《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》講義

1.緒論(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介)概述數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫新方向郭文明2003.06.051.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述考查要點：基本概念數(shù)據(jù)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)管理三個階段人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點數(shù)據(jù)結構化數(shù)據(jù)獨立性DBMS統(tǒng)一管理郭文明2003.06.051.1.1基本概念信息與數(shù)據(jù)信息定義哲學上：人們所認知與感知對象的抽象。數(shù)學上：是確定性的度量，兩次不定性之差，與隨機對立。物理上：是一種能量，與熵對立。信息特性無限性、共享性、創(chuàng)造性。信息系統(tǒng)（InformationSystem,IS）一系列相互關聯(lián)信息的集合，該集合能夠提供反饋機制以實現(xiàn)一定目標。信息系統(tǒng)可以是手工的，也可以是計算機化的，一般指計算機化的信息系統(tǒng)。郭文明2003.06.051.1.1基本概念信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)對現(xiàn)實世界中客觀事物的符號表示?？梢允菙?shù)值數(shù)據(jù)，也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)，如聲音、圖像等。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，他們都可以經(jīng)過數(shù)字化后存入計算機。信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱載體；信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋；數(shù)據(jù)是符號化的信息；信息是語義化的數(shù)據(jù)。例，一幅黑白圖象數(shù)據(jù)——黑白點陣信息——臉譜郭文明2003.06.051.1.1基本概念數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)的集合，存放數(shù)據(jù)的倉庫。由DBMS統(tǒng)一管理，多用戶共享。長期儲存在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS：系統(tǒng)軟件，對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理和控制。DBMS功能：數(shù)據(jù)定義（DDL）數(shù)據(jù)操縱（DML）運行管理（安全、完整、并發(fā)、恢復）建立維護（導入、導出、備份恢復、重組織、分析）郭文明2003.06.051.1.1基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：帶有數(shù)據(jù)庫的整個計算機系統(tǒng)，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)庫管理員和用戶構成。包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員。硬件操作系統(tǒng)DBMS，編譯系統(tǒng)應用開發(fā)工具軟件應用系統(tǒng)PB,VB,VCDELPHIOracle,Db2,Sybase,SQLServer,Informix郭文明2003.06.051.1.2數(shù)據(jù)管理發(fā)展階段數(shù)據(jù)庫技術的研究對象數(shù)據(jù)庫技術是研究數(shù)據(jù)管理的技術。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是對各種數(shù)據(jù)進行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護。數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了三個階段：人工管理階段（50年代中期以前）文件系統(tǒng)階段（50年代后期---60年代中期）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（60年代后期開始）郭文明2003.06.05人工管理階段背景：計算機主要用于科學計算（數(shù)據(jù)量小、結構簡單，如高階方程、曲線擬和等）。外存只有磁帶、卡片、紙帶等，沒有磁盤等直接存取設備。沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件（用戶用機器指令編碼）。特點：用戶負責數(shù)據(jù)的組織、存儲結構、存取方法、輸入輸出等細節(jié)。數(shù)據(jù)完全面向特定的應用程序，每個用戶使用自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走。數(shù)據(jù)與程序沒有獨立性，程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲結構的改變而改變。郭文明2003.06.05人工管理階段數(shù)據(jù)與程序之間的關系應用程序1應用程序2應用程序n數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組n…………郭文明2003.06.05文件系統(tǒng)階段背景：計算機用于科學計算，用于管理。外存有了磁盤、磁鼓等直接存取設備。有了專門管理數(shù)據(jù)的軟件，一般稱為文件系統(tǒng)，包括在操作系統(tǒng)中。特點：系統(tǒng)提供存取方法（索引文件、鏈接文件、直接存取文件、倒排文件等），支持對文件的基本操作（增、刪、改、查等），用戶程序不必考慮物理細節(jié)。數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位。一個數(shù)據(jù)文件對應一個或幾個用戶程序，還是面向應用的。數(shù)據(jù)與程序有一定的獨立性，數(shù)據(jù)在存儲上的改變不一定反映在程序上。