数据库教学课件：第1章 绪论

第1章绪论1.1基本概念1.2数据库技术发展史1.3数据库技术发展方向1.1基本概念数据库数据库管理系统数据库系统数据库数据库(DataBase,DB)是长期储存在计算机系统中、有组织的、可共享的数据集合数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享数据库通常，数据库中的数据，至少在大型系统中，既是集成的，又是共享的集成是指数据库在逻辑上可以被当作几个不同的文件的合并，数据库至少可以部分消除文件之间的冗余共享是指数据库中的数据可以被不同的用户共享，每个用户可以因不同的目的而访问相同的数据，甚至可以同时访问同一数据(并发访问)数据库数据库集成和共享带来的一个结果是任一用户都只需关心整个数据库中的一部分，而且不同用户所使用的数据库会以各种方式重叠换句话说，对于一个指定的数据库，不同用户会以许多不同的方式来观察数据库管理系统数据库管理系统(DATABASEMANAGEMENTSYSTEM，简称DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件DBMS的主要功能包括以下几个方面：1.数据定义功能2.数据操纵功能3.数据库的运行管理4.数据库的建立和维护功能FunctionsofaDBMS数据的存储、检索和更新(DataStorage,RetrievalandUpdate)Mustfurnishuserswiththeabilitytostore,retrieve,andupdatedatainthedatabase用户可访问的系统目录(Catalog)MustfurnishacataloginwhichdescriptionsofdataitemsarestoredandwhichisaccessibletousersFunctionsofaDBMS事务处理(TransactionProcess)Mustfurnishamechanismtoensurethateitheralltheupdatescorrespondingtoagiventransactionaremadeorthatnoneofthemaremade.并发控制(ConcurrencyControl)MustfurnishamechanismtoensurethatdatabaseisupdatedcorrectlywhenmultipleusersareupdatingthedatabaseconcurrentlyFunctionsofaDBMS恢复(Recovery)Mustfurnishamechanismforrecoveringthedatabaseintheeventthatthedatabaseisdamagedinanyway授权/安全性(Authorization/Security)MustfurnishamechanismtoensurethatonlyauthorizeduserscanaccessthedatabaseFunctionsofaDBMS数据通信(DataCommunication)Mustbecapableofintegratingwithcommunicationsoftware完整性(Integrity)MustfurnishameanstoensurethatboththedatainthedatabaseandchangestothedatafollowcertainrulesFunctionsofaDBMS数据独立性(DataIndependence)Mustincludefacilitiestosupporttheindependenceofprogramsfromtheactualstructureofthedatabase.实用工具(Utility)Shouldprovideasetofutilityservices.Eg.Import/Export,LOAD,etc..