數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展課件

第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet

第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應用系統(tǒng)

CAD系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對其使用的大量標準構件、設計中間數(shù)據(jù)、設計結果等進行統(tǒng)一管理。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應用系統(tǒng)

典型的地理信息系統(tǒng)(GIS)除要具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所具有的功能外，還要支持位置數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的操作、組織和管理。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應用系統(tǒng)

需要數(shù)據(jù)庫對各種開發(fā)文檔、修改歷史、測試結果等進行管理。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應用系統(tǒng)

給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出了存儲和處理復雜對象，支持復雜數(shù)據(jù)類型的應用需求。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

一、應用需求

計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機集成制造系統(tǒng)

計算機輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應用系統(tǒng)

要求數(shù)據(jù)庫能夠提供對諸如大文本、時間序列等許多非結構化數(shù)據(jù)類型管理的支撐能力。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展

三、數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術與多學科技術的相互結合與相互滲透是當前數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的重要特征，并在此基礎上產(chǎn)生和發(fā)展了一系列支持特殊應用領域的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如分布式數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、演義數(shù)據(jù)庫、模糊數(shù)據(jù)庫、聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫等，形成了共存于當今社會的數(shù)據(jù)庫大家族。

第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

一、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義及其理論基礎集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有成分都是駐留在一臺計算機內(nèi)的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有工作都是在一臺計算機上完成的。

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分布地存放在由計算機網(wǎng)絡相連的不同結點的計算機中，其中每一結點都有自治處理（即獨立處理）能力并能完成局部應用，而每一結點并不是互不相關，它們在分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作用下，也參與（至少一種）全局應用程序的執(zhí)行，該全局應用程序可通過通信網(wǎng)絡系統(tǒng)存取若干結點的數(shù)據(jù)。

第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

一、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義及其理論基礎計算機網(wǎng)PC機1DB1PC機2DB2計算機DB3T1T2T3圖9.2分布式數(shù)據(jù)庫示意圖第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

三、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分類（1）同構同質(zhì)型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型(例如，都采用關系模型)，并且都采用同一型號的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。（2）同構異質(zhì)型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但采用了不同型號的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(例如，分別采用了Oracle、SQL/DS、DB2等)。（3）異構型DDBS：指各個場地采用了不同類型的數(shù)據(jù)模型，顯然也就采用了不同類型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

四、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標（1）各節(jié)點上的數(shù)據(jù)庫具有自治性（2）非集中式管理（3）高可用性（4）位置獨立（5）分片獨立（6）復制獨立（7）優(yōu)化的分布式查詢處理（8）可進行分布式事務管理（9）具有硬件的獨立性（10）具有操作系統(tǒng)獨立性（11）具有網(wǎng)絡獨立性（12）數(shù)據(jù)庫獨立第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

五、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成本地DB1

DDB

本地DB2

DDB

圖9.3DDBMS的典型組成方式DBDCDDDBDCDD（1）數(shù)據(jù)庫管理模塊(DB)（2）數(shù)據(jù)通信模塊(DC)（3）數(shù)據(jù)字典(DD)（4）分布式數(shù)據(jù)庫(DDB)場地1場地2第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、對象的邏輯結構

（1）對象描述客觀世界中的一個實體，構成面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的一個基本單元。（2）每個對象有一個唯一的對象標識符。（3）對象具有自身的狀態(tài)，且對象的狀態(tài)是由一組屬性值來描述的。（4）對象的狀態(tài)可以通過方法或操作改變。（5）有關對象的私有數(shù)據(jù)(對象的狀態(tài))和對他們的操作(行為)被封裝在一起。（6）對象與系統(tǒng)中的其他對象之間的相互作用是通過消息實現(xiàn)的。

第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、對象間的限制和聯(lián)系圖9.6類的一般結構（1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對象組成的集合。消息模式1：處理能力1

……消息模式n：處理能力n消息模式1：處理能力1的實現(xiàn)

……消息模式n：處理能力n的實現(xiàn)外部特性內(nèi)部實現(xiàn)第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、對象間的限制和聯(lián)系（1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對象組成的集合。（2）類層次：所有的類組成一個有根的層次結構，稱為類層次(ClassHierarchy)。（3）繼承：一個類可以從其直接祖先(超類)或間接祖先(即，類的超類)繼承(Inheritance)所有的屬性和方法。（4）復合對象：如果一個對象的某個或某些屬性不是一個如整數(shù)、實數(shù)、字符或字符串等這樣的基本數(shù)據(jù)類型，而是其他的對象，就稱這樣的對象為復合對象(CompositeObject)。部門編號：Dept005部門名稱：公關部

……經(jīng)理：職員：職工編號：Drn001職工姓名：李瑩

……職工編號：Drn001職工姓名：李瑩工作崗位：營銷員

……圖9.7復合對象第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成（1）對象子系統(tǒng)由模式管理、事務管理、查詢處理、版本管理、長數(shù)據(jù)管理、外圍工具等模塊組成。（2）存儲子系統(tǒng)主要包括緩沖區(qū)管理和存儲管理等模塊。一個面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要由對象子系統(tǒng)和存儲子系統(tǒng)組成。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)五、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)途徑

