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  • 数据库设计中,树通常三种模型: 邻接模型:id, parent_id。parent_id指向父节点的id。 物化路径模型:记录完整的路径,与文件路径相似,需要id字段。 嵌套集合模型:从根开始给每个节点编号,对每条记录需要left_...

    数据库设计中,树通常三种模型:

    • 邻接模型:id, parent_id。parent_id指向父节点的id。
    • 物化路径模型:记录完整的路径,与文件路径相似,需要id字段。
    • 嵌套集合模型:从根开始给每个节点编号,对每条记录需要left_num,right_num字段。某节点的后代的left_num和right_num都会在该节点的left_num和right_num范围内。
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  • 数据库技术——概述(DB,DBMS,DBS区别) 数据库的发展 第一代:层次,网状数据库——上级指针指向下一级指针的方式 第二代:关系数据库技术——二维表的形式存储数据 第三代:新一代应用数据库——面向对象数据库,...
  • 数据库技术发展史

    千次阅读 2018-12-22 00:45:16
    数据库技术依据数据模型的进展可分为三个发展阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统,以及新一代的数据库大家族。 一、第一代数据库系统 层次和网状模型都是格式化模型。它们从体系结构、...

    数据库技术发展史

    数据模型是数据库系统的核心和基础。数据库技术依据数据模型的进展可分为三个发展阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统,以及新一代的数据库大家族。

    一、第一代数据库系统

    层次和网状模型都是格式化模型。它们从体系结构、数据库语言到数据存储管理均具有共同特征,是第一代数据库系统。
    第一代数据系统的代表:

    1. 1969年由IBM公司研制的层次模型数据库管理系统IMS。
    2. 美国数据库系统语言研究会(CODASYL)下属的数据库任务组(DBTG)对数据库方法进行了系统的研究和探讨,20世纪60年代提出的DBTG报告。DBTG所提的方法是基于网状结构的,是网状模型数据库的典型代表。

    第一代数据库系统的特点:

    1. 支持三级模式(外模式、模式、内模式)的体系结构。模式之间具有转换(或映射)功能。
    2. 用存储路径来表示数据之间的联系。这是是数据库系统和文件系统的主要区别之一。数据库不仅存储数据,而且存储数据之间的联系。数据之间的联系在层次和网状数据库系统中都是用存取路径来表示和实现的。
    3. 独立的数据定义语言。层次数据系统和网状数据库系统有独立的数据定义语言,用以描述数据库的三级模式以及相互映像。
    4. 导航的数据操纵语言。层次和网状数据库的数据查询和数据操纵语言是一次一个记录的导航式的过程化语言。

    导航式操纵语言的优点是按照预设的路径存取数据,效率高;缺点是编程繁琐,应用程序的可移植性交差,数据的逻辑独立性也较差。

    二、第二代数据库系统

    支持关系数据模型的关系数据库系统是第二代数据库系统。
    1970年,IMB公司的研究员提出了数据库的关系模型,开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究,为关系数据库技术奠定了理论基础。
    20世纪70年代是关系数据库理论研究和原型开发的时代。

    1. 奠定了关系模型的理论基础,给出了人们一致接受的关系模型的规范说说明。
    2. 研究了关系数据语言,包括关系代数、关系演算、SQL及QBE等,确立了SQL为关系数据库语言标准。
    3. 研制了大量的关系数据库管理系统原型,攻克了系统实现中查询优化、事务管理、并发控制、故障恢复等一系列关键技术。这不仅大大丰富了数据库管理系统实现技术和数据库理论,更促进了数据库的产业化。

    第二代关系数据库系统具有模型简单清晰、理论基础好、数据独立性强、数据库语言非过程化和标准化等特色。

    三、新一代数据库系统

    第一、二代数据库系统的数据模型虽然描述了显示世界数据的结构和一些重要的相互联系,但是仍然不能捕捉和表达数据对象所具有的丰富而重要的语义。
    新一代数据库系统以更丰富多样的数据模型和数据管理功能为特征,满足广泛复杂的新应用的要求。第三代DBMS应具有的三个基本特征(三条基本原则):