郭文明2003.06.05文件系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)之間的對應關系應用程序1應用程序2應用程序n文件1文件2文件n…………存取方法郭文明2003.06.05文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的獨立性差：文件系統(tǒng)的出現(xiàn)并沒有從根本上改變數(shù)據(jù)與程序緊密結合的狀況。文件系統(tǒng)只是解脫了程序員對物理設備存取的負擔，它并不理解數(shù)據(jù)的語義，只負責存儲。數(shù)據(jù)的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數(shù)據(jù)收集以后怎么組織，以及數(shù)據(jù)取出來之后按什么含義應用，只有全權管理它的程序知道。數(shù)據(jù)的邏輯結構改變則必須修改應用程序。一個應用若想共享另一個應用生成的數(shù)據(jù)，必須同另一個應用溝通，了解數(shù)據(jù)的語義與組織方式。郭文明2003.06.05文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)的冗余度大：數(shù)據(jù)仍然是面向應用的。當不同應用程序所需要的數(shù)據(jù)有部分相同時，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分散管理。數(shù)據(jù)的不一致性：由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性。郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫階段背景：計算機管理的數(shù)據(jù)量大，關系復雜，共享性要求強（多種應用、不同語言共享數(shù)據(jù)）。外存有了大容量磁盤，光盤。軟件價格上升，硬件價格下降，編制和維護軟件及應用程序成本相對增加，其中維護的成本更高，力求降低。特點：有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。面向全組織，面向現(xiàn)實世界。獨立性較強。由DBMS統(tǒng)一存取，維護數(shù)據(jù)語義及結構郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫階段數(shù)據(jù)庫觀點：數(shù)據(jù)不是依賴于處理過程的附屬品，而是現(xiàn)實世界中獨立存在的對象。數(shù)據(jù)集合COBOLFORTRANPL/SQLCJAVA程序甲程序戊程序丙程序丁程序乙郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理應用應用文件系統(tǒng)應用數(shù)據(jù)管理應用數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)文件系統(tǒng)郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)例子：Supplier:sname,sno,cityProject:jname,jno,cityPart:pname,pno,color供應商項目零件供應查詢：“北京的所有工程”“供應紅色零件給北京的工程的供應商”維護：“不允許供應不存在的零件”郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（關系）：數(shù)據(jù)統(tǒng)一按表結構存放，聯(lián)系也表為表形式，設為S，P，J，SPJ。查詢：只需提查詢要求，由系統(tǒng)完成查詢過程。SELECTSNOFROMP,J,SPJWHERESPJ.JNO=J.JNOANDSPJ.PNO=P.PNOANDJ.CITY=“BEIJING”ANDP.COLOR=“RED”；維護：應用提出完整性約束，系統(tǒng)自動檢查。CREATETABLESPJ(……,FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),…)；文件系統(tǒng)：分別組織三個文件，存儲各類對象的記錄。系統(tǒng)不支持文件間的聯(lián)系，由應用程序負責查詢表達及數(shù)據(jù)的維護。郭文明2003.06.05數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的弱點：文件之間無聯(lián)系難于維護數(shù)據(jù)的完整性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用武之地：有查詢數(shù)據(jù)復雜效率兩面觀：運行效率開發(fā)效率郭文明2003.06.051.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點面向全組織的復雜的數(shù)據(jù)結構支持全企業(yè)的應用而不是某一個應用。數(shù)據(jù)反映了客觀事物間的本質聯(lián)系，而不是著眼于面向某個應用，是有結構的數(shù)據(jù)。這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征之一，與文件系統(tǒng)的根本差別。文件系統(tǒng)只是記錄的內(nèi)部有結構，一個文件的記錄之間是個線性序列，記錄之間無聯(lián)系。郭文明2003.06.051.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點數(shù)據(jù)的冗余度小，易擴充數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，而不是面向某一應用，數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)共享，因此冗余度小。節(jié)省存儲空間，減少存取時間，且可避免數(shù)據(jù)之間的不相容性和不一致性。每個應用選用數(shù)據(jù)庫的一個子集，只要重新選取不同子集或者加上一小部分數(shù)據(jù)，就可以滿足新的應用要求，這就是易擴充性。郭文明2003.06.051.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點具有較高的數(shù)據(jù)和程序的獨立性數(shù)據(jù)與程序相對獨立，把數(shù)據(jù)庫的定義和描述從應用程序中分離出去。描述又是分級的（全局邏輯、局部邏輯、存儲），數(shù)據(jù)的存取由系統(tǒng)管理，用戶不必考慮存取路徑等細節(jié)，從而簡化了應用程序。數(shù)據(jù)獨立性：當數(shù)據(jù)的結構發(fā)生變化時，通過系統(tǒng)提供的映象（轉換）功能，使應用程序不必改變郭文明2003.06.051.