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  • 关系数据库功能

    千次阅读 2013-11-23 18:10:37
    关系数据库功能 1、数据库定义 2、数据操作 3、数据库运行和控制 4、数据库建立与维护 5、数据字典 6、数据通信

    关系数据库的功能


    1、数据库定义


    2、数据操作


    3、数据库运行和控制


    4、数据库建立与维护


    5、数据字典


    6、数据通信

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  • 关系数据库系统的优点 a.灵活性和建库的简单性:从软件开发的前景来看,用户与关系数据库编程之间的接口是灵活与友好的。目前在多数RDDMS产品中使用标准查询语言SQL,允许用户几乎毫无差别地从一个产品到另一...
     ①关系数据库系统的优点

    a.灵活性和建库的简单性:从软件开发的前景来看,用户与关系数据库编程之间的接口是灵活与友好的。目前在多数RDDMS产品中使用标准查询语言SQL,允许用户几乎毫无差别地从一个产品到另一个产品存取信息。与关系数据库接口的应用软件具有相似的程序访问机制,提供大量标准的数据存取方法。

    b.结构简单:从数据建模的前景看,关系数据库具有相当简单的结构(元组),可为用户或程序提供多个复杂的视图。数据库设计和规范化过程也简单易行和易于理解。由于关系数据库的强有力的、多方面的功能,已经有效地支持许多数据库纳应用。
    ②关系数据库系统的缺点

    a.数据类型表达能力差:从下一代应用软件的发展角度来看,关系数据库的根本缺陷在于缺乏直接构造与这些应用有关的信息的类型表达能力,缺乏这种能力将产生以下有害的影响,例如:大多数RDBMS产品所采用的简单类型在重构复杂数据的过程中将会出现性能问题;数据库设计过程中的额外复杂性;RDBMS产品和编程语言在数据类型方面的不协调。

        大多数现代的RDBMS产品已成熟地用于商务和财政方面,而这些领域不要求很高和很复杂的数据模型。虽然这些产品多多少少克服了一些以上所述的缺点,但从理论上看关系数据模型不直接支持复杂的数据类型,这是由于第一范式的要求,所有的数据必须转换为简单的类型,如整数、实数、双精度数和字符串。

        对于工程应用来说,这种不能支持复杂数据类型的典型结果就是需要额外地分解数据结构工作,这些被分解的结构不能直接表示应用数据,且从基本成分重构时也非常繁琐和费时间。

    b.复杂查询功能差:关系数据库系统的某些优点也同时是它的不足之处。虽然SQL语言为数据查询提供了很好的定义方法,但当用于复杂信息的查询时可能是非常繁琐的。此外,在工程应用时规范化的过程通常会产生大量的简单表。在这种环境下由存取信息产生的查询必须处理大量的表和复杂的码联系以及连接运算。

        除非这些查询以固定的例行程序方式提供,否则用户就必须对SQL非常熟悉,以便适当地浏览数据库,查出所需的信息。然而,一旦查询方式按固定例行程序方式进行,用户最终就进行应用软件的常规维护。但应用或人机接口软件的变化又可能要求经常修改例行的查询,数据库结构的变化也可能导致例行查询程序以及应用或人机接口软件的失效。由于这些原因,关系数据库系统的维护开销可能是很大的。

       由于关系数据库不能提供足够的构造能力及性能方面的原因,在进行较复杂的数据库设计过程中,不可能将许多工程问题直接分解成一些简单的部分。由于缺乏直接指针存取方法,所以查询有关的信息需要花费时间。

    c.支持长事务能力差;由于RDBMS记录锁机制的颗粒度限制,对于支持多种记录类型的大段数据的登记和检查来说,简单的记录级的锁机制是不够的,但基于键值关系的较复杂的锁机制来说却很难推广也难以实现。

    d.环境应变能力差:在要求系统频繁改变的环境下,关系系统的成本高且修改困难。在工程应用中支持"模式演变"(schema evolution)的功能是很重要的,而RDBMS不容易支持这种功能。另外,关系数据库和编程语言所提供的数据类型的不一致,使得从一个环境转换到另一个环境时需要多至30%的附加代码。
    ③面向对象数据库系统的优点

    a.能有效地表达客观世界和有效地查询信息:面向对象方法综合了在关系数据库中发展的全部工程原理、系统分析、软件工程和专家系统领域的内容。面向对象的方法符合一般人的思维规律、即将现实世界分解成明确的对象,这些对象具有属性和行为。系统设计人员用ODBMS创建的计算机模型能更直接反映客观世界,最终用户不管是否是计算机专业人员,都可以通过这些模型理解和评述数据库系统。