数据库系统数据库系统(DATABASESYSTEM简称DBS)是一个基于计算机的存储记录系统，即，它是一个计算机系统，该系统的目标是存储信息并且支持用户检索和更新所需要的信息DBS一般由数据库、数据库管理系统(及其实用工具)、应用系统、数据库管理员(DBA)和用户构成数据库系统的构成数据库数据库管理系统支持数据库运行的软、硬件环境用户硬件平台与数据库由于数据库系统数据量都很大，加之DBMS丰富的功能使得自身的规模也很大，因此整个数据库系统对硬件资源提出了较高的要求：(1)要有足够大的内存，存放操作系统，DBMS的核心模块，数据缓冲区和应用程序(2)有足够的大的磁盘等直接存取设备存放数据库，有足够的磁带作数据备份(3)要求系统有较高的I/O通道能力，以提高数据传送率数据库系统的软件(1)OS：支持DBMS运行的操作系统(2)DBMS：DBMS是为数据库的建立、使用和维护配置的软件(3)具有与数据库接口的高级语言及其编译系统，便于开发应用程序(4)以DBMS为核心的应用开发工具(5)为特定应用环境开发的数据库应用系统数据库系统的用户开发、管理和使用数据库系统的人员主要包括：数据库管理员(DBA)、系统分析员和数据库设计员、应用程序员和最终用户不同的人员涉及不同的数据抽象级别，具有不同的数据视图数据库系统的用户数据库管理员(DataBaseAdministrator简称DBA)的具体职责包括：(1)决定数据库中的信息内容和结构(2)决定数据库的存储结构和存取策略(3)定义数据的安全性要求和完整性约束条件(4)监控数据库的使用和运行(5)数据库的改进和重组重构数据库系统的用户系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，他们要和用户及DBA相结合，确定系统的硬软件配置并参与数据库系统的概要设计数据库设计员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，然后进行数据库设计。在很多情况下，数据库设计人员就由数据库管理员担任数据库系统的用户应用程序员负责编写数据库应用程序使用某些程序设计语言如COBOL，PL/I，C++，Java或某种高级的第四代语言来编写应用程序这些程序通过向DBMS发出SQL语句请求来访问数据库这些程序通常可以是批处理应用程序，或联机应用程序，目的是允许最终用户通过联机工作站或终端访问数据库数据库系统的用户最终用户(EndUser)通过在前面提到的联机应用程序访问数据库，或者使用数据库系统软件提供的界面常用的界面方式有浏览器、菜单驱动、表格操作、图形显示、报表书写等数据库体系结构三级模式数据库体系结构6字节的前缀（包括类似指针、标记这样的控制信息）三级结构举例数据库体系结构概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构和特征的描述，是全体用户的公共数据视图，这种描述是一种抽象描述，不涉及具体硬件平台与软件环境。概念模式主要描述数据的概念记录类型和它们之间的关系，还包括一些数据间的语义约束。外模式是用户和数据库系统的接口，反映了用户对数据的实际要求。外模式是与某一具体应用有关的数据的逻辑结构和特征描述。概念模式给出系统全局的数据描述，外模式则给出每个用户的局部描述，即外模式为用户所见到的概念模式的一个部分。数据库体系结构内模式：是数据库物理结构和存储方式的描述，即数据库的“内部视图”。内部视图是整个数据库的底层表示，它由内部记录型中各个类型的值组成。内模式定义了数据库中的各种存储记录、存储记录的物理表示、存储结构与物理存取方法，如数据存储的文件结构、索引、集簇等存取方式和存取路径等。一个数据库只有一个内模式。在文件和操作系统级上，不深入到设备级。数据库体系结构三级模式的对比内模式数据在计算机物理结构中的实际存储形式概念模式全体用户的公共数据视图外模式反映了用户对数据的实际要求数据库体系结构三级体系结构的优点提供了物理独立性和逻辑独立性，减轻了各种用户使用数据库的负担（使用、修改）；对于数据库物理结构的改变，如果概念模式保持不变，系统就提供了物理独立性.对于数据库逻辑结构的改变(在概念或逻辑概念层的改变)如果用户和用户的应用程序能保持不变，系统就提供了逻辑独立性.概念模式/内模式映射是物理独立性的关键；外模式/概念模式映射就是逻辑独立性的关键。1.2数据库技术发展史2004年4月《ComputerWorld》刊登的一辑关于数据管理的特别报道，内容包含了数据库技术、商业发展、应用等各个方面，还包括了不少案例论坛由咨询师和作家，《Dr.Dobb'sJournal》XML

