互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫第十章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介

第十章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫課件10.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品概述自關(guān)系模型提出后，由于其突出的優(yōu)點，迅速被商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所采用。據(jù)統(tǒng)計，70年代末以來新發(fā)展的DBMS產(chǎn)品中，近百分之九十采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型，其中涌現(xiàn)出了許多性能良好的商品化關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)：例如小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)FoxPro,ACCESS等，大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DB2，INGRES,Oracle,INFORMIX,Sybase,SQLSERVER等RDBMS.產(chǎn)品經(jīng)歷了從集中到分布，從單機環(huán)境到網(wǎng)絡(luò)，從支持信息管理到聯(lián)機事務(wù)處理(OLTP)，再到聯(lián)機分析處理(OLAP)的發(fā)展過程;對關(guān)系模型的支持也逐步完善;系統(tǒng)的功能不斷增強。RDBMS產(chǎn)品的發(fā)展可粗略地分為三個階段RDBMS產(chǎn)品的發(fā)展可粗略地分為三個階段從四個方面簡要描述RDBMS產(chǎn)品發(fā)展情況：1.RDBMS對關(guān)系模型的支持第一階段(上世紀70年代)：的RDBMS僅支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本的關(guān)系操作(選擇、投影、連接)。第二階段(80年代)的產(chǎn)品大都符合甚至超過SQL標準。對關(guān)系操作的支持比較完備，但對數(shù)據(jù)完整性的支持仍較差。大部分系統(tǒng)沒有主碼、外碼的概念，因此不支持實體完整性和參照完整性。第三階段(90年代)的產(chǎn)品則加強了對完整性和安全性的支持。完整性控制在核心層實現(xiàn)，克服了在工具層的完整性檢查可能存在"旁路"的根本弊病，即可能繞過工具層的完整性控制，使任何完整性檢查失效。2.運行環(huán)境RDBMS的運行環(huán)境從單機擴展到網(wǎng)絡(luò)，對數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理和傳播由集中式走向分布式，從封閉式走向開放式。第一階段在大型機和中、小型機上的RDBMS一般為多用戶系統(tǒng)。它們在單機環(huán)境下運行。用戶通過主機的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)資源。微機上的RDBMS早期均為單用戶的，因為微機DOS是單用戶操作系統(tǒng)。第二階段的產(chǎn)品向兩個方向發(fā)展。一個方向是提高RDBMS的可移植性，使之能在多精硬件平臺和操作系統(tǒng)環(huán)境下運行。另一個方向是數(shù)據(jù)庫聯(lián)網(wǎng)，向分布式系統(tǒng)發(fā)展，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。第三階段的產(chǎn)品則是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式數(shù)據(jù)庫和客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的推出。這一階段的RDBMS追求開放性，開放系統(tǒng)應(yīng)滿足可移植性(Portability)、可連接性(Connectivity)和可伸縮性(Scalability)。RDBMS廠商在這方面已給予重視，但距離用戶對開放系統(tǒng)的要求還相差甚遠。開放系統(tǒng)被認為是計算機技術(shù)發(fā)展的大趨勢。開放系統(tǒng)的目的就是使不同廠商提供的不同的計算機系統(tǒng)、不同的操作系統(tǒng)連接起來，以達到企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件的共享要求。開放系統(tǒng)是相對于傳統(tǒng)的、互不兼容的封閉式系統(tǒng)而言的一種新的公共運行環(huán)境。3.RDBMS系統(tǒng)構(gòu)成10.2OracleOracle公司是世界上最大的數(shù)據(jù)庫軟件公司，成立于1977年。

