第11章 數(shù)據(jù)庫新技術(shù)發(fā)展.ppt

1、An Introduction to Database System,第十一章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展,11.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概述 11.2 數(shù)據(jù)庫發(fā)展的3個(gè)階段 11.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 11.4 小結(jié),An Introduction to Database System,11.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概述,數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，也是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一 第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-數(shù)據(jù)庫大家族,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概述(續(xù)),下圖通過一個(gè)三維空間的視圖從數(shù)據(jù)模型、

2、新技術(shù)內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域3個(gè)方面，描述了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)和相互關(guān)系,An Introduction to Database System,11.2 數(shù)據(jù)庫發(fā)展的3個(gè)階段,11.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 11.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 11.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database System,11.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)指層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 代表系統(tǒng)： IMS（Information Management System） 1969年，IBM公司研制，層次模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBTG報(bào)告(Data Base Task Group

3、) 20世紀(jì)60年代末70年代初提出 確定并建立了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的許多概念、方法和技術(shù)。 基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的，它是數(shù)據(jù)庫網(wǎng)狀模型的典型代表,An Introduction to Database System,第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (續(xù)),層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的共同特點(diǎn)： 1. 支持三級模式的體系結(jié)構(gòu) 2. 用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 3. 獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言 4. 導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語言,An Introduction to Database System,11.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1970年，E.F.Codd發(fā)表大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型論文，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定理論基礎(chǔ) 典型代表：

4、 IBM San Jose研究室開發(fā)的System R Berkeley大學(xué)研制的INGRES,An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)),這一時(shí)期的主要成果 奠定了關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)，給出了人們一致接受的關(guān)系模型的規(guī)范說明 研究了關(guān)系數(shù)據(jù)語言，包括關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算、SQL及QBE等 研制了大量的RDBMS的原型，攻克了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中查詢優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等一系列關(guān)鍵技術(shù),An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)),關(guān)系數(shù)據(jù)庫是以關(guān)系模型為基礎(chǔ)的 關(guān)系模型組成部分： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系操作 數(shù)據(jù)

5、完整性,An Introduction to Database System,11.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1990年，高級DBMS功能委員會(huì)發(fā)表了第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言的文章，提出第三代DBMS應(yīng)具有的3個(gè)基本特征： 1.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理 2.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù) 3.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須對其他系統(tǒng)開放,An Introduction to Database System,12.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn),12.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展 12.3.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合 12.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫新技術(shù),An In

6、troduction to Database System,11.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展,1. 對傳統(tǒng)的關(guān)系模型 (1NF) 進(jìn)行擴(kuò)充，引入了少數(shù)構(gòu)造器，稱為復(fù)雜數(shù)據(jù)模型 一種是偏重于結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充 一種是側(cè)重于語義的擴(kuò)充 2. 增加全新的數(shù)據(jù)構(gòu)造器和數(shù)據(jù)處理原語，以表達(dá)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和豐富的語義 3. 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 4. XML數(shù)據(jù)模型,An Introduction to Database System,11.3.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他學(xué)科的內(nèi)容相結(jié)合，出現(xiàn)的各種新型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)： 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 知識庫系統(tǒng)和主動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

7、模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等 Web數(shù)據(jù)庫等,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互滲透,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),一、并行數(shù)據(jù)庫 概念 在并行機(jī)上運(yùn)行的具有并行處理能力的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與并行計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 并行處理技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合的可行性 數(shù)據(jù)庫操作是集合操作，許多情況下可分解為一系列對子集的操作 并行計(jì)算技術(shù)利用多處理機(jī)并行處理產(chǎn)生的規(guī)模效益來提高系統(tǒng)的整體性能，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一

