《数据库》第八章数据库技术新发展

第九章数据库技术的新发展西北大学经济管理学院张昌蓉TELmail:chrzhang66@数据库新技术数据库技术与分布式处理技术相结合，形成分布式数据库系统。数据库技术与面向对象技术相结合，形成面向对象数据库系统。数据库技术与并行技术相结合，形成并行数据库系统。数据库技术与多媒体技术相结合，形成了多媒体数据库系统。数据库技术与人工智能相结合，形成了知识库系统。数据库技术与模糊技术相结合，形成了模糊数据库系统。数据库技术与演绎规则相结合，形成了演绎数据库系统。数据库技术与工程设计应用相结合，形成了工程数据库系统。数据库技术与地理空间系统相结合，形成了空间数据库系统。数据仓库是数据库应用规模、范围、和深度不断扩大，为了更有效地获得由价值信息而发展起来的一种数据库信息综合技术。一、分布式数据库系统分布式数据库系统是分布式技术与数据库技术的结合。由于计算机网络技术的发展，需要把分散在各处的数据库系统通过网络技术连接起来，这样形成的数据库系统称为分布式数据库系统。分布式数据库是一个数据集合，这些数据逻辑上属于同一个系统，但实际上又分布在一个计算机网络中的不同计算机中。此网络的各个节点具有自治的处理能力，并且能够执行本地的应用，每个节点的计算机至少还参与一个全局应用的执行，这种应用要求在几个节点上存取数据。分布式数据库系统特点：分布性，逻辑相关性，区域自治性，相互之间的协调性是分布式数据库系统的特点。使应用程序编写时可完全不考虑数据的分布情况。位置透明性，复制透明性是对分布式数据库系统的要求。局部数据库分散在各个场地的数据库是局部数据库。本身是一个完整的数据库系统，具有本地真实的数据库、本地用户、本地DBMS全局数据库是一组局部数据库的集合一组数据库系统的集合是一个逻辑数据库（虚拟的）数据的分布性分布式数据存储复制：多个副本储存在多个节点数据可用性，并行度的增加冗余分片水平分片：r1∪r2；垂直分片: r1×r2分片的要求完备性可重构性：垂直分片含主码属性复制+分片数据的冗余提高数据的可用性、并发性、减少网络传输增加了数据更新的开销，副本一致性问题事务的分布性局部事务仅访问当地数据库的事务全局事务需访问其他场地数据库的事务分布式数据库环境下的访问代价磁盘读写网络传输分布式数据库的目标部门组织分布，降低成本数据资源共享，提高数据库的利用率全局外模式：全局应用的用户视图，全局概念模式的子集全局概念模式是全局概念视图全局概念模式名、属性名、域分片模式定义分片片段以及全局关系到片段的映象是一对多的，一个全局关系可对应多个片段，一个片段只来自全局关系分布模式：分片的物理分配视图局部概念模式局部数据库中的概念模型，关于本地数据库的描述如果局部数据库中还有独立应用，则应有局部外模式，提供给本地应用使用局部内模式：局部数据库的物理描述局部数据库：本地的局部数据库分布式数据库的基本原则对用户（最终用户、程序员）来说，一个分布式系统应该看起来完全象一个非分布式系统客户/服务器（Client/Server，C/S）体系结构也是一种分布式结构。按照C／S结构，一个数据处理任务至少是分布在2个不同的部件上完成。一部分是由前端(Frontend,即Client)运行应用程序，提供用户接口，而另一部分是由后端(Backend,即Server)提供特定服务，包括数据库或文件服务、通信服务等。客户机通过远程调用或直接请求应用程序提供服务，服务器执行所要求的功能后，将结果返回客户机，客户机和服务器通过网络来实现协同工作。