[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]第1章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述ppt課件

1、目 錄 1.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)開展 3.數(shù)據(jù)庫中的根本概念 4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構(gòu)造 5.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn) 6.數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用前景 7.課程安排1. .數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究內(nèi)容 應(yīng)用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究如何科學(xué)地管理數(shù)據(jù)以便為人們提供可共享的、平安的、可靠的數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)一般包括數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理兩部分內(nèi)容。應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用形式日益多樣。應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用形式日益多樣。小型事務(wù)處理 大型信息系統(tǒng)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理 聯(lián)機(jī)分析處理一般企業(yè)管理到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造CAD/CAM 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)已浸透到日常生活。數(shù)據(jù)庫技術(shù)已浸

2、透到日常生活。信譽(yù)卡購物飛機(jī)、火車訂票系統(tǒng)圖書館對書籍及借閱的管理等2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)開展2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個(gè)里程碑?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個(gè)里程碑2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個(gè)開展階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個(gè)開展階段2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是載荷信息的媒體。表現(xiàn)形式：數(shù)字、字符、文字、圖表、圖形、圖像、聲音等。 數(shù)據(jù)管理技術(shù)：數(shù)據(jù)管理技術(shù)：數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、查詢和維護(hù)等活動(dòng)，是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)。 1 人工管理階段2文件系統(tǒng)階段3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)舉例 學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄李明，男，1972，江蘇，計(jì)

3、算機(jī)系，1990 數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容 數(shù)據(jù)的解釋 語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時(shí)間 解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計(jì)算機(jī)系 請給出另一個(gè)解釋和語義2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個(gè)里程碑?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個(gè)里程碑IMS系統(tǒng)系統(tǒng)DBTG報(bào)告報(bào)告關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)l969年美國IBM公司和Rockwell公司合作，研制成世界上第一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMSInformation Management System，為阿波羅飛船于1969年順利登月提供了重要保證。IMS是一個(gè)DB/DCDatabase/Data Communicati

4、on系統(tǒng)。它采用了以層次數(shù)據(jù)構(gòu)造為根底的數(shù)據(jù)模型，即數(shù)據(jù)組織在邏輯上成樹型構(gòu)造。IBM公司對IMS系統(tǒng)進(jìn)展了改進(jìn)，從而使IMS系統(tǒng)獲得廣泛使用，并對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的開展產(chǎn)生了重要影響，成為層次模型數(shù)據(jù)庫的典型代表。 1969年10月美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言委員會(huì)CODASYLConference On Data System Language下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTGDatabase Task Group提出了“數(shù)據(jù)庫建議書，由DBTG于1971年4月進(jìn)展修改并發(fā)表，通常稱這個(gè)經(jīng)過修改的數(shù)據(jù)庫建議書為“1971年DBTG報(bào)告。DBTG報(bào)告給出了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的方案，為建立網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫提供了完好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和語

5、言標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)完備的關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論的建立是從70年代開場的。1970年6月，IBM公司San Jose研究所的E.F.Codd在美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)會(huì)刊“Communication of the ACM上發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)關(guān)系模型A Relational Model of Data for Shared Data Banks的著名論文。在論文中首次全面闡述了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的概念，提出了關(guān)系模型，引進(jìn)了關(guān)系代數(shù)，推導(dǎo)了關(guān)系演算，闡述了數(shù)據(jù)間存在的函數(shù)相關(guān)性，概括了關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)，從而在計(jì)算機(jī)科學(xué)中創(chuàng)始了研究關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論與方法的新領(lǐng)域。 2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個(gè)開展階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個(gè)開展階段第一代

6、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以廣為流行的網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫和層次型數(shù)據(jù)庫為代表 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為代表的第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 自20世紀(jì)80年代末，90年代初以來，開發(fā)新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題。 3.數(shù)據(jù)庫中的根本概念 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念 數(shù)據(jù)庫是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)通用化的、綜合性的、有構(gòu)造的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合，具有較小的數(shù)據(jù)冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、平安性和完好性。數(shù)據(jù)庫概念的說明數(shù)據(jù)庫是一個(gè)通用化、集成化的相關(guān)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)通用化