8、個(gè)良好的硬件平臺,An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究以三種并行計(jì)算結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)： 共享內(nèi)存(主存儲器)結(jié)構(gòu)(Shared_Memory)(簡稱SM結(jié)構(gòu)) 共享磁盤結(jié)構(gòu)(Shared_Disk)(簡稱SD結(jié)構(gòu)) 無共享結(jié)構(gòu)(Shared_Nothing)(簡稱SN結(jié)構(gòu)),An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫原型系統(tǒng) 加州Berkeley大學(xué)的XPRS系統(tǒng) Colorado大學(xué)的Volcano系統(tǒng) Wisconsin大學(xué)的Gamma系統(tǒng)等,An Introductio

9、n to Database System,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),二、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(Active Data Base) 概念 是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫新技術(shù)。 目標(biāo) 提供對緊急情況及時(shí)反應(yīng)的能力 方法 嵌入ECA，即事件-條件-動(dòng)作規(guī)則,An Introduction to Database System,主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(續(xù)),為支持ECA規(guī)則，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的研究集中于解決以下問題： 1. 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型和知識模型 2. 執(zhí)行模型 3. 條件檢測 4. 事務(wù)調(diào)度 5. 體系結(jié)構(gòu) 6. 系統(tǒng)效率,An Introduction to Datab

10、ase System,11.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫新技術(shù),數(shù)據(jù)庫技術(shù)被應(yīng)用到特定的領(lǐng)域中，出現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,特定應(yīng)用領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)庫技術(shù),An Introduction to Database System,面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫新技術(shù)(續(xù)),一、工程數(shù)據(jù)庫 概念 工程數(shù)據(jù)庫（Engineering Database）是一種能存儲和管理各種工程設(shè)計(jì)圖形和工程設(shè)計(jì)文檔，并能為工程設(shè)計(jì)提供各種服務(wù)的數(shù)據(jù)庫。 目的 利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對工程對象有效地加以管理，并提供相應(yīng)的處理功能及良好的設(shè)計(jì)環(huán)境,An Introduction to Database System,工程數(shù)據(jù)庫(

11、續(xù)),工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有的功能 1. 支持復(fù)雜對象 （如圖形數(shù)據(jù)、工程設(shè)計(jì)文檔） 的表示和處理； 2. 可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型； 3. 支持復(fù)雜多樣的工程數(shù)據(jù)的存儲和集成管理； 4. 支持變長結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)體的處理； 5. 支持工程長事務(wù)和嵌套事務(wù)的并發(fā)控制和恢復(fù)； 6. 支持設(shè)計(jì)過程中多個(gè)不同數(shù)據(jù)版本的存儲和管理； 7. 支持模式的動(dòng)態(tài)修改和擴(kuò)展； 8. 支持多種工程應(yīng)用程序等,An Introduction to Database System,面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫新技術(shù)(續(xù)),二、空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù) 用于表示空間物體的位置、形狀、大小和分布特征等諸方面信息的數(shù)據(jù)，適用于描述所有二維、三維和多維

12、分布的關(guān)于區(qū)域的現(xiàn)象。 特點(diǎn) 包括物體本身的空間位置及狀態(tài)信息 包括表示物體的空間關(guān)系（即拓?fù)潢P(guān)系）的信息 概念 描述、存儲和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫(續(xù)),研究內(nèi)容 (1)空間數(shù)據(jù)模型 (2)空間數(shù)據(jù)查詢語言 (3)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)模型,空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)查詢語言,空間數(shù)據(jù)查詢包括位置查詢、空間關(guān)系查詢和屬性查詢。前兩種查詢是空間數(shù)據(jù)庫特有的，基本方式有： 面-面查詢 線-線查詢 點(diǎn)-點(diǎn)查詢 線-面查詢 點(diǎn)-線查詢 點(diǎn)-面查詢 空間數(shù)據(jù)查詢語言是為了正確表達(dá)以上查詢請求,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),功能 提供對空間數(shù)據(jù)和空間關(guān)系的定義和描述 提供空間數(shù)據(jù)查詢語言，實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的高效查詢和操作 提供對空間數(shù)據(jù)的存儲和組織 提供對空間數(shù)據(jù)的直觀顯示等,An Introduction to Database System,11.4 小結(jié),數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段 第一代