1979年推出的Oracle第一版是世界上首批商用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一。Oracle當時就采用SQL語言作為數(shù)據(jù)庫語言。自創(chuàng)建以來，不斷推出新的版本。1986年推出的OracleRDBMS5.1版是一個具有分布處理功能的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。1988年推出的Oracle第6版加強了事務(wù)處理功能，對多用戶配置的多個聯(lián)機事務(wù)的處理應(yīng)用，吞吐量大大提高，并對Oracle的內(nèi)核作了修改。1992年推出Oracle第7版對體系結(jié)構(gòu)做了較大調(diào)整，并對核心做了進一步修改。1997年推出的Oracle第8版則主要增強了對象技術(shù)，成為對象一一關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?，F(xiàn)在Oracle版本發(fā)展到Oracle鎖，擴充了對Web的支持。目前Oracle產(chǎn)品覆蓋了大、中、小型機幾十種機型，成為世界上使用非常廣蒼的、著名的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。10.2.2Oracle系統(tǒng)簡介一、Oracle產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖10-1Oracle產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖二、Oracle系統(tǒng)特點(1)兼容性(Compatibility)。與IBMSQL/DS,DB2,INGRES，IDMS/R等DBMS兼容(2)可移植性(Portability)。具有很寬范圍的硬件與操作系統(tǒng)平臺。(3)可聯(lián)接性(Connectability)。聯(lián)網(wǎng)容易，支持各種標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP等(4)高生產(chǎn)率(highProductivity)。便于應(yīng)用的開發(fā)和最終用戶的使用，(5)開放性。10.2.3

Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為具有管理Oracle數(shù)據(jù)庫功能的計算機系統(tǒng)。1、Oracle實例的進程結(jié)構(gòu)和內(nèi)存結(jié)構(gòu)1）進程結(jié)構(gòu)：進程：操作系統(tǒng)中的一種機制，它可執(zhí)行一系列的操作步驟。Oracle實例的兩種類型：單進程實例（MS-DOS）和多進程實例。單進程Oracle（單用戶Oracle）：一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，一個進程執(zhí)行全部的Oracle代碼。在多進程系統(tǒng)中，進程分為兩類：用戶進程和Oracle進程。2）內(nèi)存結(jié)構(gòu)Oracle在內(nèi)存存儲下列信息：執(zhí)行的程序代碼連接的會話信息程序執(zhí)行期間所需數(shù)據(jù)和共享信息存儲在外存儲上的緩沖信息Oracle具有下列基本的內(nèi)存結(jié)構(gòu)：軟件代碼區(qū)系統(tǒng)全局區(qū)程序全局區(qū)排序區(qū)2、Oracle的配置方案所有連接到Oracle的用戶必須執(zhí)行兩個代碼模塊存取一個Oracle數(shù)據(jù)庫實例：應(yīng)用或Oracle工具Oracle服務(wù)程序在多進程實例中連接用戶的代碼可按下列三種方案之一配置：對于每一個用戶，其數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和服務(wù)器程序組合成單個用戶進程對于每一個用戶，其數(shù)據(jù)庫應(yīng)用是由用戶進程所運行，并有一個專用服務(wù)器進程，執(zhí)行Oracle服務(wù)器的代碼執(zhí)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的進程不同于執(zhí)行Oracle服務(wù)器代碼的進程Oracle的配置方案：（1）USER/SERVER相結(jié)合的結(jié)構(gòu)（2）使用專用服務(wù)器進程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）多線索服務(wù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；多線索服務(wù)器系統(tǒng)中需要下列類型的進程：網(wǎng)絡(luò)接收器進程，將用戶進程連接到調(diào)度進程和專用服務(wù)器進程一個或多個調(diào)度進程一個或多個共享服務(wù)器進程3、Oracle的運行使用專用服務(wù)進程的Oracle的運行使用多線索服務(wù)器的Oracle的運行4、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)一個Oracle數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)的集合，被處理成一個單位。一個Oracle數(shù)據(jù)庫有一個物理結(jié)構(gòu)和一個邏輯結(jié)構(gòu)。每一個Oracle數(shù)據(jù)庫是由三種類型的文件組成：數(shù)據(jù)文件、日志文件和控制文件。數(shù)據(jù)庫的文件為數(shù)據(jù)庫信息提供真正的物理存儲。一個Oracle數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)由下列因素決定：一個或多個表空間數(shù)據(jù)庫模式對象（表、視圖、索引、聚集、序列存儲過程）1）物理結(jié)構(gòu)（1）數(shù)據(jù)文件特征：一個數(shù)據(jù)文件僅與一個數(shù)據(jù)庫聯(lián)系一旦建立，數(shù)據(jù)文件不能改變大小一個表空間由一個或多個數(shù)據(jù)文件組成（2）日志文件主要功能：記錄對數(shù)據(jù)所作的修改，所以對數(shù)據(jù)庫作的全部修改是記錄在日志中。日志文件主要是保護數(shù)據(jù)庫以防止故障。（3）控制文件包含信息：數(shù)據(jù)庫名數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件和日志文件的名字和位置數(shù)據(jù)庫建立日期2）邏輯結(jié)構(gòu)（1）表空間表空間：一個數(shù)據(jù)庫劃分為一個或多個邏輯單位，該邏輯單位稱為表空間。