（1）通過在面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言的基礎上擴充面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型來建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）通過在現(xiàn)有的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上擴展關系數(shù)據(jù)模型，增加對面向?qū)ο髷?shù)據(jù)類型的支持來建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（3）利用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，從零開始建立全新的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)六、

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)越性（1）面向?qū)ο蟮膹碗s對象構造能力增強了對客觀世界的模擬能力（2）面向?qū)ο蟮姆庋b性屏蔽了實現(xiàn)細節(jié)和復雜性，降低了數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)和維護的難度（3）面向?qū)ο蟮睦^承性使數(shù)據(jù)庫應用程序的可重用成為可能第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4多媒體數(shù)據(jù)庫二、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組織結構圖9.8組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構（1）組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構用戶應用程序圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)…聲音數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)規(guī)則數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)…圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規(guī)則數(shù)據(jù)DBDBMSDB第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4多媒體數(shù)據(jù)庫（2）主從型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構圖9.9主從型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構二、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組織結構主數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)…圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規(guī)則數(shù)據(jù)DBDB用戶應用程序圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)…聲音數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)規(guī)則數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)從DBMS第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型（1）事件及其分類

主動數(shù)據(jù)庫(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。與時間有關的事件與數(shù)據(jù)庫狀態(tài)相關的事件與數(shù)據(jù)庫語言有關的事件與信號燈有關的事件與公共變量有關的事件與中斷有關的事件第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型（2）事件運算與事件表達式

主動數(shù)據(jù)庫(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。事件的運算包括兩個事件的同時發(fā)生(∧)、兩個事件的選擇發(fā)生(|)，即兩個事件僅有其中一個發(fā)生、兩個事件的合并發(fā)生(∨)、兩個事件的相繼發(fā)生(?)，即前一個事件結束后馬上發(fā)生后一個事件、一個事件在另一個事件之前發(fā)生(<)、一個事件在另一個事件之后發(fā)生(>)、某個事件不發(fā)生(┐)等運算。事件及其相互之間的各種運算構成事件表達式。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型（3）事件規(guī)則

主動數(shù)據(jù)庫(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。事件規(guī)則的一般表示形式為：WHEN<事件表達式>IF－THEN產(chǎn)生式規(guī)則集合事件規(guī)則的含義是：當<事件表達式>為真時，執(zhí)行IF－THEN產(chǎn)生式規(guī)則集合。主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事件規(guī)則構成了主動數(shù)據(jù)庫的知識模型。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、

主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成一個主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由三部分組成：（1）傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。用于實現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基本功能（2）事件知識庫。是一組由事件驅(qū)動的知識集合（3）事件監(jiān)視器第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三、主動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能（1）各種實時監(jiān)控、時間同步及其控制功能（2）數(shù)據(jù)庫的使用與更新、數(shù)據(jù)庫狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫異常、數(shù)據(jù)庫的一致性與完整性檢查的動態(tài)監(jiān)視等及其處理功能。（3）數(shù)據(jù)庫的自動審計、例外處理、出錯監(jiān)控等及其處理功能。（4）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各站點和各子系統(tǒng)之間的通訊與同步功能。（5）模塊之間、用戶之間、用戶與系統(tǒng)之間的通訊與交互功能。（6）對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各種中斷對象的實時監(jiān)視、實時響應、實時處理和實時控制功能。（7）具有那些反映系統(tǒng)性能的有關功能要求第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、主動數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)（1）在原有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上進行改造。（2）先將某種程序語言改造成一種主動程序設計語言，對事件知識庫的管理和事件監(jiān)視器的功能與機制由主動程序設計語言承擔。然后與傳統(tǒng)的宿主系統(tǒng)類似，把對數(shù)據(jù)庫的操作嵌入到主動程序設計語言中。（3）設計全新的主動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與事件知識庫在同一系統(tǒng)的相容，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫語言(包括DDL、DML和DCL)、主動(應用)程序設計語言和事件監(jiān)視器的徹底融合。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)五、事件知識庫的實現(xiàn)

根據(jù)事件規(guī)則和基于IF－THEN的產(chǎn)生式規(guī)則的一般表示形式，事件規(guī)則庫的組織實質(zhì)上可以按照人工智能和/或?qū)＜蚁到y(tǒng)中的產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識庫形式進行組織和設計。第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)六、事件監(jiān)視器的實現(xiàn)（1）確定事件監(jiān)視器的執(zhí)行模式（2）確定條件檢測的方式（3）并發(fā)事務與并發(fā)執(zhí)行處理等第九章數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)七、主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的現(xiàn)狀和有待進一步研究的問題（1）觸發(fā)器的表達能力有限，還無法描述和表示復雜的事件（2）主動機制的實現(xiàn)還沒有形成一套完整的技術理論和普遍認同的技術