數(shù)據(jù)庫新技術

1、隨著計算機技術迅猛發(fā)展，各種信息資源大量出現(xiàn)。同時，這種信息資源已經成為當今社會的重要財富。因此，隨著需求要求，建立一個滿足社會各個階層、各個行業(yè)、各個部門的行之有效的信息系統(tǒng)成為當務之急。數(shù)據(jù)庫技術隨之產生。同時，數(shù)據(jù)庫技術是一種非常重要的技術。數(shù)據(jù)庫的建設規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量國家信息化程度的重要標志。隨著計算機應用領域的不斷拓展和多媒體技術的發(fā)展, 數(shù)據(jù)庫已是計算機科學技術中發(fā)展最快、應用最廣泛的重要分支之一，數(shù)據(jù)庫技術的研究也取得了重大突破，他已成為計算機信息系統(tǒng)和計算機應用系統(tǒng)的重要的技術基礎和支柱。從20世紀60年代末開始, 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已從第一代層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)

2、狀數(shù)據(jù)庫，第二代的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，發(fā)展到第三代以面向對象模型為主要特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關系數(shù)據(jù)庫理論和技術在7080年代得到長足的發(fā)展和廣泛而有效地應用，80年代, 關系數(shù)據(jù)庫成為應用的主流, 幾乎所有新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase Management System，DBMS）產品都是關系型的，他在計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展史上是一個重要的里程碑，這種數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)結構化、最低冗余度、較高的程序與數(shù)據(jù)獨立性、易于擴充、易于編制應用程序等優(yōu)點，目前較大的信息系統(tǒng)都是建立在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)理論設計之上的。但是，這些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫，不論其模型和技術上有何差別，卻主

3、要是面向和支持商業(yè)和事務處理應用領域的數(shù)據(jù)管理。然而，隨著用戶應用需求的提高、硬件技術的發(fā)展和Internet/Intranet提供的豐富多彩的多媒體交流方式,促進了數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡通信技術、人工智能技術、面向對象程序設計技術、并行計算技術等相互滲透，互相結合，成為當前數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的主要特征，形成了數(shù)據(jù)庫新技術。1 數(shù)據(jù)庫技術與多學科技術的有機結合 各種學科技術與數(shù)據(jù)庫技術的有機結合，從而使數(shù)據(jù)庫領域中新內容、新應用、新技術層出不窮，形成了各種新型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等；數(shù)據(jù)庫技術被應用到特定的應

4、用領域，又出現(xiàn)了工程數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、時態(tài)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、科學數(shù)據(jù)庫、文獻數(shù)據(jù)庫等,他們都繼承了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的理論和技術，但已經不是傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)庫了，立足于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已有的成果和技術，加以發(fā)展進化，從而形成的新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，有人稱之為“進化”了的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；立足于新的應用需求和計算機未來的發(fā)展，研究出了全新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，有人稱之為“革新”了的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。可以說新一代數(shù)據(jù)庫技術的研究，新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)了百花齊放的局面。1.1面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向對象的方法和技術對數(shù)據(jù)庫發(fā)展的影響最為深遠，他起源于程序設計語言，把面向對象的相關概念與程序設計技術相結合，是一種認識事物

5、和世界的方法論，他以客觀世界中一種穩(wěn)定的客觀存在實體對象為基本元素，并以“類”和“繼承”來表達事物間具有的共性和他們之間存在的內在關系。面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將數(shù)據(jù)作為能自動重新得到和共享的對象存儲，包含在對象中的是完成每一項數(shù)據(jù)庫事務處理指令，這些對象可能包含不同類型的數(shù)據(jù)，包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和處理過程，也包括聲音、圖形和視頻信號，對象可以共享和重用。面向對象的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的這些特性通過重用和建立新的多媒體應用能力使軟件開發(fā)變得容易，這些應用可以將不同類型的數(shù)據(jù)結合起來。面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的好處是他支持WWW應用能力。然而，面向對象的數(shù)據(jù)庫是一項相對較新的技術，尚缺乏理論支持，他可能在處理大量包含很多

6、事務的數(shù)據(jù)方面比關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)慢得多，但人們已經開發(fā)了混合關系對象數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫將關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理事務的能力與面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)處理復雜關系與新型數(shù)據(jù)的能力結合起來。1.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是分布式技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合，在數(shù)據(jù)庫研究領域中已有多年的歷史和出現(xiàn)過一批支持分布數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)，如SDD1系統(tǒng)、DINGRES系統(tǒng)和 POREL系統(tǒng)等。從概念上講，分布式數(shù)據(jù)庫是物理上分散在計算機網(wǎng)絡各結點上，而邏輯上屬于同一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集合。他具有數(shù)據(jù)的分布性和數(shù)據(jù)庫間的協(xié)調性兩大特點。系統(tǒng)強調結點的自治性而不強調系統(tǒng)的集中控制，且系統(tǒng)應保持數(shù)據(jù)的分布透明性，使應用程序編寫時可

