制、完整性檢查管理器、事務管理器、文件管理器和緩沖區(qū)管理器。

1.5.3組成模塊DBMS由兩大部分組成1.5.3組成模塊（續(xù)）數據定義方面的程序模塊數據操縱方面的程序模塊數據庫運行管理方面的程序模塊數據庫組織、存儲和管理方面的程序模塊數據庫建立、維護和其他方面的程序模塊DBMS的組成模塊：1.5.3組成模塊（續(xù)）數據定義方面的程序模塊DBMS1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：數據庫邏輯結構的定義模塊，在關系數據庫管理系統(tǒng)（RDBMS）中就是創(chuàng)建數據庫、創(chuàng)建表、創(chuàng)建視圖、創(chuàng)建索引等定義模塊。安全性定義，如授權定義及處理模塊。完整性定義，如主關碼字、外關碼字、其他完整性約束定義及處理模塊。DDL程序模塊的功能：接收相應的定義。進行語法、語義檢查。把它們翻譯為內部格式存儲在數據字典中。創(chuàng)建數據庫的模塊還根據定義，建立數據庫的框架（即形成一個空庫），等待裝入數據。1.數據定義方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：1.數據定義方面的程序1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：查詢（Select語句）處理程序模塊數據更新（增加、刪除、修改）程序模塊交互式查詢程序模塊嵌入式查詢程序模塊程序模塊的功能：對用戶的數據操縱請求進行語法分析、語義檢查。生成某種內部表示，通常是語法樹。對于查詢語句，由查詢優(yōu)化器進行優(yōu)化，如根據一定的等價變換規(guī)則把語法樹轉換成標準形式。對于語法樹中的每一個操作，根據存取路徑、數據的存儲分布、數據的聚簇等信息來選擇具體的執(zhí)行算法。生成查詢計劃，提交查詢執(zhí)行模塊執(zhí)行，完成對數據庫的存取操作。2.數據操縱方面的程序模塊1.5.3組成模塊（續(xù)）主要包括：2.數據操縱方面的程1.5.3組成模塊（續(xù)）程序模塊的功能：負責初始化DBMS。完成建立DBMS的系統(tǒng)緩沖區(qū)、系統(tǒng)工