与WebServices技术频道的编辑KenNorth主持，与会的有六位大师：RickCattell，DonChamberlin，DanielaFlorescu，JimGray，和JimMelton数据库技术发展史数据库技术发展史1951:TheUnivacuses

magnetictapeaswellas

punchedcardsfordata

storage1956:IBMintroducesfirst

magneticharddiskdrivein

itsModel305RAMAC1961:CharlesBachmanat

GEdevelopsthefirst

databasemanagement

system,IDS数据库技术发展史1961-NorthAmericanRockwell，阿波罗计划的合同商，委托IBM开发一个处理大量数据的系统1964-IBM开发了

GeneralizedUpdateAccessMethod(GUAM)1965

-GeneralElectric开发了

IntegratedDataStore(IDS),这是CODASYL系统的先驱数据库技术发展史1969-IBM公司研制的层次模型的数据库管理系统IMS(Information

ManagementSystem)60年代末70年代初-美国数据库系统语言协商会CODASYL下属的数据库任务组DBTG(DataBaseTaskGroup)提出了若干报告，称为DBTG报告，DBTG报告确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术数据库技术发展史1970:DrFredCodd

发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型”论文，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为关系数据库技术奠定了理论基础1974-1980:

IBM

开发了RDB原型系统SystemR数据库技术发展史1981

:商业版的

SystemR:DB2开发成功1982以后

:涌现出大量商品化的

RDBs

，主要有：

Oracle，DB2，Ingres，Informix,Sybase，MSSQLServer……数据库技术发展史数据库技术的发展造就了C.W.Bachman、E.F.Codd和JamesGray三位图灵奖得主；产生并带动了一个巨大的软件产业多方位迅速发展DatabaseTuringAwards1973

CharlesW.Bachman1981

EdgarF.Codd1998

JamesGray数据库技术的发展与数据处理技术发展密切相关,两者的发展相辅相成，一般认为,数据处理技术的发展经历了4个阶段:手工处理文件系统数据库系统高级数据库系统数据库技术发展史数据库技术发展史数据模型是数据库系统的核心和基础，因此，对数据库技术发展阶段的划分一般以数据模型的发展演变作为主要依据和标志数据库技术发展史数据模型的发展可分为以下几个阶段:层次模型(IMS)网状模型(DBTG)关系模型(SQL)语义数据模型对象与对象关系模型(OODBMS)半结构化数据模型(XML)…..数据库技术发展史包括网状和层次数据库系统，因为它们的数据模型虽然分别为层次和网状模型，但实质上层次模型只是网状模型的特例而已二者都是格式化数据模型，都是在60年代后期研究和开发的，不论是体系结构、数据库语言，还是数据的存储管理，都具有共同特征，所以它们应该划分为一代

第一代数据库系统层次模型和网状模型数据库系统以有向图为基础一次一个记录的存取过程化的存取方法科室医生病房病人支持关系数据模型关系数据库具有形式基础好、数据独立性强、数据库语言非过程化等特点，这些特点是数据库技术发展到了第二代的显著标志虽然关系数据模型描述了现实世界数据的结构和一些重要的相互联系，但是仍然不足以抓住和表达数据对象所具有的丰富而重要的语义，因而它属于语法模型

第二代数据库系统关系模型数据库系统以集合代数为基础一次一个集合的存取非过程化的存取方法关系数据库由来系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.CoddCodd是一位数学家，他的心愿是为数据库建立一个严格而优美的数学模型关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据关系代数关系数据库理论关系数据库由来E.F.Codd,“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”,《CommunicationoftheACM》,1970,65pagesThispaperisnowgenerallyacceptedasalandmarkin

databasesystems,althoughaset-orientedmodelhadbeen

proposedpreviously(Childs,1968)1974,IBM“SystemR”=>SQLUCBerkely,“Ingres”=>QUEL两系统双双获得ACM的1988年“软件系统奖”关系数据库由来ThestoryfromIBM1977,IBM完成SystemR原型1982，IBM推出第一个关系数据库产品IBM产品化步伐缓慢的三个原因IBM重视信誉，重视质量，尽量减少故障IBM是大公司，官僚体系庞大IBM内部已经有层次数据库产品，相关人员不积极，甚至反对关系数据库由来ThestoryfromOracleOracle前身叫SDL,由LarryEllison和另两个编程人员在1977创办开发自己的拳头产品，在市场上大量销售关系数据库产品做事方法三个要点第一，不做研究，只做产品开发第二，以尽快推出产品为第一目标第三，产品要能够在销量较大的平台上运行关系数据库由来ThestoryfromIngresINGRES(InteractiveGraphicsRetrievalSystem)

projectattheUniversityofCaliforniaatBerkelyat

aboutthesametimeasSystemRLedtoanacademicversionofINGRESSpawnedthecommercialproductsINGRES(nowINGRESIIfromComputerAssociates)Ingres创始人不愿将QUEL语言交给标准委员会关系数据库由来关系数据库由来1970年以后，E.F.Codd继续完善和发展关系理论1972，提出关系代数和关系演算，定义了关系的并、交、差、投影、选择、连接的各种基本运算创办了一个研究所：TheRelationalInstitute和一个公司Codd&Associations1990年，出版专著《TheRelationalModelfor

DatabaseManagementVersion2》1981年11月9日在洛杉矶在召开的ACM年会上，获图灵奖，演讲题目为“RelationalDatabase:APractical