    1. 第三代数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理。
      除提供传统的数据管理服务外,第三代数据库系统将支持更加丰富的对象结构和规则,应集数据管理、对象管理和知识管理为一体。
    2. 第三代数据库必须保持或继承第二代数据库系统的技术。
      第三代数据库系统应继承第二代数据库系统已有的技术;保持第二代数据库系统的非过程化数据存取方式和数据独立性,这不仅能很好的支持对象管理和规则管理,而且能更好地支持原有的数据管理,支持多数用户需要的查询等。
    3. 第三代数据库必须对其他系统开放。
      数据库系统的开放行表现在支持数据库语言标准;在网络上支持标准网络协议;系统具有良好的可移植性、可连接性、可扩展性和可互操作性等。

    数据库管理技术的发展趋势

    数据、应用需求和计算机硬件技术是推动数据库发展的三个主要动力。

    一、数据管理技术面临的挑战

    随着数据获取手段的自动化、多样化与智能化,数据量越来越巨大,对于海量数据的存储和管理,要求系统具有高度的可扩展性和可伸缩性,以满足数据量不断增长的需要。传统的分布式数据库和冰箱数据库在可扩展性和可伸缩性方面明显不足。
    数据类型越来越多样和异构,从结构化数据扩展到文本、图形图像、音频、视频等多媒体数据,HTML、XML、网页等半结构化/非结构化数据,还有流数据、队列数据和程序数据等。传统数据库对半结构化/非结构化数据的存储、管理和处理能力十分有限。
    数据处理和应用的领域已经从OLTP为代表的事务处理扩展到OLAP分析处理,从数据仓库中结构化的海量历史数据的多维分析发展到对海量非结构化数据的复杂分析和深度挖掘;并且希望把数据仓库的结构化数据与互联网上的非结构数据结合起来进行分析挖掘,把历史数据与实时流数据结合起来进行处理。
    数据的海量异构、形式繁杂、高速增长、价值密度低等问题阻止了数据价值的创造。对数据的组织、检索和分析都是基础的挑战。
    计算机硬件技术是数据库系统的基础。当今计算机硬件体系结构的发展十分迅速,利用新的硬件技术来满足海量数据存储和管理的需求,一方面要对传统数据库的体现结构包括存取策略、存取方法、查询处策略、查询算法、事务管理等进行重新设计和开发,要研究和开发面向大数据分析的内存数据库系统;另一方面,针对大数据需求,以集群为特征的云存储称为大型应用的架构,研究与开发新计算平台上的数据管理技术与系统。

    二、数据管理技术的发展与展望

    传统的关系数据库在系统伸缩性、容错性和可扩展性方面难以满足海量数据的柔性管理需求,NoSQL技术顺应大数据发展的需要,蓬勃发展。
    NoSQL是指非关系型的、分布式的、不保证满足ACID特性的一类数据管理系统。它具有以下特点:

    1. 对数据进行划分,通过大量节点的并行处理获得高性能,采用的是横向扩展的方式。
    2. 方式对数据的ACID一致性约束,允许数据暂时出现不一致情况,接收最终一致性。它遵循BASE原则,是一种弱一致性约束框架。
    3. 对各个数据分区进行备份,应对节点可能的失败,提供系统可用性等。

    NoSQL技术依据存储模型可分为基于Key-Value存储模型、基于列分组存储模型、基于文档模型和基于图模型。分析型NoSQL技术的主要代表是MapReduce技术。MapReduce技术框架包含:高度容错的分布式文件系统,并行编辑模型和并行执行引擎。MapReduce并行编程模型的计算过程分解为Map和Reduce阶段。Map函数处理Key/Value对,产生一系列的中间Key/Value对;Reduce函数合并所有具有相同Key值的中间Key/Value对,计算最终结果。
    各类技术的互相借鉴、融合和发展是未来数据管理领域的发展趋势。

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  • 数据库系统的安全性很大程度上依赖于数据库管理系统。如果数据库管理系统安全机制非常强大,则数据库系统的安全性能就较好。目前市场上流行的是关系式数据库管理系统,其安全性功能很弱,这就导致数据库系统的安全性...

