第1章 数据库概述

1. 数据库系统的基本概念

1.1 数据

  • 数据是数据库存储的基本对象，数据是描述事物的符号记录

1.2 数据库

  1. 数据库：一般认为是长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合, 简称DataBase(DB)

  2. 数据库使用操作系统的文件存储数据，也有一些数据库使用磁盘的分区存储数据

  3. 数据库由数据库管理系统(DBMS, Data Base Management System)统一管理，是操纵和管理数据库的大型软件, DBMS屏蔽了数据在数据库的存储细节

  4. 数据库的数据一般存储在文件系统

  5. SQL: 操作关系型数据库的编程语言, 定义了一套操作关系型数据库统一标准, 简称Structured Query Language (SQL)

  6. 可以通过SQL操作数据库管理系统, 进而操作数据库

  7. 关系数据库(RDBMS): 建立在关系模型基础上, 由多张相互连接的二维表组成的数据库

1.3 数据库系统

  • 数据库系统就是基于数据库的计算机应用系统，由4部分组成：数据库、数据库管理系统、应用程序和用户

1.4 数据库管理系统

  • 数据库管理系统运行要用到的数据称为元数据
  • 数据库管理系统是一类重要的系统软件，由一组程序构成，具有数据定义、数据操作、事务处理等功能
  • 数据库管理系统处于数据库系统的核心位置

1.4.1 基本功能

  1. 数据定义功能
    数据库管理系统提供数据定义语言（DDL，Data Defination Language），实现对数据库的查询、插入、删除和修改等操作

  2. 数据操作功能
    数据库管理系统提供数据操纵语言（DML，Data Manipulation Language）, 用来对数据表中的数据进行增删改

  3. 数据查询语言(DQL, Data Query Language), 用来查询数据库中表的记录

  4. 数据控制语言(DCL, Data Control Language), 用来创建数据库用户, 控制数据库的访问权限

1.4.2 组成模块

数据库管理系统由两大部分组成：查询处理器和存储管理器

查询处理器：数据定义语言编译器、数据操作语言编译器、嵌入式DML的预编译器、查询优化等

存储管理器：段页式存储管理、缓冲区管理、授权和安全性控制、完整性检查、事务管理等

1.4.3 数据库管理系统的层次结构

1.4.4 数据库应用

  • 数据库应用可以分为两大类：联机事务处理（OLTP, On-Line Transaction Processing）和联机分析处理（OLAP, On-Line Analytical Processing）
  • 一个数据库应用由事务组成，而事务由一系列对数据库的查询操作和更新操作构成

2. 数据模型

  • 数据模型用于描述数据、组织数据、操作数据
  • 数据模型是数据库系统的基础

2.1 数据模型三要素

  • 数据模型由数据结构、数据操作和完整性三部分组成
  1. 数据结构
  • 数据结构分为层次结构、网状结构和关系结构
  • 数据结构是对系统静态特性的描述
  1. 数据操作
  • 数据库主要有查询和更新两大类操作
  • 数据操作是对系统动态特性的描述
  1. 完整性
  • 数据应该满足的一些条件，保证数据准确无误
  • 关系模型的任何关系都必须满足实体完整性和参照完整性

2.2 3种数据模型

  • 概念模型、逻辑模型、物理模型

3. 数据库系统的三级模式结构

  • 数据库系统通常采用三级模式结构：即模式、外模式和内模式，是数据库系统内部的数据结构

  1. 模式
  • 模式又称为逻辑模式，是对数据库的全部数据的逻辑结构和特性的描述，是数据库所有用户的公共数据视图
  1. 外模式
  • 又称为用户模式或子模式，通常是模式的子集，是数据库系统中每个用户看到和使用的数据视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示
  1. 内模式
  • 数据库所有数据的内部表示或者说是底层的描述。内模式用来定义数据的存储方式和物理结构
  1. 两层次映像

（1）模式/内模式映像。
定义了数据的逻辑结构和存储结构的对应关系。这个映像说明逻辑记录和字段在内部如何表示，当存储结构改变时，模式/内模式的映像也必须做出相应的修改以使模式不变。

例如，在关系数据库中，某关系原来是以堆文件方式存储，现在按B+树方式存储，数据库管理员做了文件存储方式的转换，但关系名仍不变，关系的其他定义也没有变，即模式没有变化，使得数据具有物理独立性。

（2）外模式/模式映像。
定义了外模式和模式之间的对应关系。这个映像定义通常包含在外模式中，当模式改变时，外模式/模式的映像要做相应的改变，以保证外模式不变。

例如，在关系数据库中，用户的外模式由表和视图组成，若表的结构发生变化，如将一个表垂直分成两个表，这两个表的自然连接构成了原来的表，只要修改视图的定义，用户通过应用程序看到的视图并没有变化，应用程序不用修改，使得模式发生变化，外模式不变，应用程序不变，数据具有逻辑独立性。

4. 数据库系统的特点

  1. 数据结构化
  • 实现整体数据的结构化，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

  1. 数据共享度高，冗余少且容易扩充

  2. 数据独立性高

  • 数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性
  • 数据独立性是由数据库的三级模式两层映像实现的
  1. 数据由DBMS统一管理和控制
  • 数据的安全性保护
  • 数据的完整性检查
  • 并发控制
  • 故障恢复

5. 数据库系统的分类

  • 根据计算机的系统结构，目前数据库系统主要分为集中式数据库系统、客户机/服务器（浏览器/应用服务器/数据库服务器）数据库系统、并行数据库系统、分布式数据库系统等
posted @ 2024-11-15 21:28  awei040519  阅读(55)  评论(0)    收藏  举报