7、、集成化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫應(yīng)滿足各種用戶的不同需要數(shù)據(jù)庫應(yīng)滿足各種用戶的不同需要數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)立、運(yùn)行和維護(hù)是在數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)立、運(yùn)行和維護(hù)是在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)控制下實(shí)現(xiàn)的，并可為各庫管理系統(tǒng)控制下實(shí)現(xiàn)的，并可為各種用戶共享。種用戶共享。 二、數(shù)據(jù)庫舉例學(xué)學(xué)生生登登記記表表學(xué)學(xué) 號號姓姓 名名年年 令令性性 別別系系 名名年年 級級95004王王小小明明19女女社社會(huì)會(huì)學(xué)學(xué)9595006黃黃大大鵬鵬20男男商商品品學(xué)學(xué)9595008張張文文斌斌18女女法法律律學(xué)學(xué)95數(shù)據(jù)庫續(xù) 數(shù)據(jù)庫的特征 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描繪和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描繪和儲(chǔ)存 可為各種用戶共享可為各

8、種用戶共享 冗余度較小冗余度較小 數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高 易擴(kuò)展易擴(kuò)展數(shù)據(jù)構(gòu)造化 整體數(shù)據(jù)的構(gòu)造化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。 數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正構(gòu)造化 數(shù)據(jù)的構(gòu)造用數(shù)據(jù)的構(gòu)造用數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描繪，無需程序定義和解釋。描繪，無需程序定義和解釋。 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以變長變長。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)共享性 數(shù)據(jù)共享是指數(shù)據(jù)被多個(gè)用戶所共用。數(shù)據(jù)共享是建立數(shù)據(jù)庫最突出的優(yōu)點(diǎn)。 文件系統(tǒng)中，文件通常是為某一應(yīng)用目的而設(shè)計(jì)的，而數(shù)據(jù)庫是一次建立為屢次、多種應(yīng)用而設(shè)計(jì)一次建立為屢次、多種應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 多個(gè)用戶可以通過一個(gè)智能化的接口即一個(gè)共同的存取方式共享

9、數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而不必每個(gè)用戶事先建立自己的數(shù)據(jù)文件，從而減輕了用戶的負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生了專門消費(fèi)和提供數(shù)據(jù)的“廠家，以及專門提供信息共享的信息檢索系統(tǒng)和信息效勞機(jī)構(gòu)。 人們可以通過直接購置或租用數(shù)據(jù)庫、依靠信息效勞中心、通過地區(qū)或國際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方式共享信息，從而推動(dòng)信息的交流和利用。數(shù)據(jù)的高共享性的好處 降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲(chǔ)空間 防止數(shù)據(jù)間的不一致性 使系統(tǒng)易于擴(kuò)大數(shù)據(jù)冗余度小 冗余是指一樣的數(shù)據(jù)在某一存儲(chǔ)空間中屢次出現(xiàn)。 數(shù)據(jù)的冗余會(huì)阻礙數(shù)據(jù)的完好性，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間，增加用戶查找時(shí)間。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使得數(shù)據(jù)獨(dú)立于詳細(xì)的應(yīng)用程序，使一樣的數(shù)據(jù)不必多處存儲(chǔ)，從而減少了數(shù)據(jù)的冗余度。冗余是不可防止的為

10、了進(jìn)步檢索速度，會(huì)在盡可能小的范圍內(nèi)保存部分冗余數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獨(dú)立性 物理獨(dú)立性 指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是互指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是互相獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了，應(yīng)用程序不用改相獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了，應(yīng)用程序不用改變變。 邏輯獨(dú)立性 指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯構(gòu)造是互相獨(dú)立的。指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯構(gòu)造是互相獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造改變了，用戶程序也可以不變數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)的保存和移植 文件系統(tǒng)管理方式不便于數(shù)據(jù)的長期保存和移植，數(shù)據(jù)往往隨著應(yīng)用程序的刪除而消亡，或由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同而對移植來的數(shù)據(jù)

