數(shù)據(jù)庫知識復習之數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的最新技術，是計算機科學的重要分支。從聯(lián)機事務處理（On-Line Transaction Processing，OLTP）到聯(lián)機肥西處理（On-Line Analysis Processing，OLAP），從一般企業(yè)管理到計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、電子政務（e-Convernment）、電子商務（e-Commerce）地理信息系統(tǒng)（GIS）等等。

數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是與數(shù)據(jù)庫技術密切相關的4個基本概念。

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象。數(shù)據(jù)的種類有很多種，文本（Text）、圖形（graph）、圖像（Image）、音頻（Audio）、視頻（Video）、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等等。這些都是屬于數(shù)據(jù)的部分。

數(shù)據(jù)的定義多種不一，我們統(tǒng)一可以理解為：描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的解釋是指對數(shù)據(jù)含義的說明，數(shù)據(jù)的含義稱之為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是密不可分的。

數(shù)據(jù)庫（Database，簡稱DB）

數(shù)據(jù)庫，很多的理解的方式，就是存放數(shù)據(jù)的倉庫而已。其中的倉庫是計算機的存儲設備，當然了，其中的數(shù)據(jù)也是按一定的格式進行存放的。

數(shù)據(jù)的定義：

數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機中、有組織的（有一定的數(shù)據(jù)結構）、可以共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是按照一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度（redundancy）、較高的數(shù)據(jù)獨立性（data independence）和易擴展性，并可為各種用戶共享。

總的來說，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)具有永久存儲、有組織和可共享三個最基本的特點。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS）

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)庫管理軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和操作系統(tǒng)一樣是計算機的基礎軟件，也是一個大型復雜的軟件系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能

1.數(shù)據(jù)定義功能

----------DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言（Data Definition Language，DDL），用戶通過它可以方便的對數(shù)據(jù)對象進行定義。

2.數(shù)據(jù)組織、存儲和管理

DBMS要分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的存取路徑等。

數(shù)據(jù)組織和存儲的基本目標是提高存儲空間利用率和方便存取，提供多種存取方式（如索引查找、Hash查找、順序查找等）來提高存取效率。

3.數(shù)據(jù)操作功能

DBMS還提供數(shù)據(jù)操縱語言（data Manipulation Language，DML），用戶可以使用DML，操縱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改等。

4.數(shù)據(jù)庫的事務管理和運行管理

數(shù)據(jù)庫在建立、運用和維護時由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一進行控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復。

5.數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能

它包括：數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉換功能，數(shù)據(jù)庫的轉儲、恢復功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、分析功能等。而這些功能通常都是由一些實用程序或者管理工具來代替完成的。

6.其他的功能

包括：DBMS與網(wǎng)絡中其他的軟件系統(tǒng)的通信功能，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員構成。

數(shù)據(jù)庫技術是應數(shù)據(jù)管理任務的需要而產(chǎn)生的。

數(shù)據(jù)管理則是指對數(shù)據(jù)進行分析、組織、編碼、存儲、檢索和維護，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。

而數(shù)據(jù)的處理是指對各種數(shù)據(jù)進行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。

軟件管理技術發(fā)展的3個階段

一、人工管理階段

在20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算，當時的外部存儲器只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁盤等直接存取的存儲設備。軟件狀況更是沒有操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據(jù)專門的軟件，對于數(shù)據(jù)的處理則是采用批處理的方式進行處理。所以，人工管理數(shù)據(jù)具有如下的特點：

1.數(shù)據(jù)不保存

2.應用程序管理數(shù)據(jù)

3.數(shù)據(jù)不共享

4.數(shù)據(jù)不具有獨立性

在人工管理階段，程序和數(shù)據(jù)之間的關系都是一一對應的。

二、文件系統(tǒng)階段

20世紀50年代后期到60年代中期，此時已經(jīng)存在外部存儲器這些存儲的設備；在軟件方面，操作系統(tǒng)中也存在了專門的數(shù)據(jù)管理軟件。一般被稱之為文件系統(tǒng)，處理的方式除了有批處理的方式，而且可以實現(xiàn)聯(lián)機實時處理。

文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點如下：

1.數(shù)據(jù)可以長期保存

2.由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)

但是文件系統(tǒng)存在著一定的缺點，具體如下：

1.數(shù)據(jù)共享性較大，冗余度大

2.數(shù)據(jù)的獨立性較差

3.并發(fā)訪問容易產(chǎn)生異常

4.數(shù)據(jù)的安全性難以控制

三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：（與人工管理和文件系統(tǒng)相比較而言）

1.數(shù)據(jù)結構化

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結構化，這是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一，也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質區(qū)別。

”整體“結構化是指在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不再僅僅針對某一應用，而是面向全組織；不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部是結構化的，而且整體是結構化的，數(shù)據(jù)之間是具有聯(lián)系的。

2.數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充

數(shù)據(jù)的共享可以大大減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間，數(shù)據(jù)共享還能夠避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性。

由于數(shù)據(jù)是面向整個系統(tǒng)，是有結構的數(shù)據(jù)，不僅可以被多個應用共享使用，而且容易增加新的應用，這使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)彈性大，易于擴充，可以適應用戶的各種需求。

3.數(shù)據(jù)獨立性高

數(shù)據(jù)獨立性包括物理獨立性和邏輯獨立性。

物理獨立性是指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。也就是說，數(shù)據(jù)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中怎樣存儲是由DBMS管理的，用戶程序不需要了解，應用程序要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結構，這樣，當數(shù)據(jù)的物理存儲改變的時候，應用程序不用改變。

邏輯獨立性是指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構是相互獨立的。也就是說邏輯結構改變了，用戶程序也可以不改變。

4.數(shù)據(jù)是由DBMS統(tǒng)一管理和控制

數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)(Concurrency)共享的，即多個用戶可以同時存儲數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)甚至可以同時存取數(shù)據(jù)庫中同一數(shù)據(jù)。

DBMS還必須提供幾個數(shù)據(jù)控制功能：

4.1、數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護

4.2、數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查

4.3、并發(fā)（Concurrency）控制

4.4、數(shù)據(jù)庫恢復（Recovery）