    工程中的一些问题对关系数据库来说显得太复杂,不采取面向对象的方法很难实现。从构造复杂数据的前景看,信息不再需要手工地分解为细小的单元。ODBMS扩展了面向对象的编程环境,该环境可以支持高度复杂数据结构的直接建模。

    b.可维护性好:在耦合性和内聚性方面,面向对象数据库的性能尤为突出。这使得数据库设计者可在尽可能少影响现存代码和数据的条件下修改数据库结构,在发现有不能适合原始模型的特殊情况下,能增加一些特殊的类来处理这些情况而不影响现存的数据。如果数据库的基本模式或设计发生变化,为与模式变化保持一致,数据库可以建立原对象的修改版本。这种先进的耦合性和内聚性也简化了在异种硬件平台的网络上的分布式数据库的运行。

    c.能很好地解决"阻抗不匹配"(impedance mismatch)问题。面向对象数据库还解决了一个关系数据库运行中的典型问题:应用程序语言与数据库管理系统对数据类型支持的不一致问题,这一问题通常称之为阻抗不匹配问题。
    ④面向对象数据库系统的缺点

    a.技术还不成熟。面向对象数据库技术的根本缺点是这项技术还不成熟,还不广为人知。与许多新技术一样,风险就在于应用。从事面向对象数据库产品和编程环境的销售活动的公司还不令人信服,因为这些公司的历史还相当短暂,就该十几年前关系数据库的情况一样。ODBMS如今还存在着标准化问题,由于缺乏标准化,许多不同的ODBMS之间不能通用。此外,是否修改SQL以适应面向对象的程序,还是用新的对象查询语言来代替它,目前还没有解决,这些因素表明随着标准化的出现,ODBMS还会变化。

    b.面向对象技术需要一定的训练时间:有面向对象系统开发经验的公司的专业人员认为,要成功地开发这种系统的关键是正规的训练,训练之所以重要是由于面向对象数据库的开发是从关系数据库和功能分解方法转化而来的,人们还需要学习一套新的开发方法使之与现有技术相结合。此外,面向对象系统开发的有关原理才刚开始具有雏形,还需一段时间在可靠性、成本等方面令人可接受。

    c.理论还需完善:从正规的计算机科学方面看,还需要设计出坚实的演算或理论方法来支持ODBMS的产品。此外,既不存在一套数据库设计方法学,也没有关于面向对象分析的一套清晰的概念模型,怎样设计独立于物理存储的信息还不明确。

    面向对象数据库和关系数据库系统之间的争论不同于70年代关系数据库和网状数据库的争论,那时的争论是在同一主要领域(即商业事务应用)中究竟是谁代替谁的问题。现在是肯定关系数据库系统基本适合商业事务处理的前提下,对非传统的应用,特别是工程中的应用用面向对象数据库来补充不足的问题。面向对象数据库系统将成为下一代数据库的典型代表,并和关系数据库系统并存(而不是替代)。它将在不同的应用领域支持不同的应用需求。

    经过数年的开发和研究,面向对象数据库的当前状况是:对面向对象数据库的核心概念逐步取得了共同的认识,标准化的工作正在进行;随着核心技术逐步解决,外围工具正在开发,面向对象数据库系统正在走向实用阶段;对性能和形式化理论的担忧仍然存在。系统在实现中仍面临着新技术的挑战。
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  • 文章目录0.思维导图1.四大基本概念(1)数据--Data① 数据的定义② 数据的种类③ 数据的特点④ 数据举例(2)数据库...② DBMS的用途③ DBMS的主要功能(4)数据库系统--Database System① 什么是数据库系统(Databa...