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點數(shù)據(jù)的物理獨立性：當數(shù)據(jù)的存儲結構改變時，通過數(shù)據(jù)的存儲結構與邏輯結構之間的映象，數(shù)據(jù)的邏輯結構可以保持不變，從而應用程序也不必改變。數(shù)據(jù)的邏輯獨立性：當數(shù)據(jù)的總體邏輯結構改變時，通過數(shù)據(jù)的總體邏輯結構與局部邏輯結構之間的映象，數(shù)據(jù)的局部邏輯結構可以保持不變，從而應用程序也不必改變。郭文明2003.06.051.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能，數(shù)據(jù)共享程度高數(shù)據(jù)的安全性控制（Security）保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露和破壞。措施：用戶標識與鑒定，存取控制。數(shù)據(jù)的完整性控制（Integrity）數(shù)據(jù)的正確性、有效性、相容性。措施：完整性約束條件定義和檢查。并發(fā)控制（Concurrency）對多用戶的并發(fā)操作加以控制、協(xié)調(diào)，防止其互相干擾而得到錯誤的結果并使數(shù)據(jù)庫完整性遭到破壞。措施：封鎖。郭文明2003.06.051.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型定義概念數(shù)據(jù)模型結構數(shù)據(jù)模型的三要素結構數(shù)據(jù)模型示例郭文明2003.06.051.2.1數(shù)據(jù)模型定義信息世界:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是面向計算機的，而應用是面向現(xiàn)實世界的，兩個世界存在著很大差異，要直接將現(xiàn)實世界中的語義映射到計算機世界是十分困難的，因此引入一個信息世界作為現(xiàn)實世界通向計算機實現(xiàn)的橋梁。一方面，信息世界是對現(xiàn)實世界的抽象，從紛繁的現(xiàn)實世界中抽取出能反映現(xiàn)實本質的概念和基本關系;另一方面，信息世界中的概念和關系，要以一定的方式映射到計算機世界中去，在計算機系統(tǒng)上最終實現(xiàn)。信息世界起到了承上啟下的作用。郭文明2003.06.051.2.1數(shù)據(jù)模型定義概念數(shù)據(jù)模型結構數(shù)據(jù)模型應用數(shù)據(jù)模型：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構架。信息世界計算機世界現(xiàn)實世界概念化形式化郭文明2003.06.051.2.1數(shù)據(jù)模型定義概念數(shù)據(jù)模型：按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。用于組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實世界中抽象出來的事物以及它們之間的聯(lián)系。這類模型強調(diào)其語義表達能力，概念簡單、清晰，易于用戶理解。它是現(xiàn)實世界到信息世界的抽象，是用戶與數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的語言。如E-R模型。結構數(shù)據(jù)模型：從計算機實現(xiàn)的觀點來對數(shù)據(jù)建模。是信息世界中的概念和聯(lián)系在計算機世界中的表示方法。一般有嚴格的形式化定義，以便于在計算機上實現(xiàn)。如層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向對象模型。郭文明2003.06.051.2.2概念數(shù)據(jù)模型學生課程選修姓名學號系別課程名先修課老師成績實體聯(lián)系屬性E-R郭文明2003.06.051.2.2概念數(shù)據(jù)模型ODLProductPersonCompanycategorynamepricenamestockpriceaddressssnbuysworksFormadeByemploysmakes類關聯(lián)屬性name郭文明2003.06.051.2.3結構數(shù)據(jù)模型三要素數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件郭文明2003.06.051.2.3結構數(shù)據(jù)模型三要素數(shù)據(jù)結構：描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，即組成數(shù)據(jù)庫的對象類型。包括：數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項、記錄，關系模型中的域、屬性，關系等。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：例如網(wǎng)狀模型中的系型（SetType）在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結構的類型來命名數(shù)據(jù)模型。郭文明2003.06.051.2.3結構數(shù)據(jù)模型三要素數(shù)據(jù)操作描述系統(tǒng)的動態(tài)特性，即對數(shù)據(jù)庫中對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)則。一般有檢索、更新（插入、刪除、修改）操作。數(shù)據(jù)模型要定義操作含義、操作符號、操作規(guī)則，以及實現(xiàn)操作的語言。數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化所應滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。郭文明2003.06.051.2.4結構數(shù)據(jù)模型示例層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型（NetworkModel）關系模型（RelationalModel）面向對象模型（ObjectOrientedModel）郭文明2003.06.05層次模型數(shù)據(jù)結構用樹結構表示實體之間聯(lián)系的模型叫層次模型。樹由節(jié)點和連線組成，節(jié)點代表實體型，連線表示兩實體型間的一對多聯(lián)系。樹有以下特性：每棵樹有且僅有一個節(jié)點無父節(jié)點，此節(jié)點稱為樹的根（Root）。