FoundationforProductivity”关系数据库系统发展历史RDBMS发展历史大致可以分为三个阶段第一阶段从E.F.codd1970年提出关系模型后，七十年代对关系数据库的理论研究和原型开发，这一时期奠定了关系模型的理论基础，研究了关系数据库语言，开发出了关系数据库管理系统的一些原型，以IBM公司的SYSTEMR和barklay大学的Ingres为代表关系数据库系统发展历史第二阶段是从七十年代后期开始，RDBMS的实用阶段。这一时期一方面从理论上攻克了诸如查询优化，并发控制，完整性机制和故障恢复等一系列重大技术问题，使得数据库走向实用化、商业化这一时期开发了大量的商业RDBMS产品以ORACLE,DB2,Infomix,Ingress,RDB等为代表关系数据库系统发展历史第三阶段是从八十年代以来，微机在性/价比上的提高，网络技术的成熟并实用化，计算机进入各个领域，大量的大规模的信息系统的建立，要求计算机应用领域由集中到分布，由单机到网络，由信息管理，辅助决策到联机事务处理，到企业级的联机事务处理这一时期以客户/服务器的体系结构出现为标志表一RDBMS发展的三个阶段第一阶段第二阶段第三阶段对关系模型的支持表结构√√√关系操作◎√√完整性×◎√运行环境单机 单用户√多用户√多种应用平台√网络单机联网√√分布数据库×√√客户/服务器计算环境××√开放网络环境下异质数据库的操作××√系统构成RDBMS核心√√√对应用的支持信息管理与信息决策/OLAP◎√√联机事务处理OLTP×√√整个企业/行业的OLTP×◎√对关系模型的支持1)数据结构表结构是其核心的基础，任何关系模型都支持表结构。对关系模型的支持2)关系操作基于关系代数和关系演算的SQL语言是关系模型的又一个核心基础早期的关系数据库支持SQL语言的核心部分(插入、删除、修改、查询)1989年公布的SQL89标准成为关系数据库的标准语言1992年公布SQL92(SQL2)标准。对SQL增加了许多新的特征。诸如补充了数据类型定义语言，扩充数据操作语言的功能，增加民族字符处理功能，模式操作语言，动态SQL等，它分成几个顺序级别：Enter(代表SQL89的最小扩展集)、Intermediate、Full完成于一九九九年的SQL99(SQL3)修订本具有更高级的特征，包括对象-关系(O-R)特征对关系模型的支持3)数据完整性关系完整性分为三类：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性早期RDBMS以主键部分实现系统的实体完整性控制，以后，通过外围工具，或者说在应用中处理完整性控制问题，但存在“旁路”(bypass)问题完整性理论在第二阶段已经得到充分的研究，但由于效率问题在商业RDBMS中未得到充分的实现第三阶段，大大地加强了对完整性的支持，多数RDBMS提供在系统层(核心层)解决各种完整性控制问题

RDBMS系统构成

1)RDBMS的核心功能数据库语言的支持：数据库定义语言(DDL)、数据库操作语言(DML)、数据库控制语言(DCL)事务管理功能：如并发控制、故障恢复、完全性、完整性问题等数据库的重组和重构RDBMS系统构成2)将应用软件工具与DBMS核心功能集成RDBMS的设计目标不只是解决数据处理的问题，RDBAS主要是解决数据的存储、组织、获取方法及事务处理等目前绝大部分RDBMS厂家都提供对软件开发生命周期各阶段开发工具的支持,如:ORACLE:SQL*FORM、REPORTWRITESQL*MENU,Sybase:APT、S_DESIGN(PwerdesignER)Informix:informix_4GL有的专家预言：纯数据库市场的时代已经一去不复返，今后将是集成系统的天下

RDBMS运行环境随着计算机应用领域普及到各个领域，网络技术逐渐成熟和实用化，数据库的运行环境也由单机到网络，由集中到分布，由封闭到开放

RDBMS运行环境1)分布数据分布：数据物理地分布在网络的不同节点上，各节点的数据是一个统一的整体，由系统的用户共享功能分布：client/server体系结构下，对数据管理功能分散在客户端和服务器端完成处理分布(分布式处理)：任务不再是简单的由一台机器完成，而是各计算机合作协调来完成某一任务