C／S结构具有性能优越、保护投资、易于扩展和保证数据完整性等优点。二、面向对象系统数据库概述面向对象数据库（OODBS）是为了管理复杂对象的复杂行为（如：多媒体信息的处理），将面向对象技术和数据库技术相结合的一种数据库系统。它利用面向对象技术中类的概念来描述复杂对象；利用类中封装方法来模拟对象的复杂行为；利用继承性来实现对象的结构和方法重用。与关系数据库比，面向对象数据库理论和技术都还不成熟。面向对象的数据模型对象：对象是面向数据模型的基本结构。一个对象是由一些数据以及能够作用与这些数据上的操作组成。例如：一个学生对象，将包括与学生相关的数据（学号、姓名、…）以及相应的操作（增加、删除、修改学生记录）面向对象数据库系统：主要强调的仍是数据，操作被定义为数据的一部分。数据与操作被封装起来，对客户是隐蔽的。对象主要包含的部分：属性集合：对象的状态与特征。注意：这里的属性可能是其他对象。即对象嵌套。多层嵌套即可组成复杂的对象。方法集合：对象的行为特征。即方法是对对象进行的各种操作，可改变对象的状态或特性。方法的定义包括：方法的调用说明和实现部分。消息集合：对象是封装的，是属性和方法的封装。所以外界与对象的通信一般是通过消息。一条消息就是一个执行方法的请求。类和实例基本概念：类：将具有相同或相似特征（相同属性、相应相同的消息、使用相同的方法等）的对象归为一类。实例：类中每一个对象则为类的一个实例。类的继承性子类和超类：A类属于B类，A类具有一些附加特性（不与B类的所有成员相关）。A类称为是B类的子类。B类称为A类的超类或父类。也称存在Is-a层次关系。子类可继承超类的所有特征，同时又可具有超类所没有的特征。单继承和多继承单继承：一个子类只继承一个超类的特征。多继承：一个子类可继承多个超类的特征。面向对象的数据模型描述工具ODL数据库建模和实现的过程：ODL的类说明Interface<类名>{<特征表>}类的特征表。包括：属性、联系、方法等例：Interfaceemployee{attributestringname;attributeintegerage;attributeenumsextype{male,female}sex;}现实世界E-R抽象ODL抽象关系数据模式对象数据模式RDBMSOODBMSE-垦R模型尚向面诵向对篮象模舒型的华转换转换丽步骤将E-揪R模型贷中的避实体帖集生宾成类将E-副R模型佩中具黑有隶被属关许系的捆类生撑成类/子类在转领换得疏到的排类中衬加入铸联系恨的说弟明。对象-关系提数据皂库面向没对象扫数据趣库必郊须满旋足的确条件塞：支持叫面向脸对象笨数据务模型支持钩传统龟数据夺库对象-关系更数据枪库（OR岩DB益MS）对象-关系源数据矮库将孔传统咐的关晚系数肢据库鹿加以姿扩展尽，增文加面便向对序象特螺征。抹即支英持被研广泛氧应用朋的SQ无L，具嚼有良堤好的愤通用唇性；架又具邻有面庙向对吵象特矮征，宜支持摆复杂筒对象暴的复常杂行宁为。对象-关系筛数据巴库在SQ翼L环境旦下的败特征顺：对基凶本数悬据类织型及蓝扩充靠的支谷持。翠例：P1棵65对复间杂对蹈象的酸支持购。例信：P1船66对继扰承性薪的支尸持。泛例：P1云67对产湾生式叼规则耀系统搬的支屋持。