樹中的其它節(jié)點都有且僅有一個父節(jié)點。郭文明2003.06.05層次模型教員學生層次數(shù)據(jù)庫模型系教研室教員班級學生郭文明2003.06.05層次模型層次模型存儲結構A1B1B1B4B6C3C5C7C14C4C6C8C2C9A1C5C7C14B4C2C9B6B1C3C4C6C8鄰接法層次數(shù)據(jù)庫郭文明2003.06.05層次模型層次模型存儲結構A1^^A2^^B1^^B4^^B6^*C3^C5^C7^C14*C2^C9*C4^C6^子女－兄弟鏈接法層次數(shù)據(jù)庫子女指引元兄弟指引元A1B1B1B4B6C3C5C7C14C4C6C8C2C9郭文明2003.06.05層次模型層次模型存儲結構A1^B1^B4^B6^C3^C5^C7^C14^C2^C9^C4^C6^層次序列鏈接法層次數(shù)據(jù)庫A1B1B1B4B6C3C5C7C14C4C6C8C2C9郭文明2003.06.05層次模型層次模型優(yōu)缺點優(yōu)點：結構簡單，易于實現(xiàn)，性能高。缺點：支持的聯(lián)系種類太少，只支持二元一對多聯(lián)系。數(shù)據(jù)操縱不方便，子結點的存取只能通過父結點來進行。層次命令趨于程序化。代表產(chǎn)品：IBM的IMS數(shù)據(jù)庫，1969年研制成功。郭文明2003.06.05網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)結構是一個滿足下列條件的有向圖：可以有一個以上的節(jié)點無父節(jié)點。至少有一個節(jié)點有多于一個的父節(jié)點（排除樹結構）。學生選課數(shù)據(jù)庫系學生課程選課郭文明2003.06.05網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型存儲結構（單向鏈接法）S1^C1^91S1^C2^90S2^C1^84S3^C1^93S3^C2^95S3^C3^80S1^S2^S3^C1^C2^C3^郭文明2003.06.05網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型特點表達的聯(lián)系種類豐富。結構復雜。良好的性能，存取效率較高。DDL,DML語言復雜，用戶不易掌握。DBTG報告：1969年，由美國CODASYC（ConferenceOnDataSystemLanguage，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會）下屬的DBTG（DataBaseTaskGroup，該組織1960年提出COBOL語言）組提出，確立了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念、方法、技術。HP的IMAGE等系統(tǒng)采用該報告的方法。郭文明2003.06.05關系模型用二維表來表示實體及其相互聯(lián)系。數(shù)據(jù)結構：關系（二維表）職工號姓名職務部門性別0001張家口職員財務男0002柴米油經(jīng)理人事女0003郝成功職員開發(fā)男……………元組(記錄、行)屬性(字段、列)主碼分量域：男、女郭文明2003.06.05關系模型關系模型要求關系必須是規(guī)范化的，基本規(guī)范條件：分量必須是不可再分的，原子的。職工號姓名職務家屬關系姓名0001張家口職員妻子李小玫兒子張冠李0002柴米油經(jīng)理妻子陸續(xù)琴0003郝成功職員妻子朱那亞兒子郝乃軍女兒郝佳欣家屬屬性有內(nèi)部數(shù)據(jù)結構，家屬可再分每個行中包含多個值郭文明2003.06.05關系模型關系模型存儲結構實體及實體間聯(lián)系都用關系（二維表）表示。在磁盤組織中，表以文件形式存儲。一個表不一定對應一個文件。不同DBMS的存儲結構不同。查詢實體間聯(lián)系可由關系代數(shù)表達。郭文明2003.06.05關系模型優(yōu)點：簡單，表的概念直觀，用戶易理解。非過程化的數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)請求可以不指明路徑。數(shù)據(jù)獨立性，用戶只需提出“做什么”，無須說明“怎么做”。堅實的理論基礎。郭文明2003.06.051.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構從DBMS角度看：DBMS內(nèi)部的系統(tǒng)結構。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部通常采用三級模式結構。從數(shù)據(jù)庫用戶角度看:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的外部體系結構。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部體系結構可以分為：集中式(單用戶、主從式)結構。分布式結構客戶機/服務器結構并行結構郭文明2003.06.051.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式模式(Schema)：數(shù)據(jù)的抽象，數(shù)據(jù)的描述。元數(shù)據(jù)（meta-data)：描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。型與值的區(qū)別:型是指對某一類數(shù)據(jù)結構和屬性的說明，值是指型的一個具體賦值。模式僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實例(Instance)。數(shù)據(jù)字典：模式的另一種表述。郭文明2003.06.051.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結構模式的分級：為了提高數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性，使數(shù)據(jù)庫的用戶觀點，即用戶看到的數(shù)據(jù)庫，與數(shù)據(jù)庫的物理方面，即實際存儲的數(shù)據(jù)庫區(qū)分開來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式是分級的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結構：CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage,美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會）提出模式、外模式、存儲模式三級模式的概念。