《数据库应用技术》第1章 概述

数据库应用技术目录第一章绪论第二章数据库基本概念第三章深入SQL第四章数据库对象与数据库设计第五章面向过程的SQL扩展第六章事务处理与并发第七章数据库应用编程第八章数据库安全第九章数据库管理第一章绪论符号和数据不同载体上的信息虽然表现形式不同，其内在的含义是一致的，但必须通过一致的方式来记录内容，和一致的解读方式来还原内容。这种一致的记录和解读信息的方式，被称为符号系统。这种方式必须是可操作的和精确的。信息在一种可编码符号系统下的编码就是数据。将数据理解为信息，必须在一定的符号系统下进行，否则它就只是一个数而已。一般将“信息”作为一个集合名词，而将“数据”指代为具体的操作对象。管理信息系统管理信息系统（ManagementInformationSystem,MIS），就是进行信息的收集、整理、加工、储存、查询和利用的系统，一般借助于计算机、网络和其他外部设备构成。事务处理系统（TransactionProcessingSystem,TPS）决策支持系统（DecisionSupportSystem,DSS）事务处理是企业数据的来源，是数据分析处理的基础；数据分析处理是事务数据的深加工和提炼。1.1数据库发展简史自然界的信息

数据的保存和访问

数据的保存、访问、管理和共享

数据库。1.1数据库发展简史存储的历史打孔卡片1884~1970’s穿孔纸带1846~1970’s4096bit计数电子管1946盘式磁带Univac，1951IBM，19521951年雷明顿兰德公司（RemingtonRandInc.）的一种叫做UnivacI的计算机推出了一种一秒钟可以输入数百条记录的磁带驱动器，从而引发了数据管理的革命。盒式录音磁带飞利浦，1963

约1M字节磁鼓IBM，1953约10K软盘，从早期的8英寸软盘、5.25英寸软盘到3.5英寸软盘。其中，3.5英寸1.44MB软盘占据计算机的标准配置地位近20年之久

。大规模存储介质出现第一台硬盘机IBM，19564.4MB

目前主流磁盘2TB

1956年IBM生产出第一个磁盘驱动器——theModel305RAMAC。此驱动器有50个盘片，每个盘片直径是2英尺，可以储存5MB的数据。使用磁盘最大的好处是可以随机地存取数据，而穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。光盘SONY，飞利浦，1979650MB

DVD8.5GB蓝光DVD和HD-DVD

硬数据（HardData）程序与数据不分离。数据、数据的访问和存储方式不能共享。基于文件系统（FileSystem）的数据管理20世纪50-60年代，随着磁盘等存储设备的出现和使用，广泛使用文件进行数据存储。数据的存储和程序分离，达到一定程度的共享。文件中数据格式不同，对也数据的检索和修改方法没有统一的标准。原始的数据库模型网状数据库管理系统