（2）段、范圍和數(shù)據(jù)塊段：段包含表空間中一種指定類型的邏輯存儲結(jié)構(gòu)，是由一組范圍組成。（幾種段：數(shù)據(jù)段、索引段、回滾段、臨時段）范圍：一個范圍是數(shù)據(jù)庫存儲空間分配的一個邏輯單位，它由連續(xù)數(shù)據(jù)塊所組成。數(shù)據(jù)塊：是Oracle管理數(shù)據(jù)文件中存儲空間的單位，為數(shù)據(jù)庫使用的I/O的最小單位，其大小可不同于操作系統(tǒng)的標準I/O塊大小。（3）模式對象10.2.4數(shù)據(jù)庫和實例的啟動和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的啟動和關(guān)閉時非常重要的管理功能，通過以INTERNAL連接到Oracle的能力來保護。以INTERNAL連接到Oracle需要下列先決條件：該用戶的操作系統(tǒng)賬號具有使用INTERNAL連接的炒作系統(tǒng)特權(quán)。對INTERNAL數(shù)據(jù)庫有一口令，該用戶知道其口令。另外：當用戶以INTERNAL連接時，可連接到專用服務(wù)器，而且是安全連接。1、數(shù)據(jù)庫啟動：啟動一個實例裝配數(shù)據(jù)庫打開數(shù)據(jù)庫10.2.4數(shù)據(jù)庫和實例的啟動和關(guān)閉2、數(shù)據(jù)庫和實例的關(guān)閉關(guān)閉—實例以及它所連接的數(shù)據(jù)庫三步驟：（1）關(guān)閉數(shù)據(jù)庫（2）卸下數(shù)據(jù)庫（3）停止實例3、初始化參數(shù)文件一個實例所啟動的數(shù)據(jù)庫名字在SGA中存儲結(jié)構(gòu)使用多少內(nèi)存在填滿在線日志文件后做什么數(shù)據(jù)庫控制文件的名字和位置在數(shù)據(jù)庫中專用回滾段的名字10.2.5數(shù)據(jù)字典的使用數(shù)據(jù)字典是Oracle數(shù)據(jù)庫的最重要的部分之一，是由一組只讀表及其視圖所組成。1、數(shù)據(jù)字典的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典是由基本表和用戶可存儲的視圖組成。2、數(shù)據(jù)字典的使用前綴為USER的視圖，為用戶視圖，是在用戶的模式內(nèi)前綴為ALL的視圖，為擴展的用戶視圖前綴為DBA的視圖為DBA的視圖10.2.6事務(wù)管理1、事務(wù)一個事務(wù)為工作的一個邏輯單位，由一個或多個SQL語句組成。一個事務(wù)是一個原子單位，構(gòu)成事務(wù)的全部SQL語句的結(jié)果可被全部提交或者全部回滾一個事務(wù)由第一個可執(zhí)行的語句開始，以提交或回滾結(jié)束，可以是顯示的，也可以隱藏（執(zhí)行DDL語句）2、在Oracle中一個事務(wù)是由一個可執(zhí)行的SQL語句開始，一個可執(zhí)行SQL語句產(chǎn)生對實例的調(diào)用一個事務(wù)可以以下列任何一個出現(xiàn)而結(jié)束：當COMMIT或ROLLBACK（沒有SAVEPOINT）語句發(fā)出一個DLL語句被執(zhí)行。在DLL語句執(zhí)行前、后都隱式地提交用戶撤銷對Oracle的連接（當前事務(wù)提交）用戶進程異常終止（當前事務(wù)回滾）（1）提交事務(wù)提交一事務(wù)，即將在事務(wù)中由SQL語句所執(zhí)行的改變永久化。（2）回滾事務(wù)含義：是撤銷未提交事務(wù)中的SQL語句所作的對數(shù)據(jù)修改。ORALCE允許撤銷未提交的整個事務(wù)，也允許撤銷部分事務(wù)。（3）保留點在一事務(wù)范圍內(nèi)的中間標志，經(jīng)常用于將一個事務(wù)劃分為小的部分。保留點可標志長事務(wù)中的任何點，允許可回滾點之后的工作。在應(yīng)用程序中經(jīng)常使用保留點。10.3SQLServer10.3.1SQLServer簡介10.3.2SQLServer特點10.3.3SQLServer結(jié)構(gòu)10.3.1SQLServer簡介SQLServer是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用來存儲和管理數(shù)據(jù)庫的引擎。1988年誕生（第一版本Sybase和Microsoft合資開發(fā)）