    0.思维导图

    在这里插入图片描述

    1.四大基本概念

    (1)数据–Data

    • 数据(Data)是数据库中存储的基本对象

    ① 数据的定义

    描述事物的符号记录

    ② 数据的种类

    文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等

    ③ 数据的特点

    数据与其语义是不可分的

    ④ 数据举例

    • 数据的含义称为数据的语义,数据与其语义是不可分的。

    例如 93是一个数据
    语义1:学生某门课的成绩
    语义2:某人的体重
    语义3:计算机系2003级学生人数
    语义4:请同学给出。。。

    学生档案中的学生记录
    (李明,男,197205,江苏南京市,计算机系,1990)
    语义:学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、
    入学时间
    解释:李明是个大学生,1972年5月出生,江苏南京市人,1990年考入计算机系

    (2)数据库–Database

    ① 数据库的定义

    数据库(Database,简称DB)是长期储存计算机内有组织可共享的大量数据集合

    ② 数据库的基本特征

    • 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
    • 可为各种用户共享
    • 冗余度较小
    • 数据独立性较高
    • 易扩展

    (3)数据库管理系统–DataBase Management System

    ① 什么是DBMS?

    DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。是基础软件,是一个大型复杂的软件系统

    ② DBMS的用途

    科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据

    ③ DBMS的主要功能

    • 数据定义功能
      提供数据定义语言(DDL)
      定义数据库中的数据对象

    • 数据组织、存储和管理
      分类组织、存储和管理各种数据
      确定组织数据的文件结构和存取方式
      实现数据之间的联系
      提供多种存取方法提高存取效率

    • 数据操纵功能
      提供数据操纵语言(DML)
      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、运行和维护时由DBMS统一管理和控制
      保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用
      发生故障后的系统恢复

    • 数据库的建立和维护功能(实用程序)
      数据库初始数据装载转换
      数据库转储
      介质故障恢复
      数据库的重组织
      性能监视分析等

    • 其它功能
      DBMS与网络中其它软件系统的通信
      两个DBMS系统的数据转换
      异构数据库之间的互访和互操作

    (4)数据库系统–Database System

    ① 什么是数据库系统(Database System,简称DBS)

    在计算机系统中引入数据库后的系统构成

    ② 数据库系统的构成

    • 数据库 Database
    • 数据库管理系统(及其开发工具)Database Management System
    • 应用系统
    • 数据库管理员 Database Administrator

    在这里插入图片描述

    ③ 数据库系统的特点

    ❶ 数据结构化
    • 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一

    • 整体结构化
      不再仅仅针对某一个应用,而是面向全组织
      不仅数据内部结构化,整体是结构化的,数据之间具有联系

    • 数据库中实现的是数据的真正结构化
      数据的结构用数据模型描述,无需程序定义和解释
      数据可以变长
      数据的最小存取单位是数据项

    ❷ 数据的共享性高,冗余度低,易扩充
    • 数据库系统从整体角度看待和描述数据,数据面向整个系统,可以被多个用户、多个应用共享使用。
    • 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
      使系统易于扩充
    ❸ 数据独立性高
    • 物理独立性
      指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了,应用程序不用改变。
    • 逻辑独立性
      指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了,用户程序也可以不变。
    • 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的
    ❹ 数据由DBMS统一管理和控制

    DBMS提供的数据控制功能

    • (1)·数据的安全性(Security)保护·
      保护数据,以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。
    • (2)数据的完整性(Integrity)检查
      将数据控制在有效的范围内,或保证数据之间满足一定的关系。
    • (3)并发(Concurrency)控制
      对多用户的并发操作加以控制和协调,防止相互干扰而得到错误的结果。
    • (4)数据库恢复(Recovery)
      将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。
    ❺ 应用程序与数据的对应关系(数据库系统)

    在这里插入图片描述

    2.数据管理技术的产生和发展

    (1) 什么是数据管理

    • 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护
    • 数据处理的中心问题

    (2) 数据管理技术的发展过程

    • 人工管理阶段(20世纪40年代中–50年代中)
    • 文件系统阶段(20世纪50年代末–60年代中)
    • 数据库系统阶段(20世纪60年代末–现在)