三級模式之間有兩級映象。郭文明2003.06.051.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結構數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式模式外模式2外模式1外模式3應用A應用B應用C應用D應用E外模式/模式映象模式/內(nèi)模式映象郭文明2003.06.051.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結構外模式(Sub-Schema)：用戶的數(shù)據(jù)視圖。是數(shù)據(jù)的局部邏輯結構，模式的子集。外模式是安全性的一個手段。模式(Schema)：所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結構和特性的描述。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯上的視圖。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式。內(nèi)模式(StorageSchema)：又稱存儲模式。數(shù)據(jù)的存儲方式。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在物理結構的描述。一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。郭文明2003.06.051.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映象外模式/模式映象：定義某一個外模式和模式之間的對應關系。映象定義通常包含在各外模式中。當模式改變時，修改此映象，使外模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為邏輯獨立性。模式/內(nèi)模式映象：定義數(shù)據(jù)邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。該映象定義通常包含在模式定義中。存儲結構改變時，修改此映象，使模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為物理獨立性。郭文明2003.06.051.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構ANSI/X3/SPARC(75,78)提出SPARC報告，其ANSI模型分為外部級、概念級、內(nèi)部級。存儲視圖概念視圖用戶視圖2用戶視圖3用戶視圖1郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成硬件操作系統(tǒng)DBMS，編譯系統(tǒng)應用開發(fā)工具軟件應用系統(tǒng)PB,VB,VCDELPHIOracle,Db2,Sybase,SQLServer,Informix郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成硬件：內(nèi)存大，放得下OS，DBMS核心，系統(tǒng)緩沖區(qū)，用戶工作區(qū)等；大容量、直接存取的外存設備，作數(shù)據(jù)備份的磁帶；較高的系統(tǒng)通信能力。軟件：OS；DBMS；高級語言編譯系統(tǒng)及其與數(shù)據(jù)庫的接口，應用開發(fā)工具；應用系統(tǒng)。郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)：包括目標數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)本身）及描述數(shù)據(jù)（對數(shù)據(jù)的說明信息）。用戶：最終用戶：通過應用系統(tǒng)的用戶接口（菜單等）使用數(shù)據(jù)庫。應用程序員：基于外模式來編寫應用程序。系統(tǒng)分析員：負責應用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范定義，確定系統(tǒng)的軟硬件配置，參與數(shù)據(jù)庫模式設計。數(shù)據(jù)庫管理員DBA：負責數(shù)據(jù)庫的全面管理和控制。郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成DBA的重要性：重要資源：數(shù)據(jù)庫、DBMS，維護整個組織的信息資源。共享資源，多用戶共享，需要統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)、監(jiān)控。數(shù)據(jù)表示應用系統(tǒng)外模式模式內(nèi)模式DBDBMSOS用戶應用程序員DBA系統(tǒng)分析員郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成DBA職責：建庫方面：確定模式、外模式、存儲結構、存取策略、負責數(shù)據(jù)的整理和裝入。用庫方面：定義完整性約束條件，規(guī)定數(shù)據(jù)的保密級別、用戶權限，監(jiān)督和控制數(shù)據(jù)庫的運行情況，制定后援和恢復策略，負責故障恢復。改進方面：監(jiān)督分析系統(tǒng)的性能（空間利用率，處理效率）；數(shù)據(jù)庫重組織，物理上重組織，以提高性能；數(shù)據(jù)庫重構造，設計上較大改動，模式和內(nèi)模式修改。郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成DBMS的層次結構操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)存取層語言翻譯處理層數(shù)據(jù)庫應用層數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)字典，索引，統(tǒng)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

DDL，DML，查詢計算引擎

事務，日志，封鎖，存取路徑郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫定義功能提供DDL語言（DataDescriptionLanguage）描述外模式、模式、內(nèi)模式（源模式）。模式翻譯程序把源模式翻譯成目標模式，存入數(shù)據(jù)字典中。源模式模式翻譯程序數(shù)據(jù)字典目標模式郭文明2003.06.051.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)存取功能提供DML語言（Da