RDBMS运行环境2)开放开放的硬件平台：即能在各种硬件平台上运行开放的支撑软件：在多种OS环境下运行开放的网络支持：支持各种重要的网络协议开放的用户界面：即提供给用户统一的语言界面和可移植的应用开发工具异质数据库的互连，互操作：解决异质数据库的通讯和存取

RDBMS运行环境3)联机事务处理(OLTP)联机事务处理指实时、连续的一类事务处理，它要求较短的事务处理响应时间特点:事务吞吐量大，同一时刻有大量的并发事务高可靠性和高可用性(365*24)——系统不能停机，需要强有力的故障恢复能力，联机处理故障能力数据完整性要求较高典型的联机事务处理包括：订票系统和金融交易系统

RDBMS运行环境4)企业级联机事务处理——大规模联机事务处理企业级的联机事务处理是更大范围的联机事务处理，由部门级扩大到整个企业、行业除了联机事务处理一般的特征外，有自己的特殊性场地分散——运行环境的分布，计算机分布在不同的地点，跨地域，跨国，可对全球范围联网计算机环境的异构——硬件，操作系统，网络，数据库系统的复杂性——功能的变化，增减，规模的扩大、减少，场地的变迁，用户量的变化等资源保护——这类应用不是从头开始设计，而是在原系统的基础上进一步扩充，开发，集成而来，原有系统的资源能被继续使用，这些资源包括：硬件资源，软件资源，应用开发成果，信息资源。这其中信息资源更是首当其冲

RDBMS运行环境5)信息管理/辅助决策数据库是信息管理的核心技术，其主要目标是将数据管理的核心功能：数据存贮，供给，存取访问，事务管理等交由一个统一的RDBMS完成数据库在信息管理领域的巨大成功，刺激了数据库技术在其他领域上的应用特征是数据模型更加丰富，数据管理功能更为强大，能够支持传统数据库难以支持的新的应用需求第三代数据库系统1.3数据库技术发展方向数据库系统面临的挑战新的数据库管理系统数据库产品及工具的发展面向应用领域的数据库新的数据库应用数据库系统面临的挑战20世纪60年代中后期至今，数据库技术发展速度之快，应用范围之广，是其他许多技术远不能及的面临的挑战：应用需求日益复杂数据量急剧增加计算环境快速发展与其他相关技术发展相结合数据库系统面临的挑战形式多样的计算InternetWebe-ApplicationsUbiquitouscomputingP2PcomputingWearablecomputingothertrendsrevolutionizecomputingAllisaccompaniedbyanexplosivegrowthofdataandtransactionvolumes……数据库系统面临的挑战形式多样的应用数据仓库、OLAP、数据挖掘数字图书馆、电子出版物电子商务、Web医院、远程教育、虚拟现实

WorkflowmanagementIntegratingdistributedinformationresourcesMobiledatabases......数据库系统面临的挑战大量新应用的出现，如：多媒体信息CIMS(下一代飞机零部件达1500万个)商业智能(用作分析的数据库规模达几十TB)、股票证卷生物DNA分析(一个DNA样本数据量达1TB)医学X光切片GIS…都要求大量数据的存储和处理数据库系统面临的挑战数据容量急剧增长全球卫星每年返回1015字节数据高能物理实验数据每年达10000盘30-GB磁带全球数字图书馆数据每年增长1015字节……高于1015字节(1PB)DB将成为常见DB注：103=1K106=1M109=1G1012=1T1015=1P…数据库系统面临的挑战急剧增长的数据库容量一方面由于MIS常年运行积累了越来越多的数据例如：苏格兰保险公司文档数据库，2005年的数据量已达1P=1015数据库系统面临的挑战另一方面，是由于数据库系统中事务处理量迅速增长80年代平均吞吐量为每秒100个目前平均吞吐量最高可达每秒5000个大型企业事务处理的增长速度是每年增加1-2倍(摩尔定律)数据库系统面临的挑战数据内容和表现形式迅速增加复杂结构数据(工程对象、知识、时间序列、矩阵、生物基因等)多媒体数据(文本、图形、图象、视频、声频等)行为型数据(过程、规则、程序等)……数据库系统面临的挑战丰富的处理对象如图象、图形、音频、视频等多媒体数据、三维空间数据、时态数据、超文本、复杂对象和知识等，要求更丰富的数据表示能力大型企业级应用本质上的分布性、开放性要求数据、处理、控制的分布性和异质数据库的互连及互操作