    (3)时期

    • 20世纪60年代末以来

    (4) 产生的背景

    • 应用背景 大规模管理
    • 硬件背景 大容量磁盘、磁盘阵列
    • 软件背景 有数据库管理系统
    • 处理方式 联机实时处理,分布处理,批处理
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  • 常见关系数据库系统

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    目前常见的数据库系统有IBM的DB2、甲骨文的Oracle、微软的MSSQL和Access、Sybase的Sybase、MySQL AB公司的MySQL等。不同的数据库系统,有不同的特点,也有相对独立的应用领域和用户支持。本节为大家分享常见的数据库...

    目前常见的关系型数据库系统有IBM的DB2、甲骨文的Oracle、微软的MSSQL和Access、Sybase的Sybase、MySQL AB公司的MySQL等。不同的数据库系统,有不同的特点,也有相对独立的应用领域和用户支持。

    1. Oracle数据库系统

    Oracle公司为了最大限度地抢占市场,针对不同规模和应用需求的用户推出了不同功能组合的版本,而且所支持的操作系统也可说是全面覆盖,UNIX、Linux和Windows都可以,所以Oracle数据库不仅适用大公司选择,可以满足各种不同规模的企业用户选择。当然对于不同的用户,所选择的操作系统平台也不一样,大型企业一般选择基于UNIX或者Linux操作系统,而中、小型企业则选择基于Linux或者Windows操作系统。

    2. DB2数据库系统

    DB2尽管是IBM开发的,但它与其他数据库系统一样,也不仅局限于自身的服务器,而是同样是采取了开放的政策。所以现在许多非IBM自有品牌服务器也提供了对DB2数据库系统支持。先来看一下操作系统支持。在UNIX操作系统方面,除了IBM自己的AIX操作系统外,DB2有支持目前主流的Sun Solrais和HP-UX操作系统的版本,其他的像主流版本的Linux和Windows系统,IBM都有提供了相应的DB2数据库系统版本。

    3. MSSQL/Access数据库系统

    因为它们与应用最为普通的Windows系统一样,都是微软公司的产品,所以SQL和Access的最佳操作系统环境就是微软的Windows。而目前支持Windows操作系统的服务器架构已非常普遍,可以说所有主流处理器架构都有很好的支持,包括IBM的Power处理器、Sun的UltraSparc处理器。所以在这方面,基于这两大数据库软件的数据库服务器是没有什么限制的。Access是针对小型办公应用而设计的,不适合大型应用平台。MSSQL体积比较庞大,占用许多系统资源但支持命令和图形化管理,主要结合ASP语言开发。MSSQL和Access的安全性都偏低。

    4. Sybase ASE数据库系统

    全称为Adaptive Server Enterprise,由全球著名的基础架构供货商Sybase公司提供,是Sybase公司的旗舰数据库产品。Sybase公司在1987年推出Sybase数据库产品,主要运行在UNIX操作系统、Netware系统、Windows系统等。其中,UNIX操作系统是其最广泛应用的系统平台。Sybase ASE是基于客户/服务器体系结构的数据库,是真正开放的数据库,是一种多线索化高性能的、事件驱动的、可编程数据库。性能接近MSSQL,但是Sybase ASE若运行在UNIX环境下,则要相对MSSQL优秀些。

    5. MySQL数据库系统

    MySQL是MySQL AB公司提供的一款开放而且免费的数据库系统。虽然功能不是非常强大,性能也只能算是一般,但在各种中、小型应用中还是非常普及的,毕竟它比起针对小型办公应用而设计的Access来说还是非常有优势的。MySQL可以在windows环境下使用,不过其最经典的组合是Apache+PHP+Mysql。现在以这种组合出现的小型网站非常多,这类网站对服务器配置要求非常低,当然由于数据库本身的限制,MySQL也不适合大访问量的商业应用。

    6. 小结

    超大型: DB2
    企业级:Oracle
    大众级:Mysql、Mssql、Sybase
    小型、功能简单:Access

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