     

    数据库系统的安全性很大程度上依赖于数据库管理系统。如果数据库管理系统安全机制非常强大,则数据库系统的安全性能就较好。目前市场上流行的是关系式数据库管理系统,其安全性功能很弱,这就导致数据库系统的安全性存在一定的威胁。

    由于数据库系统在操作系统下都是以文件形式进行管理的,因此入侵者可以直接利用操作系统的漏洞窃取数据库文件,或者直接利用OS工具来非法伪造、篡改数据库文件内容。这种隐患一般数据库用户难以察觉,分析和堵塞这种漏洞被认为是B2级的安全技术措施。

    数据库管理系统层次安全技术主要是用来解决这一问题,即当前面两个层次已经被突破的情况下仍能保障数据库数据的安全,这就要求数据库管理系统必须有一套强有力的安全机制。解决这一问题的有效方法之一是数据库管理系统对数据库文件进行加密处理,使得即使数据不幸泄露或者丢失,也难以被人破译和阅读。

    我们可以考虑在三个不同层次实现对数据库数据的加密,这三个层次分别是OS层、DBMS内核层和DBMS外层。

    ⑴在OS层加密。在OS层无法辨认数据库文件中的数据关系,从而无法产生合理的密钥,对密钥合理的管理和使用也很难。所以,对大型数据库来说,在OS层对数据库文件进行加密很难实现。

    ⑵在DBMS内核层实现加密。这种加密是指数据在物理存取之前完成加/脱密工作。这种加密方式的优点是加密功能强,并且加密功能几乎不会影响DBMS的功能,可以实现加密功能与数据库管理系统之间的无缝耦合。其缺点是加密运算在服务器端进行,加重了服务器的负载,而且DBMS和加密器之间的接口需要DBMS开发商的支持。

    定义加密要求工具

    DBMS

    数据库应用系统

    加密器

    (软件或硬件)

    ⑶在DBMS外层实现加密。比较实际的做法是将数据库加密系统做成DBMS的一个外层工具,根据加密要求自动完成对数据库数据的加/脱密处理:

    定义加密要求工具加密器

    (软件或硬件)

    DBMS

    数据库应用系统

    采用这种加密方式进行加密,加/脱密运算可在客户端进行,它的优点是不会加重数据库服务器的负载并且可以实现网上传输的加密,缺点是加密功能会受到一些限制,与数据库管理系统之间的耦合性稍差。

     

    下面我们进一步解释在DBMS外层实现加密功能的原理:

    数据库加密系统分成两个功能独立的主要部件:一个是加密字典管理程序,另一个是数据库加/脱密引擎。数据库加密系统将用户对数据库信息具体的加密要求以及基础信息保存在加密字典中,通过调用数据加/脱密引擎实现对数据库表的加密、脱密及数据转换等功能。数据库信息的加/脱密处理是在后台完成的,对数据库服务器是透明的。

    加密字典管理程序

     

    加密系统

     

    应用程序

     

    数据库加脱密引擎

     

    数据库服务器

     

    加密字典

     

    用户数据

    按以上方式实现的数据库加密系统具有很多优点:首先,系统对数据库的最终用户是完全透明的,管理员可以根据需要进行明文和密文的转换工作;其次,加密系统完全独立于数据库应用系统,无须改动数据库应用系统就能实现数据加密功能;第三,加解密处理在客户端进行,不会影响数据库服务器的效率。

     

    数据库加/脱密引擎是数据库加密系统的核心部件,它位于应用程序与数据库服务器之间,负责在后台完成数据库信息的加/脱密处理,对应用开发人员和操作人员来说是透明的。数据加/脱密引擎没有操作界面,在需要时由操作系统自动加载并驻留在内存中,通过内部接口与加密字典管理程序和用户应用程序通讯。数据库加/脱密引擎由三大模块组成:加/脱密处理模块、用户接口模块和数据库接口模块,如图4所示。其中,"数据库接口模块"的主要工作是接受用户的操作请求,并传递给"加/脱密处理模块",此外还要代替"加/脱密处理模块"去访问数据库服务器,并完成外部接口参数与加/脱密引擎内部数据结构之间的转换。"加/脱密处理模块"完成数据库加/脱密引擎的初始化、内部专用命令的处理、加密字典信息的检索、加密字典缓冲区的管理、SQL命令的加密变换、查询结果的脱密处理以及加脱密算法实现等功能,另外还包括一些公用的辅助函数。

