数据库系统概述

一、基本概念

数据：是信息的表现形式和载体，可用文字、图像等多种形式表示，经数字化处理后可存入计算机。

数据库（DB）：按一定的数据模型组织、描述和存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

数据库管理系统（DBMS）：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能包括：

         数据定义功能（DDL），用户通过它定义数据对象。

         数据操纵功能（DML），用户通过它实现对数据库的查询、插入、删除和修改等操作。

数据库的运行管理：DBMS对数据库的建立、运用和维护进行统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、并发控制及故障恢复。

数据库的建立和维护功能：数据库初始数据的输入、转换，数据库的转储、恢复、重新组织及性能监视与分析等。

数据库系统（DBS）：计算机中引入数据库后的系统，包括

         数据库DB

         数据库管理系统DBMS

         应用系统

         数据库管理员DBA和用户

 

二、数据管理与数据处理

1数据管理：

对数据收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等

 

目标：在妥当的时候以妥当的形式给妥当的人提供妥当的数据

 

2数据处理

对数据进行加工、计算、提炼，从而产生新的有效数据的过程

 

 


 

3管理与处理的关系

管理是处理的基础

处理为管理服务

 


管理和处理又可看成一个问题的两个阶段，故可以统一起来，其中心是管理。

 

4数据管理的任务

描述对象（确保在这种描述下空间利用率高、操作效率高）：给出数据的定义、组织、存储的描述

描述操作（确保操作的正确、安全、高效）：维护、检索、传送的技术实现

 

 

三、数据管理的发展阶段

人工管理阶段（50年代中期以前）

文件系统阶段（50年代中期至60年代后期）

数据库系统阶段（60年代后期以后）

 

1人工管理阶段（程序员管理阶段）

特点：数据不保存

                   程序员负责数据管理的一切工作

                            数据和程序一一对应，没有独立性和共享性

数据和程序的关系：

 


 

2文件系统阶段

硬件：有了大容量直接存储外存设备，如磁盘、磁鼓等

软件：有了专门的数据管理软件—文件系统

处理方式：有批处理、联机实时处理等

 

又可分为两个阶段：

（1）60年代初初等的文件系统

主要特点：

组织方式：顺序文件

数据结构：物理结构= 逻辑结构

软件功能：仅有简单I/O操作

 

（2）60年代中期出现了成熟的文件系统

主要特点：

组织方式：顺序和随机存取并用

数据结构：物理结构和逻辑结构有了简单的变换

软件功能：软件系统提供了存取方法

 

数据和程序的关系

 


三个主要缺点：

数据高度冗余：数据基本上还是面向应用或特定用户的

数据共享困难：文件基本上是私有的，只能提供很弱的文件级共享

数据和程序缺乏独立性：只有一定的物理独立性，完全没有逻辑独立性

 

3数据库系统阶段

文件系统不能适应大数据量，多应用共享数据的根本原因：

         数据没有集中管理

数据库方法的基本出发点：

         把数据统一管理、控制，共享使用

数据和程序的关系：

 


主要优点：

（1）      数据高度结构化集成，面向全组织

（2）      数据共享性好，可为多个不同的用户共同使用

（3）      数据冗余少，易扩充

（4）      数据和程序的独立性高

物理独立性：存储结构变，逻辑结构可以不变，从而应用程序也不必改变

逻辑独立性：总体逻辑结构变，局部逻辑结构可以不变，从而应用程序也不必改变

好处：简化应用程序的编写和维护

（5）      数据控制统一

安全性控制：防止泄密和破坏

完整性控制：正确、有效、相容

并发控制：多用户并发操作的协调控制

故障恢复：发生故障时，将数据库恢复到正确状态

 

（1）数据库的进一步理解

外部特征：

数据库是以一定的数据结构形式存储在一起的、相互有关的、具有“一少三性”特点的数据集合。

“一少”：数据冗余少

“三性”：

         数据的共享性：库中数据能为多个用户服务

         数据的独立性：用户的应用程序及数据的逻辑组织和数据的物理存储方式无关

         数据的完整性：数据在新陈代谢活动中始终保持正确性

内部特征：

         数据库是自描述的：它除了包含用户的数据外，还包含关于它本身结构的描述（数据字典，或数据目录或元数据，简单点就是数据的结构，数据的骨架）

         直接的好处：提高了程序和数据的独立性

 

（2）数据库是集成记录的集合

文件的数据元层次：

位-> 字节或字符-> 字段-> 记录-> 文件

数据库的数据元层次：

位-> 字节或字符-> 字段-> 记录-> 数据文件

                                                                    元数据

                                                               索引

                                                                    应用元数据


 

 

4各个阶段的比较

	人工管理	文件系统	数据库系统
谁管理数据	程序员	操作系统提供存取方法	系统集中管理
面向谁	特定应用	基本上是特定用户	面向系统
共享性	不能	共享很弱	充分共享
数据独立性	没有	一定的物理独立性	较高的独立性

 

文件系统和数据库系统的本质区别：

内部：数据库的数据是结构化的，有联系的

         文件系统的各记录无联系

外部：数据库系统是共享的

         文件系统基本上是面向特定用户的

 

四、数据库技术的发展

三个事件为标志：

1、1969 IBM           IMS           层次模型

2、1970年前后， CODASYL        DBTG报告                网状模型

3、1970 IBM E.F.Codd研究员发表了一系列论文，奠定了关系数据库的基础

 

70年代称为数据库时代

80年代开始，几乎成为关系数据库的一统天下

 

数据库的分代：

第一代：层次、网状数据库

第二代：关系数据库

第三代：面向对象模型为主要特征的新一代数据库系统，技术尚未成熟