數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論-第四版chp13.ppt

1、中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)發(fā)展,第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述 13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段 13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13.5 小結(jié),An Introduction to Database System,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，也是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一 第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

2、第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)-數(shù)據(jù)庫(kù)大家族,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述(續(xù)),下圖通過(guò)一個(gè)三維空間的視圖從數(shù)據(jù)模型、新技術(shù)內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域3個(gè)方面，描述了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)和相互關(guān)系,An Introduction to Database System,第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述 13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段 13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13.5 小結(jié),An Introduction to Database System,13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段,13.2.1 第一代數(shù)據(jù)

3、庫(kù)系統(tǒng) 13.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 13.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),An Introduction to Database System,13.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),第一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)指層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 代表系統(tǒng)： IMS（Information Management System） 1969年，IBM公司研制，層次模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DBTG報(bào)告(Data Base Task Group) 20世紀(jì)60年代末70年代初提出 確定并建立了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的許多概念、方法和技術(shù)。 基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的，它是數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)狀模型的典型代表,An Introduction to Database Syst

4、em,第一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) (續(xù)),層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的共同特點(diǎn)： 1. 支持三級(jí)模式的體系結(jié)構(gòu) 2. 用存取路徑來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 3. 獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言 4. 導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言,An Introduction to Database System,13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段,13.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 13.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 13.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),An Introduction to Database System,13.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),1970年，E.F.Codd發(fā)表大型共享數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型論文，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)奠定理論基礎(chǔ) 典型代表

5、： IBM San Jose研究室開(kāi)發(fā)的System R Berkeley大學(xué)研制的INGRES,An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(續(xù)),這一時(shí)期的主要成果 奠定了關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)，給出了人們一致接受的關(guān)系模型的規(guī)范說(shuō)明 研究了關(guān)系數(shù)據(jù)語(yǔ)言，包括關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算、SQL及QBE等 研制了大量的RDBMS的原型，攻克了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中查詢(xún)優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等一系列關(guān)鍵技術(shù),An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(續(xù)),關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是以關(guān)系模型為基礎(chǔ)的 關(guān)系模型組成部分： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系操作 數(shù)

6、據(jù)完整性,An Introduction to Database System,13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段,13.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 13.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 13.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),An Introduction to Database System,13.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),1990年，高級(jí)DBMS功能委員會(huì)發(fā)表了第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)宣言的文章，提出第三代DBMS應(yīng)具有的3個(gè)基本特征： 1.第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對(duì)象管理和知識(shí)管理 2.第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的技術(shù) 3.第三代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須對(duì)其他系統(tǒng)開(kāi)放,An Introducti

7、on to Database System,第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述 13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段 13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13.5 小結(jié),An Introduction to Database System,13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn),13.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展 13.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合 13.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù),An Introduction to Database System,13.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展,1. 對(duì)傳統(tǒng)的關(guān)系模型 (1NF) 進(jìn)行擴(kuò)充，引入了少數(shù)構(gòu)造器，稱(chēng)為復(fù)雜

8、數(shù)據(jù)模型 一種是偏重于結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充 一種是側(cè)重于語(yǔ)義的擴(kuò)充 2. 增加全新的數(shù)據(jù)構(gòu)造器和數(shù)據(jù)處理原語(yǔ)，以表達(dá)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和豐富的語(yǔ)義 3. 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 4. XML數(shù)據(jù)模型,An Introduction to Database System,13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn),13.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展 13.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合 13.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù),An Introduction to Database System,13.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他學(xué)科的內(nèi)容相結(jié)合，出現(xiàn)的各種新型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)： 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 并行數(shù)據(jù)

9、庫(kù)系統(tǒng) 知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)和主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 模糊數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等 Web數(shù)據(jù)庫(kù)等,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互滲透,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),一、并行數(shù)據(jù)庫(kù) 概念 在并行機(jī)上運(yùn)行的具有并行處理能力的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與并行計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 并行處理技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合的可行性 數(shù)據(jù)庫(kù)操作是集合操作，許多情況下可分解為一系列對(duì)子集的操作 并行計(jì)算技術(shù)利用多處理機(jī)并行處理產(chǎn)

10、生的規(guī)模效益來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能，為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的硬件平臺(tái),An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(kù)(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)研究以三種并行計(jì)算結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)： 共享內(nèi)存(主存儲(chǔ)器)結(jié)構(gòu)(Shared_Memory)(簡(jiǎn)稱(chēng)SM結(jié)構(gòu)) 共享磁盤(pán)結(jié)構(gòu)(Shared_Disk)(簡(jiǎn)稱(chēng)SD結(jié)構(gòu)) 無(wú)共享結(jié)構(gòu)(Shared_Nothing)(簡(jiǎn)稱(chēng)SN結(jié)構(gòu)),An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(kù)(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫(kù)原型系統(tǒng) 加州Berkeley大學(xué)的XPRS系統(tǒng) Colorado大學(xué)的Volcano系統(tǒng) Wisconsi