数据库技术的发展

DataTypeSimpleComplexstructuredComplexunstructuredDataLocationSingleserver(known)Distributedservers(known)Distributedservers(unknown)ApplicsQueryonlyQueryandUpdatesComplexdataanalysis数据库技术的发展趋势Relationalsystems数据库技术的发展趋势DataTypeSimpleComplexstructuredComplexunstructuredDataLocationSingleserver(known)Distributedservers(known)Distributedservers(unknown)ApplicsQueryonlyQueryandUpdatesComplexdataanalysisWarehousingDistributedDBsTextDBsSpatialDBsWebDBSEmergingeffortsMulti-mediaDBs数据库新技术数据库技术研究的主要内容数据库理论数据模型应用领域其他相关技术数据库理论数据库理论是计算机科学的重要分支，是研究数据库建模、查询优化算法、事务处理及其可计算性和计算复杂性理论的学科其研究目标是为数据库技术开发与应用提供坚实的理论基础和指导数据库理论数据库理论在数据库技术发展的几个历史转折点都起到至关重要的作用如：关系数据理论；数据模型(面向对象模型、语义数据模型、半结构化数据模型、XML数据模型、时态数据模型、空间数据模型…)；数据仓库、OLAP、数据挖掘建模与优化；语义Web搜索等方面数据库技术的分支文件系统层次数据库系统网状数据库系统关系数据库系统面向对象数据库关系数据库扩充知识库+DM对象关系数据库数据仓库Web数据库嵌入式与移动数据库安全数据库面向对象数据库工程数据库图形数据库图像数据库统计数据库并行数据库分布式数据库知识库各阶段数据库技术的主要研究成果六十年代及之前–文件处理阶段七十年代–DBMS层次和网状数据库关系数据库数据建模工具–ER模型等查询语言–SQL查询优化，索引技术等事务管理：并发控制和恢复OLTP各阶段数据库技术的主要研究成果八十年代中期至今：高级(Advanced)数据库系统高级数据模型：扩充关系，OO，对象-关系，….面向领域的研究：空间，时间，多媒体，主动，科学，生物基因，知识库，...八十年代后期至今:数据仓库和数据挖掘DW，OLAP，DM，KDD九十年代至今:基于Web的数据库系统半结构化数据库与XML数据库系统Web搜索和挖掘…数据库技术与其它计算机技术的结合数据库技术与其它计算机技术的结合分布式数据库(分布处理技术+数据库技术)是分布在计算机网络上的多个逻辑相关的数据库的集合具有数据的物理分布性、数据的逻辑整体性、数据的分布透明性、场地自治和协调、数据的冗余及冗余透明性等特点数据库技术与其它计算机技术的结合并行数据库(并行处理技术+数据库技术)利用多处理器平台的能力，通过多种并行性，提供优化的响应时间与事务吞吐量。多媒体数据库(多媒体处理技术+数据库技术)实现对格式化和非格式化的多媒体数据的存储、管理和查询。数据库技术与其它计算机技术的结合主动数据库(人工智能技术+数据库技术)要求数据库反映能力上具有主动性、快速性和智能化的特点如在传统数据库中嵌入ECA(事件-条件-动作)规则，提供对紧急情况及时反映的能力数据库技术与其它计算机技术的结合对象-关系数据库(关系数据库+面向对象数据库)兼有关系数据库和面向对象的数据库两方面的特征；面向对象特征继承复合(引用)应用驱动的数据库技术研究应用驱动的数据库技术研究数据仓库(DW)面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合传统数据库主要支持联机事物处理(OLTP)应用，而数据仓库可支持联机分析处理(OLAP)应用，面向DSS(决策支持系统)应用领域应用驱动的数据库技术研究地理数据库(空间数据库)以描述空间位置和点、线、面、体特征的拓扑结构的位置数据及描述这些特征的性能的属性数据为对象的数据库；应用驱动的数据库技术研究工程数据库(CAD/CAM/CAT)是一种能存储和管理各种工程图形，并能为工程设计提供各种服务的数据库主要适用于CAD/CAM、计算机集成制造(CIM)等通称为CAx的工程应用领域统计数据库是一种用来对统计数据进行存储、统计、分析的数据库下一代数据库技术研究的发展趋势传统数据库技术的局限性新的应用领域、技术趋势、相关领域的协作等的推动开展新的数据库技术研究的必然性传统数据库技术的局限性面向机器的语法数据模型高度结构化数据库的内部结构与其外部对象之间不是一一对应的数据类型简单、固定结构与行为分离阻抗失配程序设计语言与SQL语言不一致(编程方式与类型系统不一致)传统数据库技术的局限性被动响应存储管理的对象有限只能管理数据，不能管理知识与对象只能查询，不能演绎和推理事务处理能力较差只支持短事务和平坦(非嵌套)事务，不能支持长事务和嵌套事务下一代数据库技术研究的发展趋势新的应用领域、技术趋势、相关领域的协作等是推动数据库技术继续发展的外部动因，包括：信息特性和来源的变化Internet、Web、科技、电子商务廉价的微型传感器技术下一代数据库技术研究的发展趋势新的应用领域跨企业间的Internet应用需要对安全和信息集成有更有力的保障科学研究领域物理、生物、生命科学和工程学等大量复杂的数据：包括对操作过程中所产生的中间数据产品的管理信息集成机制：与广域数据网格的集成下一代数据库技术研究的发展趋势传统DBMS研究内容的变化数据模型存取方法查询处理算法并发控制恢复查询语言用户操作界面……下一代数据库技术研究的发展趋势数据库相关技术的成熟数据挖掘技术Web搜索引擎人工智能技术能够处理类似语音、自然语言、不确定性推理、机器学习等问题下一代数据库技术研究的发展趋势上述问题的解决需要一个全新的信息管理架构下面是有关这一新的基础架构的不同组成部分的讨论，也可以看成是国际数据库界对新一代数据库技术研究发展方向的展望和希冀对数据库技术发展方向的思考JimGray在SIGMOD2004年会的主题发言数据库体系结构面临革命性变革

