3.1 数据库系统常识

数据库系统知识总结

一、数据库系统（DBS）的组成

数据库系统（Database System，简称 DBS）是一个人机系统，由以下四个核心组成部分构成：

组成部分	说明
数据库（DB）	长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，是DBS的核心数据基础
硬件	包括计算机主机、外部设备、存储介质、网络通信设备等，为DBS提供物理运行环境
软件	包括数据库管理系统（DBMS）、操作系统、应用程序及数据库开发工具等，是DBS的控制与管理核心
人员	包括数据库管理员（DBA）、系统分析员、应用程序开发人员及最终用户，是DBS的使用与维护主体

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二、数据库管理系统（DBMS）的功能

数据库管理系统（Database Management System，简称 DBMS）是数据库系统的核心软件，主要具备以下功能：

2.1 数据定义功能

DBMS 提供数据定义语言（DDL），允许用户定义数据库中的三级模式结构（外模式、模式、内模式），包括定义基本表、视图、索引等数据结构。

2.2 数据库操作功能

DBMS 提供数据操纵语言（DML），支持用户对数据库中的数据进行各种操作，包括数据的查询、插入、删除和修改等基本操作。

2.3 数据库运行管理功能

DBMS 在数据库运行过程中负责控制、监控和管理数据库的使用，包括并发控制、完整性检查、安全性检查、事务管理等，确保数据库的正确性、一致性和安全性。

2.4 数据库存储管理功能

DBMS 负责管理数据的存储结构和存取方法，包括数据的物理存储、索引组织、数据缓冲、磁盘空间管理等，以提高数据存取效率。

2.5 数据库的建立和维护功能

DBMS 提供数据库初始数据的装入、数据库的转储与恢复、数据库的重组织与性能监视与改进等维护工具，保障数据库系统的正常运行。

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三、DBMS 的分类

按照数据模型的不同，DBMS 主要可以分为以下几类：

分类	全称	说明
关系数据库系统（RDBS）	Relational Database System	以关系模型（二维表）为基础，使用 SQL 作为操作语言，如 MySQL、Oracle、PostgreSQL 等
面向对象数据库系统（OODBS）	Object-Oriented Database System	以面向对象方法组织数据，支持继承、封装、多态等面向对象特性，如 ObjectDB、Versant 等
对象关系数据库系统（ORDBS）	Object-Relational Database System	在关系模型基础上扩展了面向对象特性，兼具关系模型和面向对象模型的优点，如 PostgreSQL、Oracle 等

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四、数据库系统的体系结构

数据库系统按照系统架构可分为以下四种类型：

4.1 集中式数据库系统

所有数据、DBMS 和应用程序都集中在一台计算机上运行，用户通过终端访问该计算机。适用于小型应用和教学环境。

4.2 客户端/服务器体系结构（C/S 架构）

• 客户端（Client）：负责接收用户请求、数据表示和结果展示
• 服务器（Server）：负责数据库服务，包括数据存储、查询处理、事务管理等

客户端与服务器通过网络通信，各自承担不同的职责，提高了系统的可维护性和扩展性。

4.3 并行数据库系统

采用多个物理上靠近的 CPU（共享内存或共享磁盘架构），协同处理数据库操作，以提高系统的吞吐量和响应速度，适用于大规模数据处理场景。

4.4 分布式数据库系统

数据和数据库管理功能物理上分布在不同地方的计算机上，通过计算机网络连接，逻辑上构成一个统一的数据库系统。具有高可用性和良好的可扩展性。