11、n大學(xué)的Gamma系統(tǒng)等,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合(續(xù)),二、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)(Active Data Base) 概念 是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)。 目標(biāo) 提供對(duì)緊急情況及時(shí)反應(yīng)的能力 方法 嵌入ECA，即事件-條件-動(dòng)作規(guī)則,An Introduction to Database System,主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)(續(xù)),為支持ECA規(guī)則，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究集中于解決以下問(wèn)題： 1. 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型和知識(shí)模型 2. 執(zhí)行模型 3. 條件檢測(cè) 4. 事務(wù)調(diào)度 5. 體系結(jié)構(gòu) 6. 系統(tǒng)

12、效率,An Introduction to Database System,13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn),13.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展 13.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合 13.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù),An Introduction to Database System,13.3.3 面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù),數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)被應(yīng)用到特定的領(lǐng)域中，出現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,An Introduction to Database System,特定應(yīng)用領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)(續(xù)),一、工程數(shù)據(jù)庫(kù) 概念 工程數(shù)據(jù)庫(kù)（Engineering D

13、atabase）是一種能存儲(chǔ)和管理各種工程設(shè)計(jì)圖形和工程設(shè)計(jì)文檔，并能為工程設(shè)計(jì)提供各種服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。 目的 利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)工程對(duì)象有效地加以管理，并提供相應(yīng)的處理功能及良好的設(shè)計(jì)環(huán)境,An Introduction to Database System,工程數(shù)據(jù)庫(kù)(續(xù)),工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)具有的功能 1. 支持復(fù)雜對(duì)象 （如圖形數(shù)據(jù)、工程設(shè)計(jì)文檔） 的表示和處理； 2. 可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類(lèi)型； 3. 支持復(fù)雜多樣的工程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和集成管理； 4. 支持變長(zhǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)體的處理； 5. 支持工程長(zhǎng)事務(wù)和嵌套事務(wù)的并發(fā)控制和恢復(fù)； 6. 支持設(shè)計(jì)過(guò)程中多個(gè)不同數(shù)據(jù)版本的存儲(chǔ)和管理； 7. 支持模式

14、的動(dòng)態(tài)修改和擴(kuò)展； 8. 支持多種工程應(yīng)用程序等,An Introduction to Database System,面向領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)(續(xù)),二、空間數(shù)據(jù)庫(kù) 空間數(shù)據(jù) 用于表示空間物體的位置、形狀、大小和分布特征等諸方面信息的數(shù)據(jù)，適用于描述所有二維、三維和多維分布的關(guān)于區(qū)域的現(xiàn)象。 特點(diǎn) 包括物體本身的空間位置及狀態(tài)信息 包括表示物體的空間關(guān)系（即拓?fù)潢P(guān)系）的信息 概念 描述、存儲(chǔ)和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫(kù)(續(xù)),研究?jī)?nèi)容 (1)空間數(shù)據(jù)模型 (2)空間數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言 (3)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

15、,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)模型,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),空間數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言,空間數(shù)據(jù)查詢(xún)包括位置查詢(xún)、空間關(guān)系查詢(xún)和屬性查詢(xún)。前兩種查詢(xún)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)特有的，基本方式有： 面-面查詢(xún) 線(xiàn)-線(xiàn)查詢(xún) 點(diǎn)-點(diǎn)查詢(xún) 線(xiàn)-面查詢(xún) 點(diǎn)-線(xiàn)查詢(xún) 點(diǎn)-面查詢(xún) 空間數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言是為了正確表達(dá)以上查詢(xún)請(qǐng)求,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),功能 提供對(duì)空間數(shù)據(jù)和空間關(guān)系的定義和描述 提供空間數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的高效查詢(xún)和操作 提供對(duì)空間數(shù)據(jù)

16、的存儲(chǔ)和組織 提供對(duì)空間數(shù)據(jù)的直觀顯示等,An Introduction to Database System,第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述 13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段 13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13.5 小結(jié),An Introduction to Database System,13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)主要?jiǎng)恿?數(shù)據(jù) 應(yīng)用需求 計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù),An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(續(xù)),一、信息特征和來(lái)源的變化 二、應(yīng)用領(lǐng)域的變化 三、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 四、當(dāng)前若干研究熱點(diǎn),An Introduction to Database System,第十三章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展,13.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展概述 13.2 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的3個(gè)階段 13.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn) 13.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13.5 小結(jié),An Introduction to Database System,