1993年SQLServer4.2ForWindowsNTAdvancedServer3.1發(fā)布

1995年微軟發(fā)布SQLServer6.0

1996年發(fā)布SQLServer6.5

1999年發(fā)布SQLServer7.0

SQLServer2000

SQLServer2005

SQLServer2008

SQLServer201210.3.2SQLServer的特點可伸縮的商業(yè)解決方案從膝上型計算機到計算機群易于創(chuàng)建、管理和配置強大的數(shù)據(jù)倉庫第一個集成了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)的數(shù)據(jù)庫與Microsoft系統(tǒng)信息中心庫集成與微軟Office結(jié)合使用總體費用較低對數(shù)據(jù)復(fù)制的支持內(nèi)置的容錯特性對ANSI-92SQL的支持和擴展集中管理可視化管理工具對多種前端(客戶端)的支持SQLServer2005的新特性1）加強的T-SQL（事務(wù)處理SQL）2）CLR（通用語言運行時）3）服務(wù)代理4）數(shù)據(jù)加密5）SMTP郵件6）HTTP終端7）多活動結(jié)果集（MARS）8）專用管理員連接9）SQLServer綜合服務(wù)（SSIS）10）數(shù)據(jù)庫鏡像10.3.3SQLServer結(jié)構(gòu)1、分布式管理框架（SQL-DMF）SQL-DMF是對象、組件和服務(wù)的結(jié)合體，這些對象、組件和服務(wù)可以被數(shù)據(jù)庫管理員和開發(fā)人員用來訪問由SQL-DMF管理的資源和數(shù)據(jù)。SQL-DMF可劃分三個部分：SQLServer前端（客戶端）、SQLServer對象庫、SQLServer后端（服務(wù)器）SQLServer是一個客戶/服務(wù)器關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫分為兩個部分：客戶端(前端)和服務(wù)器端（后端）。SQL-DMF的設(shè)計目標：使任何一種前端，無論使用者是數(shù)據(jù)庫管理員還是開發(fā)人員，都可以和后端通信；使人們可以自行編寫前端工具。2、SQLServer前端結(jié)構(gòu)化組件

前端需要有兩個部分：SQL企業(yè)管理器（由數(shù)據(jù)庫管理員使用）和SQLServer開發(fā)工具（開發(fā)人員用來開發(fā)前端應(yīng)用）。3、SQLServer對象庫結(jié)構(gòu)化組件這個位于前端和后端之間的中間層組件負責(zé)在前段和后端之間提供一個普遍的接口，并使它們可以相互通信。對象鏈接與嵌入（OLE）是一個程序開發(fā)技術(shù)的工業(yè)標準。用于應(yīng)用程序之間的通信。SQLServer的OLE特性可以被分割為兩個部分：分布式管理對象和數(shù)據(jù)訪問對象。4、SQLServer后端結(jié)構(gòu)化組件SQLServer后端組件包括兩個服務(wù)：SQLServerAgent

服務(wù)和SQLServer服務(wù)。SQLServerAgent服務(wù)用語調(diào)度和自動執(zhí)行數(shù)據(jù)管理員的管理任務(wù)，還可用于進行事件審核，或創(chuàng)建用來將SQLServer中那個潛在的問題統(tǒng)治給數(shù)據(jù)庫管理員的警報。SQLServerAgent服務(wù)的內(nèi)部由以下一組管理器完成特定功能：任務(wù)管理器、事件管理器、報警管理器、復(fù)制管理器。不啟動SQLServerAgent服務(wù)，SQLServer服務(wù)也可以正常工作。當你需要執(zhí)行特殊的任務(wù)時，才需要啟動SQLServerAgent服務(wù)。5、Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品具有以下的優(yōu)良特性：（1）兼容性（2）可移植性（3）可聯(lián)接性（4）高生產(chǎn)率（5）開放性10.4Sybase1、Sybase公司簡介Sybase公司成立于1984年11月份，總部設(shè)在美國的Emeryville，公司名稱是取自System（系統(tǒng)）和Database（數(shù)據(jù)庫）相結(jié)合的含義。2、Sybase關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品