11、不能處理。 而數(shù)據(jù)庫是獨(dú)立于應(yīng)用程序的，所以它可以長久保存數(shù)據(jù)，并可以儲(chǔ)藏多個(gè)副本，如存儲(chǔ)在磁帶上，特別是對過時(shí)的信息，可以進(jìn)展追溯檢索。 同時(shí)，由于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有良好的獨(dú)立性、靈敏性和完好性，可以與數(shù)據(jù)庫一起移植于不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。更由于數(shù)據(jù)庫消費(fèi)趨于專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，促使數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用越來越廣泛數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Database Management System，DBMS是統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫的一種軟件屬系統(tǒng)軟件，它負(fù)責(zé)如下工作： 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)操縱。 控制及保護(hù)數(shù)據(jù)不受破壞。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)效勞。 數(shù)

12、據(jù)字典。DBMS的主要功能 提供數(shù)據(jù)定義語言提供數(shù)據(jù)定義語言DDL 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)類型定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)構(gòu)造 對數(shù)對數(shù)據(jù)的約束條件據(jù)的約束條件:提供數(shù)據(jù)操縱語言DML 操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的根本操作操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的根本操作 查詢、插入、刪除和修改查詢、插入、刪除和修改DBMS的主要功能 保證數(shù)據(jù)的平安性、完好性、保證數(shù)據(jù)的平安性、完好性、 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)實(shí)用程序?qū)嵱贸绦?數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ) 介質(zhì)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫的重組織數(shù)據(jù)庫的重

13、組織 性能監(jiān)視等性能監(jiān)視等 數(shù)據(jù)的平安性Security保護(hù) 使每個(gè)用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 數(shù)據(jù)的完好性Integrity檢查 將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。 并發(fā)Concurrency控制 對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止互相干擾而得到錯(cuò)誤的結(jié)果。 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)Recovery 將數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一的正確狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是基于數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般包括四個(gè)部分：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序和系統(tǒng)管理員 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其開發(fā)工具

14、 應(yīng)用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員 用戶一、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求1 足夠大的內(nèi)存 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) DBMS的核心模塊的核心模塊 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求 2 足夠大的外存 磁盤 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) DBMS 應(yīng)用程序應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫及其備份數(shù)據(jù)庫及其備份 光盤、磁帶、軟盤 數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)備份3 較高的通道才能，進(jìn)步數(shù)據(jù)傳送率二、軟件 DBMS 操作系統(tǒng) 與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng) 以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具 為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)三、人員 數(shù)據(jù)庫管理員 系統(tǒng)分析員 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 應(yīng)用程序員 最終用戶n負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需

15、求分析和標(biāo)準(zhǔn)說明n與用戶及DBA協(xié)商，確定系統(tǒng)的硬軟件配置n參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)n參加用戶需求調(diào)查和系統(tǒng)分析n確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)n設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫各級形式n設(shè)計(jì)和編寫應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊n進(jìn)展調(diào)試和安裝n偶爾用戶：企業(yè)或組織機(jī)構(gòu)的高中級管理人員n簡單用戶：銀行的職員、機(jī)票預(yù)定人員、旅館總臺效勞員n復(fù)雜用戶n工程師、科學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、科技工作者等n直接使用數(shù)據(jù)庫語言訪問數(shù)據(jù)庫，甚至可以基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的API編制自己的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成應(yīng)用程序員DDL語言特權(quán)命令交互式查詢應(yīng)用程序DML語言已編譯（封裝）事務(wù)DDL編譯器預(yù)編譯器宿主語言編譯器DML編譯器系統(tǒng)目錄數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí)處

