数据库应用维护 第1章

数据库基础及应用第1章数据库的基本知识1.1数据库基础知识1.2数据库系统结构1.3数据模型1.4数据库管理系统1.1数据库基础知识信息(Information)是现实世界事物的存在方式或运动状态在人们头脑中的反映，是对客观世界的认识。它具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生等自然特性。数据(Data)是数据库中存储的基本对象，是描述现实世界中各种具体事物或抽象概念的、可存储并具有明确意义的信息，是信息的载体，符号化了的信息。数据库(DataBase，DB)，顾名思义就是存放数据的仓库，是长期储存在计算机内的、有组织的、相关联且可共享的数据集合。1.1数据库基础知识数据库的特点可被各种用户共享

具有较高的数据独立性和易扩展性

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储

具有较小的冗余度

1.1数据库基础知识1234数据定义功能：用户可以通过DBMS提供的数据定义语言(DataDefinitionLanguage，DDL)方便地对数据库中的数据对象进行定义。数据操纵功能：通过DBMS提供的数据操纵语言(DataManipulationLanguage，DML)实现对数据库中的数据进行基本操作，如插入、删除、修改及查询等基本操作。

数据库的运行管理：实现对数据库安全性、完整性、一致性的保障。数据库的建立和维护功能：实现数据库的初始化、运行维护等。数据库管理系统(DataBaseManagementSystem，DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，由一组计算机程序组成，它能帮助用户创建、维护和使用数据库，对数据库进行有效的管理。1.1数据库基础知识数据库系统(DataBaseSystem，DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、支持数据库运行的硬件、应用系统、数据库管理员(DataBaseAdministrator，DBA)和用户构成。数据库应用系统(DataBaseApplicationsystem)主要是指实现业务逻辑的应用程序，有时简称为应用系统。开发系统用户应用系统数据库管理员数据库操作系统数据库管理系统图1-1数据库系统1.1数据库基础知识高级数据库技术阶段

数据库系统阶段

文件系统阶段

人工管理阶段

数据管理技术的发展过程

1.1数据库基础知识数据库技术与模糊技术相结合，出现了模糊数据库

数据库技术与分布处理技术相结合，出现了分布式数据库

数据库技术与并行处理技术相结合，出现了并行数据库

数据库技术与人工智能相结合，出现了演绎数据库、知识数据库和主动数据库

数据库技术与多媒体处理技术相结合，出现了多媒体数据库

数据库呈现出的一些新特点

1.1数据库基础知识计算机系统(ComputerSystem)是指用于数据库管理的计算机硬件、软件系统。数据库(DataBase，DB)是统一管理相关数据的集合。这些数据以一定的结构存放在磁盘中。数据库管理系统(DataBaseManagementSystem，DBMS)是在操作系统支持下工作的管理数据的软件，是数据库系统的核心。用户即与数据库系统打交道的人员。

图1-5数据库系统组成图数据库操作系统数据库管理系统应用开发工具应用系统用户用户用户数据库管理员1.2数据库系统结构从数据库最终用户角度出发数据库系统可分为单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构等