ACA體系結(jié)構(gòu)：目前管理企業(yè)的計算模型迅速變化，在未來的幾年中，大型主機、客戶／服務(wù)器和Internet多種計算模型將同時并存。為了適應(yīng)這種需要，Sybase為OLTP、數(shù)據(jù)倉庫和小應(yīng)用平臺三類主要應(yīng)用提供了定制好的多種多樣的產(chǎn)品選件。這就是AdaptiveServerEnterprise12.0的適應(yīng)性組件體系結(jié)構(gòu)（Adaptive

ComponentArchitecture，簡稱ACA)。10.4Sybase（續(xù)）基于ACA體系結(jié)構(gòu)的Sybase產(chǎn)品可以分為三個層次：在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層，Sybase提供AdaptiveServer服務(wù)器，它包括多種服務(wù)器，分別支持快速、可擴充的數(shù)據(jù)倉庫、OLTP和小應(yīng)用平臺等各種應(yīng)用在中間件層，Sybase為數(shù)據(jù)復(fù)制和各種異構(gòu)的計算環(huán)境提供了服務(wù)器和互操作產(chǎn)品。在工具層，Sybase提供了管理和監(jiān)控產(chǎn)品，應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試工具以及上百個Sybase提供了管理和監(jiān)控產(chǎn)品。3、Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器AdaptiveServerEnterprise12.0的服務(wù)器端核心產(chǎn)品是AdaptiveServer.AdaptiveServer集成了原有服務(wù)器系列，如：SQLServer、備份服務(wù)器（backupserver）、SYBASEMPP、SybaseIQ、SQLAnywhere等。AdaptiveServer是SybaseACA結(jié)構(gòu)的核心。（1）SQLServerSYBASESQLServer服務(wù)器是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer是一個分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。SYBASESQLServer的的特點：（1）單進程多線索的體系結(jié)構(gòu)；（2）提供高性能；（3）實現(xiàn)了數(shù)據(jù)完整性檢查和控制；（4）加強的安全保密功能，采用基于角色的管理制度，并提供了審計能力；（5）支持分布式查詢和更新。（2）備份服務(wù)器（BackupServer）備份服務(wù)器附屬于SQLServer，完成對數(shù)據(jù)的備份工作，其特點：支持聯(lián)機備份支持轉(zhuǎn)儲分解支持異地轉(zhuǎn)儲支持限值轉(zhuǎn)儲（3）SybaseMPPSybaseMPP的作用相當于一個控制進程，負責(zé)監(jiān)聽和接收用戶的SQL請求，對SQL請求進行一定的優(yōu)化，通過全局數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)位置信息，將查詢分解后分別送到數(shù)據(jù)所在結(jié)點的SQLServer上執(zhí)行，并負責(zé)合并各SQLServer的執(zhí)行結(jié)果，然后將最終結(jié)果返回給用戶。（4）SybaseIQSybaseIQ是高性能決策支持和交互式數(shù)據(jù)集成產(chǎn)品。它提供了一種新型的Bitwise索引技術(shù)。（5）Sybase

SQLAnywhereSybase

SQLAnywhere是基于PC的具有SQL功能的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于移動應(yīng)用和工作組，可以支持遠程網(wǎng)絡(luò)、移動計算機和其他移動設(shè)備。4、Sybase的開發(fā)工具Sybase為用戶提供了良好的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具，支持組件創(chuàng)建和快速應(yīng)用開發(fā)。組件可以在客戶端機器上、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上或組件事務(wù)服務(wù)器上建立、調(diào)試和交付。包括：PowerBuilder、PowerDesigner、PowerJ、Power＋＋、SQLServerManager。5、Sybase中間件中間件主要作用：Sybase中間件主要用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)制和異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的互操作，它為數(shù)據(jù)庫的開放性奠定了基礎(chǔ)。包括：(1)OpenClient／OpenServer

(2)JaguarCTS（Jaguar組件事務(wù)服務(wù)器）(3)Replicationserver(復(fù)制服務(wù)器)(4)Omniconnect(5)Di