数据库体系结构面临革命性变革

DBSystemsevolvedtobecontainersforinformationservicesdevelop,deploy,andexecutionenvironmentNewChallengesinDatabasesTraditionalRelationalDataTraditionalRDBMSFunctionsTraditionalUsersNewUsers?NewDataType?NewData/InfoManagementFunctions?NewKindsofDataTextdataMultimediadataScientificdataSensordataLogdataPersonaldataWeb/Email/Blog...RankinginDB“SchemaLean/Last”(Semi-structureddatamodel)ComplexobjectindexingStreamdataDataminingDataintegrationInternetcomputingapplicationsNewUsersEveryone?NewFunctionsInformationintegrationNavigationRankingPatternfinding(datamining)DecisionsupportNew/MoregeneralDataModel/Architecture?(Object-Oriented)NewAlgorithmsAddingintelligencetoDBNewComputingEnvironmentDistributedcomputing/Networks(Internet)Mobiledevices(cellphones,PDAs)DistributedDBPeer-to-Peer(P2P)DBMobileDB?WebChangesEverythingObservations:PublishingofdataisalmostfreemanyaresimultaneouslyproducerandconsumerWebisbecomingahugedatabaseofdistributeddataonline(publishedbyeveryone)ofautonomousdatabasesonlineTrends:staticHTMLpages-->dynamicpagespresentingDBHTML-->XMLforbetterdescribingstructureddataWebChangesEverythingWhatareneeded:Contentproducers:toolsforbuildinghugedatastoreContentconsumers:toolsfordiscoveringandqueryinginfo.onthewebDatabaseTechnologyTimelineEarly80sLate80sEarly-Mid90sLate90s-21stCPre-relationalEarly