16、理器查詢編譯器DBA偶爾用戶參數(shù)化用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理并發(fā)控制/備份/恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫舉例4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的形式構(gòu)造 從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構(gòu)造從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的形式構(gòu)造 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式構(gòu)造 數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 小結(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)形式的概念 “型 和“值 的概念 型Type對某一類數(shù)據(jù)的構(gòu)造和屬性的說明 值Value是型的一個(gè)詳細(xì)賦值例如：學(xué)生記錄例如：學(xué)生記錄記錄型：記錄型： 學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫該記錄型的一個(gè)記錄值：該記錄型的一個(gè)記錄值： 900201，李明，男，計(jì)算機(jī)，李明，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇，江蘇

17、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)形式的概念續(xù) 形式Schema 數(shù)據(jù)庫邏輯構(gòu)造和特征的描繪數(shù)據(jù)庫邏輯構(gòu)造和特征的描繪 是型的描繪是型的描繪 反映的是數(shù)據(jù)的構(gòu)造及其聯(lián)絡(luò)反映的是數(shù)據(jù)的構(gòu)造及其聯(lián)絡(luò) 形式是相對穩(wěn)定的形式是相對穩(wěn)定的 形式的一個(gè)實(shí)例Instance 形式的一個(gè)詳細(xì)值形式的一個(gè)詳細(xì)值 反映數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的狀態(tài)反映數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的狀態(tài) 同一個(gè)形式可以有很多實(shí)例同一個(gè)形式可以有很多實(shí)例 實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動(dòng)實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式 外外 模模 式式 1 現(xiàn)現(xiàn) 實(shí)實(shí) 系系 統(tǒng)統(tǒng) 概概 念念 模模 式式 內(nèi)內(nèi) 模模 式式 物物 理理 抽抽 象象 概概 念念 抽抽 象象 視視

18、圖圖 抽抽 象象 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 庫庫 管管 理理 系系 統(tǒng)統(tǒng) 抽抽 象象 層層 次次 外外 模模 式式 2 外外 模模 式式 n 磁磁 盤盤 1形式Schema 形式也稱邏輯形式/概念形式 數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造和特征的描繪數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造和特征的描繪 所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)形式 與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān) 與詳細(xì)的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計(jì)語言無關(guān)與詳細(xì)的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計(jì)語言無關(guān) 形式的定義 數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范

19、圍等數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)絡(luò) 數(shù)據(jù)有關(guān)的平安性、完好性要求數(shù)據(jù)有關(guān)的平安性、完好性要求2 外形式External Schema 外形式也稱子形式或用戶形式 數(shù)據(jù)庫用戶包括應(yīng)用程序員和最終用戶使用的數(shù)據(jù)庫用戶包括應(yīng)用程序員和最終用戶使用的數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造和特征的描繪數(shù)據(jù)的邏輯構(gòu)造和特征的描繪 數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示的邏輯表示外形式續(xù) 外形式的地位：介于形式與應(yīng)用之間 形式與外形式的關(guān)系：一對多形式與外形式的關(guān)系：一對多 外形式通常是形式的子集外形式通常是形式的子集 一個(gè)數(shù)據(jù)

20、庫可以有多個(gè)外形式。反映了不同的用戶一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外形式。反映了不同的用戶的應(yīng)用需求、對待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求的應(yīng)用需求、對待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求 對形式中同一數(shù)據(jù)，在外形式中的構(gòu)造、類型、長對形式中同一數(shù)據(jù)，在外形式中的構(gòu)造、類型、長度、保密級別等都可以不同度、保密級別等都可以不同 外形式與應(yīng)用的關(guān)系：一對多 同一外形式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使同一外形式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，用， 但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外形式但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外形式。外形式續(xù) 外形式的用處保證數(shù)據(jù)庫平安性的一個(gè)有力措施。保證數(shù)據(jù)庫平安性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看