     

    数据加/脱密处理的主要流程如下

     

    (1) 对SQL命令进行语法分析,如果语法正确,转下一步;如不正确,则转6),直接将SQL命令交数据库服务器处理。

     

    (2) 是否为数据库加/脱密引擎的内部控制命令?如果是,则处理内部控制命令,然后转7);如果不是则转下一步。

     

    (3) 检查数据库加/脱密引擎是否处于关闭状态或SQL命令是否只需要编译?如果是则转6),否则转下一步。

     

    (4) 检索加密字典,根据加密定义对SQL命令进行加脱密语义分析。

     

    (5) SQL命令是否需要加密处理?如果是,则将SQL命令进行加密变换,替换原SQL命令,然后转下一步;否则直接转下一步。

     

    (6) 将SQL命令转送数据库服务器处理。

     

    (7) SQL命令执行完毕,清除SQL命令缓冲区。

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  • 第十三章 数据库技术新发展 数据模型是数据库系统的核心和基础。 按照数据模型的发展,数据库技术可相应地分为三个发展阶段: 第一代的网状、层次数据库系统 第二代的关系数据库系统 第三代数据库系统为核心的...

    第十三章 数据库技术新发展

    数据模型是数据库系统的核心和基础。

    按照数据模型的发展,数据库技术可相应地分为三个发展阶段:

    第一代的网状、层次数据库系统

    第二代的关系数据库系统

    第三代数据库系统为核心的数据库大家族

     

    第一代的网状、层次数据库系统的特点:

    支持三级模式的体系结构

    用存取路径来表示数据之间的联系

    独立的数据定义语言

    导航的数据操纵语言

     

    关系数据库包括以下三部分:

    数据结构 关系操作 数据完整性(包括实体完整性、参照完整性以及与应用有关的完整性)

     

    第三代数据库特点:

    第三代数据库系统应支持数据管理、对象关系和知识管理

    第三代数据库系统必须保持或继承第二代数据库系统的技术

    第三代数据库系统必须对其他系统开放

     

    并行数据库系统

    并行数据库系统是在并行机上运行的具有并行处理能力的数据库系统。

    并行数据库系统研究一直以三种并行计算结构为基础:

    共享内存(主存储器)结构(Shared_Memory,简称SM结构)

    共享磁盘结构(Shared_Disk,简称SD结构)

    无共享资源结构(Shared_Nothing,简称SN结构)

    主动数据库

    在传统的数据库基础上,结合人工智能技术和面向对象技术产生的数据库新技术。

    主动数据库通常采用的方法是在传统数据库系统中嵌入ECA,即事件-条件-动作规则,在某一事件发生时引发数据库管理系统去检测数据库当前状态,看是否满足设定的条件,若满足,便触发规则动作的执行。

    主动数据库的研究主要集中解决一下问题:

    主动数据库的数据模型和知识模型

    执行模型

    条件检测

    事务调度

    体系结构

    系统效率

     

    面向应用领域的数据库新技术

    工程数据库

    主要功能

    支持复杂对象(如图形数据、工程设计文档)的表示和处理

    空间数据库

    空间数据库系统是描述、存储和处理空间数据以及其属性数据的数据库系统。

    主要内容如下:

    空间数据模型

    空间数据查询语言

    空间数据库管理系统

     

    数据库技术发展趋势

    信息特性和来源的变化

    应用领域的变化

    相关技术的发展

     

    当前若干研究热点

    1. 信息集成
    2. 移动数据管理
    3. 网格数据管理
    4. 传感器数据库技术
    5. DBMS的自适应管理

    转载于:https://www.cnblogs.com/Cheryl06/p/7300675.html

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