第十一章数据库管理系统

1、111.1 dbms概述11.1.1 dbms的目标ndbms是介于用户和os之间的一组软件。1. 用户界面友好：用户界面应具有可靠性、易用性、立即反馈和多样性等特性。2. 功能完备：数据库定义、数据库数据存取、数据库运行管理、数据库组织和存储管理、数据库的建立和维护等。3. 效率高：计算机内部资源的利用率和dbns本身的运行效率。4. 结构清晰5. 开放性211.1.2 dbms的基本功能ndbms主要是实现对共享数据有效的组织、管理和存取。1.数据库定义2.数据存取3.数据库运行管理4.数据组织、存储和管理5.数据库的建立和维护6.其它功能通信功能，数据转换功能3ndbms是建立在os之上

2、的软件系统，是os的用户。ndbms对共享数据的组织、管理和存取需要os的支持。ndbms遇到创建和撤销进程、进程通信、读写磁盘、分配内存等要求时必须请求os服务。n不同os提供不同的服务方式，导致dbms在实现技术上和实现方法上的诸多差异。对于同一os，dbms也可以由不同的实现选择。411.1.4 dbms和第四代应用开发环境屏幕表格开发工具sql*forms菜单生成sql*menu预编译prooracle数据通信与分布软件link,sql*star用户友好接口sql*plussql执行程序oracle内核关系数据库管理系统报表编写程序sql*report图形软件sql*graph电子表格

3、sql*calc数据转换odl数据库与数据字典5n应用程序通过dbms，dbms通过os，与数据库中的数据打交道。以及都必须进入某个具体的os环境。11.2.1 n方案：dbms与应用程序相融合的方案ap1dbmsap2dbmsapidbmsu1uiosdb文件sga611.2.2 2n方案：一个dbms进程对应一个用户进程ap1dbmsap2dbmsapidbmsu1uiosdb文件sga711.2.3 n+1方案：一个dbms进程对应所有用户进程ap1dbmsap2apiu1uiosdb文件sga811.2.4 n+m方案：m个dbms进程对应n个用户进程ap1dbmsap2apiu1ui

4、osdb文件sgadbms进 程 服务池 911.2.5 多线索(multi_threaded) dbms的概念一、线程的概念n在os中，将进程的概念一分为二，task是申请资源的最小单位，而thread是调度和运行的最小单位。一个task中可以有多个thread，它们共享task的所有资源，共同完成一个任务。一个thread只能存在于某个task中。在多处理机上，这些thread可真正并行地执行。n多个线程运行于同一实体(任务或进程)，并共享该实体所拥有的所有资源。n线程的基本概念就是将进程中的程序代码与进程所占资源相分离，从而在一个地址空间可以运行多个指令流。10进程、task与threa

5、dpc,ps,spstackregister(运行资源)进程控制信息存储管理信息信号处理信息文件指针管理资源占用统计资源控制信息进程控制信息存储管理信息信号处理信息文件指针管理资源占用统计资源控制信息运行资源 unix中进程的概念 mach中task与thread概念threadtask11二、多线索(multi_threaded)dbmsn数据库系统中的“线索”概念借鉴了os”线程”概念的含义：整个dbms可以看作一个task，当有一个用户申请数据库服务时，task分配至少一个thread为之服务，多个thread并行工作，共享资源。n一般地讲，dbms中的线索是dbms的一个执行流，它服务

6、于整个dbms系统或dbms的某个用户；dbms服务器相应客户请求是通过为每个用户创建线索来完成。ndbms的各个线索能在逻辑上并行执行，并共存于一个进程，共享dbms的所有资源；线索是dbms的调度单位，服务器进程能按一定的调度算法调度用户请求。12三、线索与进程的比较1. 线索比进程占用较少的资源n线索是程序中的一串指令流，同一进程内的多个线索共享该进程内的一切资源。因此，线索比进程占用更少的资源，是更小的调度单位，可支持较细粒度的并行。2. 线索调度比较灵活，可控制性强n进程调度是os控制的、非智能的，dbms无法干涉3. 线索切换开销较小n线程共享同一地址空间4. 线索间通信简单n线索