21、見和訪問所對應(yīng)的外形式中的數(shù)據(jù)每個(gè)用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外形式中的數(shù)據(jù)3內(nèi)形式Internal Schema 內(nèi)形式也稱存儲(chǔ)形式 是數(shù)據(jù)物理構(gòu)造和存儲(chǔ)方式的描繪是數(shù)據(jù)物理構(gòu)造和存儲(chǔ)方式的描繪 是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式 記錄的存儲(chǔ)方式順序存儲(chǔ)，按照記錄的存儲(chǔ)方式順序存儲(chǔ)，按照B樹構(gòu)造存儲(chǔ)，樹構(gòu)造存儲(chǔ)，按按hash方法存儲(chǔ)方法存儲(chǔ) 索引的組織方式索引的組織方式 數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)是否加密 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄構(gòu)造的規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄構(gòu)造的規(guī)定 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)形式三級形式與二級映象 三級形式是對數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級別 二級映象在DBMS內(nèi)部

22、實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)絡(luò)和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式構(gòu)造 應(yīng)應(yīng)用用 A A 應(yīng)應(yīng)用用 B B 應(yīng)應(yīng)用用 C C 應(yīng)應(yīng)用用 D D 應(yīng)應(yīng)用用 E E 外外模模式式 1 1 外外模模式式 2 2 外外模模式式 3 3 外外模模式式/ /模模式式映映象象 模模式式 模模式式/ /內(nèi)內(nèi)模模式式映映象象 內(nèi)內(nèi)模模式式 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫1外形式形式映象 定義外形式與形式之間的對應(yīng)關(guān)系 每一個(gè)外形式都對應(yīng)一個(gè)外形式形式映象 映象定義通常包含在各自外形式的描繪中外形式形式映象的用處保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 當(dāng)形式改變時(shí)，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的當(dāng)形式改變時(shí)，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外形式形式映象，使外形式保持不變外形式形式

23、映象，使外形式保持不變 應(yīng)用程序是根據(jù)數(shù)據(jù)的外形式編寫的，從應(yīng)用程序是根據(jù)數(shù)據(jù)的外形式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性的邏輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。2形式內(nèi)形式映象 形式內(nèi)形式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯構(gòu)造與存儲(chǔ)構(gòu)造之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的 數(shù)據(jù)庫中形式內(nèi)形式映象是唯一的 該映象定義通常包含在形式描繪中形式內(nèi)形式映象的用處保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)構(gòu)造改變了例如選用了當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)構(gòu)造改變了例如選用了另一種存儲(chǔ)構(gòu)造，數(shù)據(jù)庫管理員修改形另一種存儲(chǔ)構(gòu)造，數(shù)據(jù)庫管理員修改

24、形式內(nèi)形式映象，使形式保持不變式內(nèi)形式映象，使形式保持不變 應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。物理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫原理、應(yīng)用與設(shè)計(jì)之間的聯(lián)絡(luò) CGI/ISAPI ODBC/JDBC/OLE DB 概念模式概念模式 外模式外模式 1 外模式外模式 n 外模式外模式 2 現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) RDBMS 利用利用 SQL DDL 將將 關(guān)系模型存入數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型存入數(shù)據(jù)庫 SQL 的嵌入式的嵌入式使用使用 C/C+、 PB、 Delphi、Java 應(yīng)用程序應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫

25、應(yīng)用部分?jǐn)?shù)據(jù)庫應(yīng)用部分 用戶用戶 SQL的的交交互式互式使用使用 數(shù)據(jù)庫原理部分?jǐn)?shù)據(jù)庫原理部分 DB 數(shù)據(jù)庫安全數(shù)據(jù)庫安全 并發(fā)控制并發(fā)控制 故障恢復(fù)故障恢復(fù) 完整性限制完整性限制 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)部分部分 SQL 語句 SQL 定義語句 C/S 模式 瀏覽器瀏覽器 WEB 服務(wù)器服務(wù)器 B/S 模式 HTTP SQL語句 CGI/ASP/JSP 程序程序 小結(jié) 形式 是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵 獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其它層次 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫形式構(gòu)造時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯形式小結(jié)續(xù) 內(nèi)形式 依賴于全局邏輯構(gòu)造，但獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖即外形式，也獨(dú)立于詳細(xì)的存儲(chǔ)設(shè)