岁例：P1叔67创建原基本反数据冷类型踪蝶举例刚：Cr冤ea盆te炎T迅yp鞋e丢ph之ot衔o-闭t(co踏un悼tr集y-碌nu段m还va椅rc冰ha扇r(守4)缎,ar治ea碰-n仓um尺v融ar岭ch蹈ar牵(4稍),ph则ot品o-份da肯te娘d痰at至e)持;用户蚊自定堤义函舰数举恭例Cr登ea箭te状F垮un镰ct我io蝴n梢di或ff填-s夫al差ar欢y(淹fl关oa挠t)Re佣tu跨rn斥s喝fl技oa愉t径asSe兴le缎ct壤$访1-耐AV铅G(嫂sa默la淋ry斩)Fr要om冈e清mp畜lo剪ye慎e;对复稻杂对亡象的塌支持槽举例抖：使说用组具合对傻象Cr树ea苏te烘t股ab添le俗e夫mp催lo菊ye音e(no球c钥ha甲r(轰6)诊,na愿me蝇v宣ar鼓ch恭ar粪(8传),ag查e拆i头nt矮er男ge眉r,ph稼ot掉o扩p背ho肉to蜓-t涂);对继伤承性说的支皮持举愚例。例：Cr匪ea杏te琴T悦yp斑e顿pe滴rs篇on酿(id拆en铃ti丘fy储in焦te张rg惕er创,na鸦me约v剃ar牛ch话ar颠(8宜),se虾x日ch敢ar懂(2焰))寨;Cr容ea诸te愤T梨yp柿e庭st僵ud绍en共t(de滑gr魄ee抄v歉ar付ch仗ar对(1筒0)秆,de米pa束rt望me豆nt踪蝶v啊ar螺ch机ar很(2墙0)裙)un巴de界r孟pe疑rs获on胸;Cr谈ea居te权T挽yp铃e漆te昌ac揉he愤r(sa嘱la即ry赶i组nt找er庭ge灿r,de束pa饮rt看me期nt此v杜ar课ch楼ar惨(2睡0)询)un五de图r球pe板rs伟on假;三、犯并行拘数据烛库并行遇数据裹库系仆统是钟并行遥技术钳与数旱据库矮技术恢的结才合。并行磨数据仍库系讯统是遣随着煌数据吵库应馅用领损域、乔规模记、响便应速搞度等项要求辽愈来般愈高小。为夸了提男高事拨务处置理的饱高吞描吐量季和响扯应速殃度而糟提出趁来的却。并行御数据乌库系均统是除以并诸行计炮算机薪或并顷行多萌处理超机为高基础巧，利沃用多貌处理夜机结肢构的登优势光，将榴数据总库在渠多个世磁盘财上分撞布存你储，沈利用恶多个惭处理燥机对休磁盘罢数据悦进行券并行众处理砖，从王而解肿决了知磁盘“I/虽O”瓶颈倍问题害，提振供比岔相应促大型竞机高美得多吊的性疾能价灾格比晒和可总用性眠。并行涉数据栏库研皱究的幼主要仙内容并行侨数据桶库操伪作的倡并行刚算法望的设拜计与唐实现族。并行伴数据鸽库物较理存吉储结心构的划研究手，研净究如岁何划看分多惰处理咬器、爬划分鸭或共改享磁竞盘和烧内存袭。并行咐查询渡优化践的研料究并行烦数据援库系准统的火体系凝结构并行浇计算位机的款体系睁结构紧耦交合全撇对称所多处诱理器(S曾MP宪)系统符，所沙有的CP援U共享让内存亏和磁闲盘。松耦数合集科群机棍系统导，所用有的CP薄U共享抗磁盘选。大规子模并卡行处熄理（MP苹P)系统述，所商有的CP雄U均有体自己数的内盼存和休磁盘律。混合驻结构蜂，如剪：紧辜耦合葱全对瞎称多孩处理绢器(S霉MP帮)的集社群机矮系统蛮，即MP锄P系统句中的氏每一神个节污点都衫是一熟个SM霜P系统拴。并行塌数据昌库系尼统的皆体系蒙结构共享氧内存懒：是勉处理坦器之兽间的衫通信之效率坐极高子，但淹注意碑当处被理器眠的个雷数不眠能超磁过64个。共享忙磁盘显：所河有存臂储器智共享程公共爷磁盘年，但帖每个塔处理钞器都利有自涌己的横主存泥储器扭，不殖会产顺生总涂线瓶逝颈，爆同时贤有容临错功著能。无共笛享：会系统跃通过愧高速仰网络舍交换拾消息虑和数森据。层次吨并行汤结构浊：结罗合了扯共享揪内存辩、共抵享磁酒盘和填无共补享的之特点剑。并行波处理别技术并行泉查询惕技术查询仿间并腐行：优指不麦同的妄查询歉事务盒可相凯互并饭行执坡行。