7、可以借助全局变量名或局部变量名的指针进行通信。1311.3.1 dbms程序模块的组成一、数据库定义方面的程序模块n模式、外模式、存储模式的定义模块。n安全性定义程序模块。n完整性定义程序模块。二、数据操纵方面的程序模块n查询处理程序模块。n数据更性程序模块。n交互式查询程序模块。n嵌入式查询程序模块。14三、数据库运行管理方面的程序模块n主要有系统初启程序和安全性检查、完整性检查、并发控制、事务管理、运行日志管理等三、数据库运行管理方面的程序模块。四、数据库组织、存储和管理方面的程序模块n有文件读写于维护程序、存取路径管理和维护程序、缓冲区管理程序等五、数据库建立、维护和其他方面的程序模块n

8、有数据库初始装入程序、转储程序、恢复程序、数据库重构造程序、数据转换程序、通信程序等。15数据存储层数据存储层操作系统操作系统数据库数据库16系统缓冲区应用程序用户工作区(uwa)数据库管理系统(dbms)操作系统数据字典数据库1711.4.1 语言翻译处理层的任务和工作步骤n任务：把用户提交的交互式命令或嵌入式语言转换成对应的dbms层内可执行的基本存取模块的调用序列。n数据库语言通常包括ddl、dml和dcl三部分。n在rdmbs中dd通常采用和普通数据同样的表示方式表。它包括关系定义表、属性表、视图表、视图属性表、视图表达式表、用户表、存取权限表等。ndd是dml语句处理、执行以及dbm

9、s运行管理的基本依据。18nrdbms数据字典的部分示意图关系定义表关系名视图定义指针属性定义指针记录总数记录长度属性个数建立者别名视图属性指针基关系指针视图表达式指针视图表属性名类型长度记录内偏址完整性定义指针属性表达式指针属性表属性名基关系属性指针属性表达式设计用户名口令用户表视图属性表用户名数据对象名数据对象类型操作权限存取谓词用户权限表视图名表达式语法树根指针19词法分析语法分析符号名转换合法权检查完整性检查视图转换代数优化存取路径优化策略描述dml语句可执行的rdbms内层基本存取模块的调用序列查询检查查询分析查询优化数据库数据字典dbms内层基本模块库单元组接口多元组接口2011.

10、4.2 解释方法n解释执行n与编译技术11.4.3 预编译方法源模块修改后的源模块预编译器数据库数据字典该语言的编译器束缚(bind)目标模块装载模块连接（装载模块)(应用规划)数据存储管理器器运行监督器(其它)dbdbms内存基本存取模块应用规划dbrmselect from 内存2111.5 数据存取层语言处理层：元组、关系、视图等逻辑数据结构数据存取层：逻辑记录、逻辑块、逻辑存取路径数据存储层：逻辑记录、块、块组成的系统缓冲区多元组接口(如sql语句)单元组接口存储器接口2211.5.1 存取层的系统结构记录存取、事务管理子系统控制信息管理排序/合并子系统存取路径维护子系统封锁子系统日志

11、登录子系统数据存储层单元数据接口2311.5.2 存取层的功能子系统一、记录存取、事务管理子系统n不涉及存储分配、存储结构及有关参数，只在数据的逻辑结构上操作，因而可以把各种物理实现形态隐藏起来。二、日志登记子系统三、控制信息管理子系统四、排序/合并子系统五、存取路径维护子系统六、封锁子系统2411.6 缓冲区管理控制信息第一页第二页(操作：查找页、 申请页、 淘汰页)buffer读(readbuf)写(writebuf)读(os)写(os)数据库数据库缓冲区及上下接口25在缓冲区中查找页找到？在缓冲区中申请一页按淘汰策略淘汰一页从外存读入新页readbufno无空页有空页yes2611.7

12、数据库物理组织一、数据字典(dd)的组织二、数据及数据联系的组织三、存取路径的组织四、一个实际系统的例子n数据库存储空间有rdbms管理n数据库在逻辑上又一个或多个分区组成n分区中至少有一个系统分区，dd存储在该分区中n一个分区包含一个或多个数据库表n一个表只能属于一个分区，不能跨分区存放n一个分区物理上由一个或多个物理文件组成27oracle database分区(partitions)物理文件(physical files)数据库表(database tables)物理块(physical blocks)数据段(data segment)索引段(index segment)数据区间(data extents)索引区间(index extents)1:n28时间印(timestamp)下一块的地址上一块的地址块头信息(header)该行长度行号列a长度列a标识列a数据列b长度列b标识列b数据备用空间(由pctfree参数确定)2911.8 小结n本章主要讨论dbms的基本功能，系