第一章 绪论
数据库系统概述
数据库基本概念
一、数据(data):
描述事物的符号记录,可以是数字,文字,图形,图像,音频,视频等
数据的含义称为数据的语义,数据与其语义是不可分的.
二、数据库(Data Base,DB)
数据库是长期存储在计算机内, 有组织的, 可共享的大量数据的集合.
数据库中的数据按照一定的数据模型组织,描述和存储,具有较小的冗余度, 较高的数据独立性和易拓展性,并可为各种用户共享.
数据库基本特点:
- 永久存储
- 有组织
- 可共享
三、数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)
数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件,与操作系统一样是计算机的基础软件,也是一个大型复杂的软件系统.
主要功能:
- 数据定义功能:
数据库管理系统提供数据定义语言(Data Definition Language,DDL),用户通过其可以对数据库中的数据对象的组成与结构进行定义.
- 数据组织, 存储和管理:
数据库管理系统要分类组织, 存储, 和管理各种数据.数据组织和存储的基本目标是提高存储空间利用率和方便存取,提供多种存取方式.
- 数据操作功能:
数据库管理系统还提供数据操作语言(Data Manipulation Language,DML),用来操作数据,实现对数据库的基本操作(查询,插入,删除和修改).
- 数据库的事务管理和运行管理:
数据库在建立, 运用和维护是由数据库管理系统统一管理和控制,以确保事务的正确运行,保证数据的安全性, 完整性, 多用户对数据的 并发使用 以及发生故障后的系统恢复.
- 数据库的建立和维护功能:
- 其他:
四、数据库系统(DataBase System,DBS)
数据库系统是由"数据库","数据库管理系统","应用程序"和"数据库管理员(DataBase ADministrator,DBA)"组成的存储、管理、处理和维护数据的系统.
数据管理技术的产生和发展
一、人工管理阶段
特点:
数据不保存
应用程序管理数据
数据需要由应用程序自己设计、定义和管理,没有相应的软件系统负责数据的管理工作.应用程序不仅要规定数据的逻辑结构,而且也要设计物理结构((存储结构,存取方法,输入方式等)).
数据不共享
数据不具有独立性
数据的逻辑结构和物理结构发生变化后,必须对应用程序做相应修改,数据完全依赖于应用程序.
二、文件系统阶段
20世纪50年代后期到60年代中期,硬件方面,有磁盘,磁鼓等直接存取存储设备,软件方面:操作系统中有了文件系统.处理方式上不仅可以批处理,而且能够联机实时处理.
特点:
- 数据可以称其保存
- 由文件系统管理数据
缺点:
- 数据共享性差,冗余度大
在文件系统中,一个文件基本上对应一个应用程序,即文件仍然是面向应用的,但但不同的应用程序具有部分相同数据时,也必须建立各自的文件,而不能共享相同的数据.
- 数据独立性差
三、数据库系统阶段
数据库系统的特点
一、数据结构化
数据库系统实现数据的整体结构化,是数据库的主要特征之一,也是数据库系统与文件系统的本质区别.
整体结构化
不再仅仅针对某一个应用，而是面向整个组织或企业
不仅数据内部结构化，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的
数据记录可以变长
数据的最小存取单位是数据项
二、数据的共享性高,冗余度低且易扩充
数据库系统实现数据面向整个系统而不是某个应用,大大减少数据冗余,节约存储空间;同时(避免了数据之间的不相容性和不一致性).
数据共享的好处
减少数据冗余，节约存储空间
避免数据之间的不相容性与不一致性
数据不一致性的原因主要有以下三种：一是由于数据冗余造成的；二是由于并发控制不当造成的；三是由于各种故障、错误造成的。
第一种情况的出现往往是由于重复存放的数据未能进行一致性地更新造成的。例如教师工资的调整，如果人事处的工资数据已经改动了，而财务处的工资数据未改变，就会产生矛盾的工资数。
第二种情况是由于多用户共享数据库，而更新操作未能保持同步进行而引起。例如，在飞机票订购系统中，如果不同的两个购票点同时查询某张机票的订购情况，而且分别为顾客订购了这张机票，就会造成一张机票分别卖给两名顾客的情况。这是由于系统没有进行并发控制，所以造成了数据的不一致性。
第三种情况下，当由于某种原因（如硬件故障或软件故障）而造成数据丢失或数据损坏，要根据各种数据库维护手段（如转存、日志等）和数据恢复措施将数据库恢复到某个正确的、完整的、一致性的状态下。
数据库系统弹性大，使其易于扩充
三、数据独立性高
数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性.
物理独立性指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的;即数据在数据库中的存储是由数据库管理系统管理的,用户应用程序不需要了解,只需要处理数据的逻辑结构.
逻辑独立性指的是用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,也就是数据的逻辑结构改变时用户应用程序可以不变.
数据库的独立性是由数据库管理系统的二级映像功能实现保证的.
四、数据由数据库系统统一管理和控制
数据库管理系统必须提供一下几方面的数据控制功能
- 数据的安全性保护
数据的安全性保护指的是保护数据以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏
- 数据的完整性检查
数据的完整性值数据的正确性、有效性和相容性,完整性检查将数据控制在有效的范围内,并保证数据之间满足一定的关系.
- 并发控制
当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时,可能发生互相干扰而得到错误的结果是的数据库的完整性遭到破坏,因此必须对多用户的并发操作进行控制和协调.
- 数据库恢复
数据库管理系统必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称完整状态或一致状态)的功能.
数据库系统概述总结
数据库是长期存储在计算机内有组织、大量、共享的数据集合.它可以供各种用户共享,具有最小冗余度和较高的数据独立性.数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据进行统一控制,以保证数据的完整性和安全性,并在多用户同时使用数据库时进行并发控制,在发生故障后对数据库进行恢复.