7、完全不考慮數(shù)據(jù)的分布情況。無疑分布式是計算機應用的發(fā)展方向，也是數(shù)據(jù)庫技術應用的實際需求，其技術基礎除計算機硬、軟件技術支持外，計算機通信與網(wǎng)絡技術當然是其最重要的基礎。但分布式系統(tǒng)結構、分布式數(shù)據(jù)庫由于其實現(xiàn)技術上的問題，當前并沒有完全達到預期的目標，而客戶/服務器（Client/Server，C/S）體系結構卻正在風行，廣義的理解， CS也是一種分布式結構，按照CS結構，一個數(shù)據(jù)處理任務至少是分布在2個不同的部件上完成。CS結構把任務分為2部分，一部分是由前端(Frontend,即Client)運行應用程序，提供用戶接口，而另一部分是由后端(Backend,即Server)提供特定服務，包

8、括數(shù)據(jù)庫或文件服務、通信服務等?？蛻魴C通過遠程調用或直接請求應用程序提供服務，服務器執(zhí)行所要求的功能后，將結果返回客戶機，客戶機和服務器通過網(wǎng)絡來實現(xiàn)協(xié)同工作。CS結構具有性能優(yōu)越、保護投資、易于擴展和保證數(shù)據(jù)完整性等優(yōu)點。當前，CS技術日臻完善，客戶機與服務器允許有多種選擇，這樣計算機系統(tǒng)就可以實現(xiàn)橫向集成，即將來自不同廠家的、不同領域內的最好的產品集成在一起，組成一個性能價格比最優(yōu)的系統(tǒng)。當前已有多種數(shù)據(jù)庫產品支持CS結構，其中Sybase是較典型的代表。1.3多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多媒體技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合，他是當前最有吸引力的一種技術,其主要特征為：（1）多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

9、必須能表示和處理多種媒體數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)在計算機內的表示方法決定于各種媒體數(shù)據(jù)所固有的特性和關聯(lián)。對常規(guī)的格式化數(shù)據(jù)使用常規(guī)的數(shù)據(jù)項表示。對非格式化數(shù)據(jù)，像圖形、圖像、聲音等，就要根據(jù)該媒體的特點來決定表示方法?？梢娫诙嗝襟w數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)在計算機內的表示方法比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的表示形式復雜，對非格式化的媒體數(shù)據(jù)往往要用不同的形式來表示。所以多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要提供管理這些異構表示形式的技術和處理方法。（2）多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須能反映和管理各種媒體數(shù)據(jù)的特性，或各種媒體數(shù)據(jù)之間的空間或時間的關聯(lián)。在客觀世界里，各種媒體信息有其本身的特性或各種媒體信息之間存在一定的自然關聯(lián)，例如，關于樂器的多媒體數(shù)據(jù)包括

10、樂器特性的描述、樂器的照片、利用該樂器演奏某段音樂的聲音等。這些不同媒體數(shù)據(jù)之間存在自然的關聯(lián)，包括時序關系（如多媒體對象在表達時必須保證時間上的同步特性）和空間結構（如必須把相關媒體的信息集成在一個合理布局的表達空間內）。（3）多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應提供比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)更強的適合非格式化數(shù)據(jù)查詢的搜索功能，允許對 Image等非格式化數(shù)據(jù)做整體和部分搜索，允許通過范圍、知識和其他描述符的確定值和模糊值搜索各種媒體數(shù)據(jù)，允許同時搜索多個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，允許通過對非格式化數(shù)據(jù)的分析建立圖示等索引來搜索數(shù)據(jù)，允許通過舉例查詢(QuerybyExample)和通過主題描述查詢使復雜查詢簡單化。（4）

11、多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還應提供事務處理與版本管理功能。1.4知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)? 知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能是如何把由大量的事實、規(guī)則、概念組成的知識存儲起來，進行管理，并向用戶提供方便快速的檢索、查詢手段。因此，知識數(shù)據(jù)庫可定義為：知識、經驗、規(guī)則和事實的集合。知識數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備對知識的表示方法；對知識系統(tǒng)化的組織管理；知識庫的操作；庫的查詢與檢索；知識的獲取與學習；知識的編輯； 庫的管理等功能。知識數(shù)據(jù)庫是人工智能技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合。1.5并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)? 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是并行技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合,其發(fā)揮多處理機結構的優(yōu)勢，將數(shù)據(jù)庫在多個磁盤上分布存儲，利用多個處理機對磁盤數(shù)據(jù)進行并行處理，從而解

