数据库原理

数据库原理 知识量:8 - 33 - 100

1.3 数据库系统的结构><

数据库系统的体系结构- 1.3.1 -

数据库系统的体系由支持系统的计算机硬件设备、数据库及相关的计算机软件系统、以及开发管理数据库系统的人员三部分组成。

计算机硬件设备:数据库系统需要稳定的硬件环境来支撑,包括服务器、存储设备、网络设备等。这些硬件设备提供必要的计算、存储和通信能力,以支持数据库系统的正常运行。

数据库及相关的计算机软件系统:这部分是数据库系统的核心,包括数据库管理系统(DBMS)以及相关的软件工具和服务。DBMS是用来创建、管理、维护和访问数据库的软件系统,它是数据库系统的核心软件。此外,还有其他工具和服务,如数据迁移工具、备份恢复工具、性能监控工具等,这些工具可以帮助用户更高效地管理和维护数据库。

开发管理数据库系统的人员:数据库系统的运行和维护需要专业的技术人员。这些人员包括数据库管理员(DBA)、开发人员和系统管理员等。DBA负责数据库的日常维护、性能调优和故障排除等工作;开发人员负责设计和实现应用程序和系统;系统管理员负责维护整个系统的稳定性和安全性。

数据库管理系统的功能结构- 1.3.2 -

数据库管理系统的功能结构主要包括以下几个部分:

  • 数据定义功能:包括DDL(Data Definition Language)翻译处理程序,负责接收相应的定义,进行语法、语义检查,把它们翻译为内部格式存储在数据字典中。

  • 数据操纵功能:包括DML(Data Manipulation Language)处理程序、终端查询语言解释程序、数据存取程序、数据更新程序等。这些程序对用户数据操纵请求进行语法、语义检查,并由数据存取或更新程序完成对数据库的存取操作。

  • 数据库运行管理:这是DBMS运行时的核心部分,包括对数据库进行安全性控制、完整性约束条件的检查和执行、多用户环境下的并发控制、数据库的内部维护(如索引、数据字典的自动维护)、数据库的恢复等。

  • 数据组织、存储和管理:DBMS负责分门别类地组织、存储和管理数据,确定以何种文件结构和存取方式物理地组织这些数据,如何实现数据之间的联系,以便提高存储空间利用率以及提高随机查找、顺序查找、增删改等操作的时间效率。

  • 数据库的建立和维护:包括数据库初始数据的装入(输入)与数据转换等。还包括数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等维护操作。

数据库系统的三级数据模式结构- 1.3.3 -

数据库系统的三级数据模式结构是指数据库系统由外模式、模式和内模式三级抽象模式构成。

外模式,也称为用户模式或子模式,对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集,包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。外模式反映了数据库系统的用户观。

模式,也称为逻辑模式或概念模式,对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据,按照统一的观点构造的全局逻辑结构,是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述,是所有用户的公共数据视图(全局视图)。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language,DDL)来描述、定义的。模式反映了数据库系统的整体观。

内模式,也称为存储模式或物理模式,对应于物理级。它是数据物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方式。内模式由内模式描述语言来描述、定义的。内模式反映了数据库系统的存储观。

数据库系统的这种三级模式结构有很多的优点。例如,内模式和模式之间通过二级映像功能将两个模式联系起来,保证了数据的稳定性,从而从底层保证了应用程序的稳定性。此外,内模式描述数据的存储结构,而模式描述数据的逻辑结构,两者各司其职,提高了对数据库结构的设计效率。

数据库系统的二级映像- 1.3.4 -

数据库系统的二级映像指的是外模式/模式映像和模式/内模式映像。

外模式/模式映像定义了外模式与模式之间的对应关系,这种映像通常包含在外模式的描述中。当数据库系统的概念模式发生变化时,比如增加新的关系、新的属性或改变属性的数据类型,需要对外模式/模式映像做相应的修改,以保持外模式的稳定性。这种映像保证了应用程序的逻辑独立性,因为应用程序通常是依据外模式编写的。

模式/内模式映像是唯一的,它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。这种映像定义通常包含在模式的描述中。当数据库系统的内模式发生变化时,比如存储位置或存储文件名的改变,可以通过调整模式/内模式映像,使模式保持不变。这种映像保证了数据库系统的物理独立性。