数据库系统体系结构

从数据库管理系统角度出发数据库系统采用三级模式结构1.2数据库系统结构单用户结构的数据库系统中，整个数据库系统包括操作系统、DBMS、应用程序和数据库都安装在一台计算机上，由一个用户独占，各计算机之间没有直接的联系，数据库相互独立，不同机器中的数据不共享。此种结构容易造成数据大量冗余。DBDBDB图1-6单用户结构的数据库系统示意图1.2数据库系统结构如图1-7所示为主从式结构的数据库系统示意图，这种结构一般是采用大型主机和终端相结合。在这种结构的系统中，操作系统、应用程序、数据库管理系统和数据库等数据和资源都放在主机上，所有的数据库处理任务由主机完成，终端只是作为一种输入/输出设备，用户通过终端并发地存取主机数据，用户界面放在各终端上。这种结构的优点是简单，数据的冗余现象大大减少，实现了数据的局部共享，数据的维护和管理更加方便，但对主机性能要求比较高。DB终端主机终端终端终端终端图1-7主从式结构的数据库系统示意图1.2数据库系统结构分布式结构的数据库系统是由计算机网络组织将所需的若干节点连接起来，在逻辑上使数据形成一个整体，物理上数据分散存储在各网络节点上，各节点数据通过网络系统组织被其他节点的系统所共享。分布式结构的数据库系统的主要特征在于它的网络化结构。作为其组成部分的节点，都配有各自的本地数据库。在处理数据时由本地计算机访问本地数据库完成局部应用；当本地数据库没有处理的数据时，可通过网络处理异地数据库中的数据。网络DB主机DB主机DB主机1.2数据库系统结构客户机/服务器(Client/Server，C/S)结构是目前非常流行的一种结构。在这种结构中，网络中某个(些)节点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为服务器。其他节点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具以及用户的应用程序，称为客户机。客户机只需向服务器提出请求，不处理具体事务，服务器接受客户机的请求，并对相应事务进行处理，把结果返回给客户机。因此，基于客户机/服务器的数据库系统由于只须将用户的请求和服务器处理的结果在网上进行传输，大大减少了网上数据的流量，提高了系统的性能、吞吐量和负载能力。数据库更加开放，可移植性高。同时，由于客户机和服务器的分离，使系统、应用和开发工具软件在整个系统中的适应性更宽。1.2数据库系统结构1.2数据库系统结构由于客户机/服务器结构的数据库系统需要配置和维护多个客户机端支撑软件，而且客户机上的应用程序维护很不方便。因此，人们提出了一种改进的客户机/服务器结构——浏览器/服务器(Browser/Server，B/S)结构。特别是Internet网的广泛应用，此种结构已成为目前最为流行的数据库体系结构。1.2数据库系统结构数据库系统的结构从数据库管理系统角度出发来看，其体系结构一般采用三级模式结构，即数据库系统是由外模式、模式和内模式组成。如图1-12所示。1.3数据模型数据模型应满足条件比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现1.3数据模型数据结构、数据操作和数据的约束条件称为数据模型三要素。数据结构用于描述现实系统中数据的静态特性，是所研究的对象类型的集合，这些对象一般分为两类：一类与数据类型、内容和性质有关，另一类与数据之间联系有关。数据操作用于描述系统的动态特性，是指对数据库中各种对象允许执行的操作的集合，在数据库中主要有存储、检索、插入、删除、修改等操作。数据的约束条件是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和规则，用于限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证完整性的两个约束条件，同时数据模型还应能提供定义完整性约束条件，用以反映某一应用所涉及的数据所必须遵守的特定的约束条件。1.3数据模型建立概念模型时需要用到的几个基本概念实体(Entity)实体型(EntitySet)属性(Attribute)域(Domain)键(Key)联系(RelationShip)用椭圆表示，框内标注属性名。并用无方向箭头线连接属性框与实体框用矩形框表示，并在框内标注实体名用菱形框表示，菱形框内标注联系名，并用无方向箭头线连接菱形框和实体框，同时，在无向线旁标注联系的类型1.3数据模型实体属性实体之间的联系实体联系数据模型(Entity-RelationshipDataModel)，简称E-R图，是建立和表示概念模型的使用方法，于1976年由P.Chen提出。三要素1.3数据模型数据库中的数据是按一定的逻辑结构存放的，这种结构是用数据模型来表示的。按数据结构的不同，常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和关系对象模型四种。层次模型是数据库中最早出现的数据模型。层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次数据库系统的典型代表就是IBM公司的IMS(InformationManagementSystem)数据库管理系统。在现实世界中，有很多事物是按层次组织起来的。例如，一个单位的行政关系。网状模型中结点间的联系不受层次限制，各数据实体之间建立的往往是一种层次不清的一对一、一对多或多对多的联系，即各数据实体之间可以任意发生联系。1.3数据模型关系模型是以集合论中的关系(Relation)概念为基础发展起来的数据模型。它是目前使用最为广泛的数据模型，也是最重要的一种数据模型。关系对象模型是考虑到关系模型本身所存在的一些严重缺陷，而在1995年后逐渐提出的一种数据模型。它一方