1961年通用电气公司（GeneralElectricCo.）的CharlesBachman成功地开发出世界上第一个DBMS——集成数据存储（IntegratedDataStore，IDS），奠定了网状数据库的基础。原始的数据库模型层次型数据库管理系统层次型DBMS是紧随网状数据库而出现的。1968年，IBM公司开发并推出了最著名最典型的层次型DBMS——InformationManagementSystem，IMS。关系数据库管理系统（RationalDBMS,RDBMS）的建立1970年6月，IBM研究员E.F.Codd博士在CommunicationoftheACM上发表论文“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”——大型共享数据库数据的关系模型，提出关系模型的概念，奠定了关系模型的理论基础。1970年，IBM公司在SanJose实验室增加了更多的研究人员研究这个项目，该项目结束于1979年，完成了第一个实现SQL的DBMS。然而IBM对IMS的承诺阻止了SystemR的投产，一直到1980年SystemR才作为一个产品正式推向市场。关系数据库管理系统（RationalDBMS,RDBMS）的建立1974年，ACM牵头组织了一次研讨会，会上开展了一场分别以Codd和Bachman为首的支持和反对关系数据库两派之间的辩论。这次著名的辩论推动了关系数据库的发展，使其最终成为现代数据库产品的主流。1974年，IBM的RayBoyce和DonChamberlin将Codd关系数据库的12条准则的数学定义以简单的关键字语法表现出来，里程碑式地提出了SQL(StructuredQueryLanguage)语言。关系数据库管理系统（RationalDBMS,RDBMS）的建立1976年，霍尼韦尔公司(Honeywell)开发了第一个商用关系数据库系统——MulticsRelationalDataStore。1976年，IBME.F.Codd发表了一篇里程碑的论文“R系统:数据库关系理论”，介绍了关系数据库理论和查询语言SQL。Oracle的创始人Ellison非常仔细地阅读了这篇文章，被其内容震惊，决定开发商用关系数据库软件。关系数据库管理系统（RationalDBMS,RDBMS）的建立1979年，RelationalSoftware,Inc.推出了第一个商用关系型数据库系统——Oracle1.0。1980年，IBM的SystemR作为正式产品推向市场。然而，SystemR是1979年完成的，但是为了实现对IMS的承诺并为投产。1985年，IBM发布了DB2。1986年，ANSI把SQL作为关系数据库语言的美国标准，同年公布了标准SQL文本。1989年，微软发布了SQLServer1.0版。RDBMS得到了广泛的应用。与新技术结合的数据库模型面向对象的数据库管理系统（Object-OrientedDBMS）九十年代以后，技术界一直在研究和寻求新型数据库系统。但在什么是新型数据库系统的发展方向的问题上，产业界一度是相当困惑的。受当时技术风潮的影响，在相当一段时间内，人们把大量的精力花在研究“面向对象的数据库系统”。值得一提的是，美国Stonebraker教授提出的面向对象的关系型数据库理论曾一度受到产业界的青睐。而Stonebraker本人也在当时被Informix花大价钱聘为技术总负责人。但市场发展并不理想。与新技术结合的数据库模型分布式数据库管理系统数据仓库（与数据挖掘）面向文档的数据库与新技术结合的数据库模型NoSQL=NotOnlySQL能够弥补RDBMS的不足：大量数据的写入处理；为有数据更新的表做索引或表结构（Schema）变更；字段不固定时应用；为简单查询需要快速返回结果的处理。无法替代RDBMS的突出优点：保持数据的一致性（事务处理）；以标准化为前提，数据更新的开销很小（相同的字段基本上都只有一处）；可以进行JOIN等复杂查询；存在很多实际成果和专业技术信息（成熟的技术）。1.2数据库管理系统数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，DBMS）是一套软件产品，可以把一系列相关数据保存在计算机中，并提供对这些数据进行检索、修改和维护等操作的工具和编程接口。数据库（Database，DB）指保存在计算机中的数据部分。DBMS的功能模式翻译将概念上的数据库模式翻译为内部表示。数据库的逻辑结构、完整性约束和物理储存结构保存在内部的数据字典中。数据库的各种数据操作(如查找、修改、插入和删除等)和数据库的维护管理都是以数据库模式为依据的。应用程序的编译把包含着访问数据库语句的应用程序，编译成在dbms支持下可运行的目标程序。交互式查询提供易使用的交互式查询语言，如sql。dbms负责执行查询命令，并将查询结果显示在屏幕上。DBMS的功能数据的组织与存取提供数据在外围储存设备上的物理组织与存取方法。事务运行管理为数据库管理员提供软件支持，包括数据安全控制、完整性保障、数据库备份、数据库重组以及性能监控等维护工具。数据库的维护提供事务运行管理及运行日志，事务运行的安全性监控和数据完整性检查，事务的并发控制及系统恢复等功能。

DBMS的特点高可靠性存储的数据不会遭到破坏（即使软件、硬件遭到破坏），使用备份机制，可恢复。数据安全。不同人员授权不同，避免非法访问及级别不够时的越权操作。高可用性并发性。多用户通过网络并发访问，使用各种缓存机制。事务处理。数据冗余性低，可重用性强平台无关性数据不加改动可移植到不同操作系统下。程序员无须顾及服务器，只须考虑DBMS即可。支持工具充分典型的DBMS软件大型DBMS产品ORACLEDB2（Informix）中小型DBMS产品MSSQLServerSybaseSQLServer桌面型DBMSAccess开源产品MySqlPostgreSQL、FirebirdNoSQLDBMS的应用领域联机事务处理（OnlineTransactionProcessing，OLTP）对各种现实事务过程中的数据进行存储、查询和处理。如超市结账，银行转账等，一般由业务操作员进行操作，是其他数据库应用的基础。联机分析处理（OnlineAnalysisProcessing，OLAP）对OLTP的数据进行分析、汇总和统计等，力求进行深入的分析。一般由专业管理人员和技术人员进行操作。数据仓库（DataWarehouse）面向主题的、集成的、相对稳定的、随时间不断变化（不同时间）的数据集合，用以支持经营管理中的决策制定过程、数据仓库中的数据面向主题，与传统数据库面向应用相对应。1.3数据库应用系统数据库应用系统的构成硬件服务器、工作站、网络软件DBMS（核心）操作系统、DBMS支撑工具、接口库、开发工具等由程序员根据用户需求设计开发的应用系统数据库具有持久性、结构化和可共享的数据集合。数据库是现代化企业的核心资源之一。数据库应用系统的发展70年代之前：原始的、基于主机的应用系统，供政府、军队和大企业使用。80年代后：随着局域网和PC机的发展，局域网模式的数据库应用系统逐渐普及到中小企业，形成C/S的开发模式。本世纪：随着互联网的迅速发展，以网站为表现形式的数据库应用系统越来越多，形成B/S的开发模式。数据库应用系统的领域作业控制：数据处理系统(DataProcessingSystem,DPS)或交易处理系统(TransactionProcessingSystem,TPS)知识管理：知识工作系统(KnowledgeWorkSystem,KWS)与办公室系统(OfficeSystem,OS)，负责累积知识与协助运用知识以提高组织的竞争力。管理控制：管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS）策略规划：决策支持系统（DecisionSu