数据库原理及应用系列笔记之引言

Introduction 引言

数据库（Datebase)

• 一个大规模集成的数据集合。
• 数据库作用：
  • 一个数据库是对现实生活中一个企业或一个单位在计算机中的建模结果
    • 实体
    • 联系（实体间的关系）

数据库管理系统（DBMS）

• 用来存储和管理数据库的一种系统软件。

文件与数据库之间的关系

• 数据库可以通过DBMS直接进行很多操作，而文件的话只提供了简单的操作。
• 用文件的话，要针对不同的文件结构编写不同的代码。
• 由于实际应用中并发同时访问导致数据访问不一致。【文件没有解决办法，需要在应用软件层解决，而DBMS中有】
• 故障处理【文件系统不具备这个能力，但DBMS会自动恢复】
• 安全和访问控制

数据库系统建立在文件系统之上。

使用数据库的好处

• 支持数据的独立性和有效访问
• 减少了应用开发时间
• 支持对数据完整性和安全性的控制
• 支持并发访问
• 支持对故障的恢复

学习数据库的必要

• 将计算转换为信息
  • 低端应用：web内存在的所有的数据【十分混乱而多】
  • 高端应用：核能等高新端科技
• 随着当前科技发展，数据的种类不断膨胀
• DBMS是对计算机科学的大部分技术的成果
  • 可以当作对学过的很多知识的一个实例

一些基本概念和术语

数据 Data

• 用来描述现实世界的一种符号
• 是信息存在的形式

数据模型 Data model

• 用来描述数据的一组概念
• 用来描述现实世界的一种建模方法

数据模式 schema

• 用一种给定的数据模型对一个特定的企业进行描述得到的结果就是数据模式

关系数据模型

• 主要概念：关系，用表来记录关系
  • 行：元组
  • 列：属性

数据库三级模式

• 第一级：Physical Schema 【物理模式】
  • 描述了数据在磁盘上是如何存储的
• 第二级：Conceptal Schema 【概念模式】
  • 逻辑结构
  • 概念模式中的这些表称为基表，与物理模式的表一一对应
• 第三级：many view 【外模式】
  • 给最终用户看到的数据的样子

举例：学生选课管理数据库

• 概念模式：
  • 学生（学号，名字，年龄，GPA）
  • 课程（课程号，课程名）
  • 选课关系（学号，课程号，成绩）
• 物理模式：
  • 用堆文件形式存储这三张表
  • 在学生的某项信息中建立索引
• 外模式：
  • 课程信息表（课程号，选课人数）

分析其中两级映射关系

• 外模式中的试图都是概念模式相关信息的可计算映射
• 物理模式与逻辑模式之间存在存储映射

数据独立性

• 基于数据库开发的应用程序与数据的具体结构和具体存储方法之间相互隔离
• 数据的逻辑独立性：基于数据库开发的应用程序不受数据库内数据逻辑变化的影响
• 数据的物理独立性：基于数据库开发的应用程序不受数据库物理存储结构变化的影响

数据库技术发展历史及分类

数据模型的发展历史

• 无管理阶段（1960）
  • 科学计算
• 非数值应用
  • 文件系统：简单的数据管理
• 数据管理的要求不断增强，DBMS出现
  • 1964，第一个DBMS：IDS，network（网状数据模型）
  • 1969，层次数据模型
  • 1970，关系数据模型
  • 面向对象数据模型……

数据库管理系统的体系结果发展

• 集中式数据库系统
• 并行数据库系统
• 分布式数据库系统
• 移动数据库系统

应用的发展

• 集中式结构
• 分布式结构
• 客户/服务器结构
  • 客户端安装应用程序
  • 多个客户端访问一个服务器
• 三层/多层体系结构
  • 多个服务器
    • 分为Web 服务器
    • APP服务器
    • 客户端只要能跑浏览器
    • DB 服务器
  • 优点：
    • 应用升级只需要升级app 服务器
    • 客户端成本降低
    • 活动范围增大
• 移动计算
• 云计算/网格计算

从数据库系统的应用领域分

• OLTP：日常事务处理
• 工程数据库
• 多媒体数据库
• 时态数据库
• 空间数据库
• ……

数据库系统

应用程序+DBMS+数据库+DBA（数据库管理员）

DBMS是数据库系统的核心

• 提供高级访问接口
• 支持有效的查询处理和优化
• 目录管理
• 提供并发控制和恢复功能【数据一致性保证】
• 提供完整性约束
• 提供访问控制

数据库系统的生命周期

• 数据库系统的规划阶段
• 数据库设计
• 在数据库内创建加载数据
• 基于数据库开发应用程序、管理和维护
• 数据库重构