12、決了磁盤“I/O”瓶頸問題，通過采用先進的并行查詢技術，開發(fā)查詢間并行、查詢內并行以及操作內并行，大大提高查詢效率。其目標是提供一個高性能、高可用性、高擴展性的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而在性能價格比方面，較相應大型機上的DBMS高得多。并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為一個新興的方向，需要深入研究的問題還很多，但可以預見，由于并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以充分地利用并行計算機強大的處理能力，必將成為并行計算機最重要的支撐軟件之一。1.6模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)? 模糊性是客觀世界的一個重要屬性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)描述和處理的是精確的或確定的客觀事物，但不能描述和處理模糊性和不完全性等概念，這是一個很大的不足，為此，開展模糊數(shù)據(jù)庫理論和實現(xiàn)技

13、術的研究，其目標是能夠存儲以各種形式表示的模糊數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)上的運算和操作、對數(shù)據(jù)的約束（包括完整性和安全性）、用戶使用的數(shù)據(jù)庫窗口用戶視圖、數(shù)據(jù)的一致性和無冗余性的定義等都是模糊的，精確數(shù)據(jù)可以看成是模糊數(shù)據(jù)的特例；模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是模糊技術與數(shù)據(jù)庫技術的結合，由于理論和實現(xiàn)技術上的困難，模糊數(shù)據(jù)庫技術近年來發(fā)展不是很理想，但他已在模式識別、過程控制、案情偵破、醫(yī)療診斷、工程設計、營養(yǎng)咨詢、公共服務以及專家系統(tǒng)等領域得到較好的應用，顯示了廣闊的應用前景。當前數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展呈現(xiàn)出與多種學科知識相結合的趨勢，凡是有數(shù)據(jù)（廣義的）產生的領域就可能需要數(shù)據(jù)庫技術的支持，他們相結合后即

14、刻就會出現(xiàn)一種新的數(shù)據(jù)庫成員而壯大數(shù)據(jù)庫家族，如數(shù)據(jù)倉庫是信息領域近年來迅速發(fā)展起來的數(shù)據(jù)庫技術，數(shù)據(jù)倉庫的建立能充分利用已有的資源，把數(shù)據(jù)轉換為信息，從中挖掘出知識，提煉出智慧，最終創(chuàng)造出效益；工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能是用于存儲、管理和使用面向工程設計所需要的工程數(shù)據(jù)；統(tǒng)計數(shù)據(jù)是來自于國民經濟、軍事、科學等各種應用領域的一類重要的信息資源，由于對統(tǒng)計數(shù)據(jù)操作的特殊要求，從而產生了統(tǒng)計學和數(shù)據(jù)庫技術相結合的統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫技術在特定領域的應用，為數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展提供了源源不斷的動力。2數(shù)據(jù)庫建設中應注意的幾個問題數(shù)據(jù)庫技術的延伸與發(fā)展為各種不同類型數(shù)據(jù)庫建設提供了有力的支持，在近期及遠景建

15、設中對下述技術的利用和吸收是有益和必須的：(1)大型信息系統(tǒng)應該是基于一個分布式的多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，他應基于遠程C/S結構并支持多媒體數(shù)據(jù)的存儲、管理和查詢。(2)系統(tǒng)應該是一個具有豐富數(shù)據(jù)資源并提供先進的對數(shù)據(jù)資源再開發(fā)工具，如提供輔助設計、統(tǒng)計分析、專家咨詢、多媒體顯示等的軟、硬件支持。(3)系統(tǒng)開發(fā)可應用新的技術和方法論為指導，面向對象技術、多媒體技術應該是下一代數(shù)據(jù)庫及其信息系統(tǒng)開發(fā)可采用的技術。(4)在數(shù)據(jù)庫建設中充分采用科學的分析和設計方法，在數(shù)據(jù)的組織和管理上形成規(guī)范，充分發(fā)揮現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術對工程的支持。(5)在開發(fā)過程中選用的數(shù)據(jù)庫技術緊跟國際發(fā)展潮流接軌，開發(fā)出能夠支持國家宏觀經濟決策，支持企業(yè)全面管理，支持Internet共享的數(shù)據(jù)庫，真正讓數(shù)據(jù)庫流通起來，提高數(shù)據(jù)庫利用率。3結語對于廣大的數(shù)據(jù)庫用戶來講，主