查询角内并委行：提指多静个查完询事判务在箩多个价处理歇器上父并行挥执行操作革内并架行：略指操才作在瞎关系日的不哭同子手集上搭并行奸地执志行。操作倘间并蜘行流水熔线并叮行：占多个自操作泄间的局输入谜输出四是并于行的损。独立信并行立：将苗一个齐查询府分解贺为多乡丰个独滋立的列子任值务，泡由多域个处客理器倘并行虎执行风。并行驰数据紧库系箭统是磁通过兼采用五先进擦的并答行查次询技锋术，野开发可查询客间并拔行、寻查询沫内并如行以康及操桑作内壳并行写，大糠大提辛高查和询效能率。雄其目她标是寺提供跟一个库高性次能、蹄高可愧用性挎、高抖扩展略性的痒数据扰库管暑理系菠统，肯而在处性能调价格乏比方宪面，宾较相转应大不型机忍上的DB循MS高得酱多。四、痛多媒挡体数们据库丛系统多媒怖体数执据库撞系统咐是多滋媒体解技术奶与数纯据库侨技术鹿的结迷合。均多媒终体数少据库损系统金必须财能表蚊示和蛙处理寒多种象媒体碎数据绞。其主扁要特绒征为阻：（1）多声媒体礼数据罗在计童算机避内的扇表示鹅方法万决定跑于各肌种媒蚀体数椅据所室固有茎的特挽性和远关联淋。对烂常规阳的格任式化叨数据桃使用贷常规蚁的数吐据项唯表示供。对屿非格举式化抽数据焰，像忘图形夸、图魂像、珍声音赖等，泡就要批根据剖该媒弦体的很特点铸来决起定表吗示方蹈法，勉往往急要用床不同能的形浮式来妇表示闯。所叮以多久媒体偷数据疾库系牺统要锯提供掏管理条这些评异构窄表示残形式骂的技述术和杏处理烛方法基。（2）多杯媒体坐数据序库系勉统能获反映请和管散理各朗种媒宣体数皇据的爽特性盘，或浪各种系媒体盛数据钥之间捷的空陡间或缝时间直的关夹联。谋例如赖，关箩于乐砌器的光多媒逆体数扭据包犁括乐华器特产性的孙描述定、乐丸器的赴照片必、利驼用该籍乐器荐演奏厨某段耻音乐克的声苏音等许。这哑些不肝同媒胃体数戏据之顾间存赵在自慰然的运关联储，包雄括时索序关莲系和券空间尚结构凶。（3）多颂媒体简数据慎库系楼统提绢供比索传统渐数据锄库管辨理系闭统更饥强的盯适合窜非格冬式化啊数据宾查询音的搜窝索功床能，乘允许变对Im狼ag艺e等非冒格式非化数隙据做荐整体序和部械分搜参索，丑允许搭通过咽范围妖、知蹦识和遗其他筛描述征符的见确定饲值和问模糊列值搜芳索各形种媒候体数蜡据，全允许晌同时娘搜索不多个购数据疾库中援的数读据，崖允许间通过森对非表格式瘦化数席据的干分析筋建立葱图示章等索嫂引来厅搜索网数据袄，允衰许通尊过举扶例查席询(Q寻ue粥ry摇by泊Ex馆am隔pl聪e)和通觉过主气题描豪述查拼询使坚复杂竹查询园简单堡化。（4）多恳媒体伯数据卷库系债统还钉提供卸事务巨处理夫与版梯本管孝理功狐能。五、著知识置数据宿库知识敏数据亮库可恒定义模为：蛋知识篮、经滤验、拜规则你和事温实的并集合嫂。是粉人工屋智能叙技术既与数复据库梅技术收的结盛合。知识亭数据及库系短统的赵功能喂是如面何把望由大运量的义事实哲、规口则、喜概念把组成辞的知寄识存律储起淹来，跌进行汇管理耗，并升向用贼户提辞供方故便快朱速的撇检索埋、查钞询手啦段。知识指数据喷库系私统应懒具备对知只识的怒表示公方法河；对知托识系累统化哪的组孕织管晕理；知识牺库的割操作差；库的芽查询畅与检佛索；知识钩的获献取与嫂学习恼；知识皇的编垒辑；库的暂管理粒等功爸能。六、碑模糊拨数据朽库模糊蔬数据模库就是舅能够限表示成、存善储及腿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