數據庫知識復習之數據庫系統概述

數據庫是數據管理的最新技術，是計算機科學的重要分支。從聯機事務處理（On-Line Transaction Processing，OLTP）到聯機肥西處理（On-Line Analysis Processing，OLAP），從一般企業管理到計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）、計算機集成制造系統（CIMS）、電子政務（e-Convernment）、電子商務（e-Commerce）地理信息系統（GIS）等等。

數據、數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統是與數據庫技術密切相關的4個基本概念。

數據

數據是數據庫中存儲的基本對象。數據的種類有很多種，文本（Text）、圖形（graph）、圖像（Image）、音頻（Audio）、視頻（Video）、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等等。這些都是屬于數據的部分。

數據的定義多種不一，我們統一可以理解為：描述事物的符號記錄稱為數據。

數據的解釋是指對數據含義的說明，數據的含義稱之為數據的語義，數據與其語義是密不可分的。

數據庫（Database，簡稱DB）

數據庫，很多的理解的方式，就是存放數據的倉庫而已。其中的倉庫是計算機的存儲設備，當然了，其中的數據也是按一定的格式進行存放的。

數據的定義：

數據庫是長期儲存在計算機中、有組織的（有一定的數據結構）、可以共享的大量數據的集合。數據庫中的數據是按照一定的數據模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度（redundancy）、較高的數據獨立性（data independence）和易擴展性，并可為各種用戶共享。

總的來說，數據庫數據具有永久存儲、有組織和可共享三個最基本的特點。

數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）

數據庫管理系統是位于用戶與操作系統之間的一層數據庫管理軟件。數據庫管理系統和操作系統一樣是計算機的基礎軟件，也是一個大型復雜的軟件系統。

數據庫管理系統的主要功能

1.數據定義功能

----------DBMS提供數據定義語言（Data Definition Language，DDL），用戶通過它可以方便的對數據對象進行定義。

2.數據組織、存儲和管理

DBMS要分類組織、存儲和管理各種數據，包括數據字典、用戶數據、數據的存取路徑等。

數據組織和存儲的基本目標是提高存儲空間利用率和方便存取，提供多種存取方式（如索引查找、Hash查找、順序查找等）來提高存取效率。

3.數據操作功能

DBMS還提供數據操縱語言（data Manipulation Language，DML），用戶可以使用DML，操縱數據，實現對數據庫的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改等。

4.數據庫的事務管理和運行管理

數據庫在建立、運用和維護時由數據庫管理系統統一管理、統一進行控制，以保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發使用及發生故障后的系統恢復。

5.數據庫的建立和維護功能

它包括：數據庫初始數據的輸入、轉換功能，數據庫的轉儲、恢復功能，數據庫的重組織功能和性能監視、分析功能等。而這些功能通常都是由一些實用程序或者管理工具來代替完成的。

6.其他的功能

包括：DBMS與網絡中其他的軟件系統的通信功能，一般由數據庫、數據庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、數據庫管理員構成。

數據庫技術是應數據管理任務的需要而產生的。

數據管理則是指對數據進行分析、組織、編碼、存儲、檢索和維護，它是數據處理的中心問題。

而數據的處理是指對各種數據進行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。

軟件管理技術發展的3個階段

一、人工管理階段

在20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算，當時的外部存儲器只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁盤等直接存取的存儲設備。軟件狀況更是沒有操作系統，沒有管理數據專門的軟件，對于數據的處理則是采用批處理的方式進行處理。所以，人工管理數據具有如下的特點：

1.數據不保存

2.應用程序管理數據

3.數據不共享

4.數據不具有獨立性

在人工管理階段，程序和數據之間的關系都是一一對應的。

二、文件系統階段

20世紀50年代后期到60年代中期，此時已經存在外部存儲器這些存儲的設備；在軟件方面，操作系統中也存在了專門的數據管理軟件。一般被稱之為文件系統，處理的方式除了有批處理的方式，而且可以實現聯機實時處理。

文件系統管理數據的特點如下：

1.數據可以長期保存

2.由文件系統管理數據

但是文件系統存在著一定的缺點，具體如下：

1.數據共享性較大，冗余度大

2.數據的獨立性較差

3.并發訪問容易產生異常

4.數據的安全性難以控制

三、數據庫系統階段

數據庫系統的特點：（與人工管理和文件系統相比較而言）

1.數據結構化

數據庫系統實現整體數據的結構化，這是數據庫的主要特征之一，也是數據庫系統與文件系統的本質區別。

”整體“結構化是指在數據庫中的數據不再僅僅針對某一應用，而是面向全組織；不僅數據內部是結構化的，而且整體是結構化的，數據之間是具有聯系的。

2.數據的共享性高，冗余度低，易擴充

數據的共享可以大大減少數據冗余，節約存儲空間，數據共享還能夠避免數據之間的不相容性與不一致性。

由于數據是面向整個系統，是有結構的數據，不僅可以被多個應用共享使用，而且容易增加新的應用，這使得數據庫系統彈性大，易于擴充，可以適應用戶的各種需求。

3.數據獨立性高

數據獨立性包括物理獨立性和邏輯獨立性。

物理獨立性是指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數據庫中數據是相互獨立的。也就是說，數據在磁盤上的數據庫中怎樣存儲是由DBMS管理的，用戶程序不需要了解，應用程序要處理的只是數據的邏輯結構，這樣，當數據的物理存儲改變的時候，應用程序不用改變。

邏輯獨立性是指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。也就是說邏輯結構改變了，用戶程序也可以不改變。

4.數據是由DBMS統一管理和控制

數據庫的共享是并發(Concurrency)共享的，即多個用戶可以同時存儲數據庫中的數據甚至可以同時存取數據庫中同一數據。

DBMS還必須提供幾個數據控制功能：

4.1、數據的安全性（Security）保護

4.2、數據的完整性（Integrity）檢查

4.3、并發（Concurrency）控制

4.4、數據庫恢復（Recovery）