RelationalClient-serverRelationalEnterprise

-capableRelationalInternetComputingSimpleOLTPActiveDatabaseDataWarehouse&Hi-endOLTPPackaged&VerticalApplicationsSimpletransactions,on-linebackup&recoveryStoredprocedures,triggersScaleableOLTP,parallelquery,partitioning,clustersupport,row-levellocking,highavailabilityMiddleware(messaging,queues,events)Java,CORBA,WebinterfacesSupportforalltypesofdata,extensibility,objectsSimpleDataManagementGlobalEnterpriseManagementCurrentStateofDBMSsOLTPapplicationsLargeamountsofdataSimpledata,simplequeriesandupdatesUpdatestatementfromdebit/credittransaction:

UPDATEaccounts

SETabalance=abalance+:delta

WHEREaid=:aid;TypicallyupdateintensiveLargenumberofconcurrentusers(transactions)CurrentStateofDBMSsDatawarehousingapplicationsLargeamountsofdataSimpledatabutcomplexqueryingTypicallyreadintensiveLargenumberofusersCurrentStateofDBMSsTheseapplicationsrequire:Largeusers/transactionsHighperformanceHighavailability(7x24operations)ScalabilityHighlevelsofsecurityAdministrativesupportGoodutilitiesSlidefromAnilNori’spresentationApplications:ChallengesTerabytesGigabytesImmediateBatchUsageBusiness-

CriticalUsefulImportanceEveryEmployeeAnalystsUsersSizeSelf-ServiceTrainedLargerUserPopulationsIntegratedIndependentNetworkSystemsIntelligentSimpleSystemsManagementGlobal

LocalOperationsHoursTransactionProcessingDataWarehousingApplications:ChallengesHeterogeneousTabularTypePersonalizedGenericDeliveryLotsofread-onlyRead/writeAccessInformationManagementSearch

DirectContentOpenProprietaryAPIsIntegratedStandaloneE-commerce/AppsApplicationsLowTCO,MissionCriticalManagement24X7OccasionalAvailabilitySiteOperation国际数据库技术的特别研究报告每隔几年，国际上一些资深的数据库专家就会聚集一堂，探讨数据库研究现状、存在的问题和未来需要关注的新的技术焦点国际数据库技术的特别研究报告1989：DBMS未来的研究方向(FutureDirectionsinDBMSResearch-TheLagunaBeachParticipants)SIGMODRecord,1989,18(1):17~26

1990：数据库系统：成就和机遇(DatabaseSystems:AchievementsandOpportunities)CACM,1991,34(10):110~120

国际数据库技术的特别研究报告1995：数据库研究：成就和21世纪的机遇(DatabaseResearch;AchievementsandOpportunitiesintothe21stCentury)SIGMODRecord,1996,25(1):52~631996：数据库系统的战略发展方向—冲破束缚(StrategicDirectionsinDatabaseSystems-BreakingOutoftheBox)ACMComputingSurveys,1996,28(4):764~778

国际数据库技术的特别研究报告1998：Asilomar数据库研究报告(TheAsilomarReportonDatabaseResearch)SIGMODRecord,1998,27(4):74~80数据库研究现状和研究方向

Lowell报告2003年的聚会于5月初在Lowell举行，共有25位国际资深数据库学者参加他们来自不同国家和地区，有着不同的研究兴趣。集中讨论了信息存储、组织、管理和访问等问题下面的内容摘自本次数据库特别研讨会的报告

http:///~gray/lowell/.文本、数据、代码和数据流的集成(IntegrationofText,Data,CodeandStream)现有的解决方法扩充复杂数据类型及其处理函数(OO以及O-R数据库)触发器新的应用需求：数据流微型传感器的出现及其应用科学研究数据的组织与分析分布网格计算环境Lowell报告新DBMS架构的特性结构化数据文本、空间、时间、图像和多媒体数据程序数据：数据类型和处理这些数据的方法触发器数据流和队列建议建立新的DBMS架构不只是在已有的架构上进行扩展，如：对SQL，XMLSchema或者Xquery等的扩展Lowell报告信息融合(InformationFusion)现有数据仓库的解决方法抽取操作型数据，将抽取结果转换成一个公共模式，然后将抽取的数据载入数据仓库供后续查询新的应用需求跨企业的实时数据抽取传感器网络和新的科学计算数据的要求能及时完成数以百万计的信息源的集成Lowell报告Web信息集成早期的联邦数据库主要解决数据集成中的语义异构问题Web