26、備。 它將全局邏輯構(gòu)造中所定義的數(shù)據(jù)構(gòu)造及其聯(lián)絡(luò)按照一定的物理存儲(chǔ)策略進(jìn)展組織，以到達(dá)較好的時(shí)間與空間效率。小結(jié)續(xù) 外形式 面向詳細(xì)的應(yīng)用程序，定義在邏輯形式之上，但獨(dú)立于存儲(chǔ)形式和存儲(chǔ)設(shè)備 設(shè)計(jì)外形式時(shí)應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)大性。當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外形式不能滿足其視圖要求時(shí)，該外形式就得做相應(yīng)改動(dòng)小結(jié)續(xù) 應(yīng)用程序 在外形式描繪的數(shù)據(jù)構(gòu)造上編制的，它依賴于特定的外形式，與數(shù)據(jù)庫的形式和存儲(chǔ)構(gòu)造獨(dú)立。 不同的應(yīng)用程序有時(shí)可以共用同一個(gè)外形式。小結(jié)續(xù) 二級映象 保證了數(shù)據(jù)庫外形式的穩(wěn)定性，從而從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否那么應(yīng)用程序一般不需要修改。 數(shù)據(jù)與程序

27、之間的獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描繪可以從應(yīng)用程序中別離出去。4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的形式構(gòu)造 從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構(gòu)造從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構(gòu)造 單用戶構(gòu)造 主從式構(gòu)造 分布式構(gòu)造 客戶/效勞器構(gòu)造 閱讀器/應(yīng)用效勞器/數(shù)據(jù)庫效勞器構(gòu)造1 單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)裝在一臺計(jì)算機(jī)上，為一個(gè)用戶獨(dú)占，不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)。 早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2 主從式構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)終端的多用戶構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機(jī)上，所有處理任務(wù)都由 主機(jī)來完成各個(gè)用戶通過主機(jī)的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共

28、享數(shù)據(jù)資源主從式構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)終終端端主從式構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)續(xù) 優(yōu)點(diǎn)易于管理、控制與維護(hù)。 缺點(diǎn)當(dāng)終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機(jī)的任務(wù)會(huì)過分繁重，成為瓶頸，從而使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機(jī),當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都不能使用。3 分布式構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但物理地分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行部分應(yīng)用據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行部分應(yīng)用同時(shí)也可以同時(shí)存取和處理多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)同時(shí)也可以同時(shí)存取和處理多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用分布式

29、構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)續(xù) 優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。 缺點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護(hù)帶來困難。護(hù)帶來困難。當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)效當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)效率會(huì)明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。率會(huì)明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。4客戶效勞器構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 把DBMS功能和應(yīng)用分開網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)些結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門用網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)些結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門用于執(zhí)行于執(zhí)行DBMSDBMS功能，稱為數(shù)據(jù)庫效勞器，簡稱功能，稱為數(shù)據(jù)庫效勞器，簡稱效勞器效勞器其他結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)安裝其他結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)安裝DBMSDBMS的外圍應(yīng)用的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，稱為客戶機(jī)開發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，稱為客戶機(jī)客戶效勞器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類 集中的效勞器構(gòu)造 一臺數(shù)據(jù)庫效勞器，多臺客戶機(jī)一臺數(shù)據(jù)庫效勞器，多臺客戶機(jī) 分布的效勞器構(gòu)造在網(wǎng)絡(luò)中有多臺數(shù)據(jù)庫效勞器在網(wǎng)絡(luò)中有多臺數(shù)據(jù)庫效勞器分布的效勞器構(gòu)造是客戶效勞器與分布的效勞器構(gòu)造是客戶效勞器與 分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合客戶效勞器構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)客戶端