网络数据库技术

网络数据库技术1.2.1 网络数据库系统的定义数据库技术+网络技术→网络数据库网络数据库系统：是在计算机网络环境下运行的数据库系统，它的数据库分散配置在网络节点上，将数据库系统的事务分开进行处理，为网络用户提供远程数据库访问服务，实现了网络的分布式计算。

1.2.2 网络数据库系统的模式结构☐集中式☐客户机/服务器模式C/S☐浏览器/服务器模式B/S1.3 当前流行的网络数据库系统1.3.1 SQL Server 1.3.2 Oracle 1.3.3 DB2 1.3.4 MySQL *NoSQL数据库数据模型分为两类⏹概念模型，逻辑模型，逻辑模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三要素组成。

物理模型逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等2.2.1 数据库系统的三级模式结构模式（Schema）也称逻辑模式，一个数据库只有一个模式，模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层外模式（E xternal Schema）也称子模式或用户模式，外模式的地位：介于模式与应用之间，模式与外模式的关系：一对多。

内模式（Internal Schema）也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。

3.1 数据库设计概述3.2 需求分析3.3 概念设计3.4 逻辑设计3.5 物理设计在数据库规范设计中，比较著名的设计方法是新奥尔良（New Orleans）方法，该方法将数据库设计分为四个阶段：需求分析（分析用户需求）是数据库设计的基础，它通过调查和分析，了解用户的信息需求和处理需求，以数据流图，数据字典等形式加以描述。

是数据库设计中最困难、最耗费时间的一步。

需求分析的全过程为：收集资料（信息需求、处理需求、安全性和完整性需求）分析整理，绘制数据流图(DFD)，编写数据字典，包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程。

概念设计（信息分析和定义）是整个数据库设计的关键，得到E-R图。

逻辑设计（设计实现）设计的任务：把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。

将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型。

E-R图向关系模型的转换。

数据模型的优化，设计用户子模式。

得到视图。

物理设计（物理数据库设计）设计数据的存取路径，确定数据的存储结构，确定系统配置。

⏹其中：需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统；而逻辑设计和物理设计与选用的DBMS密切相关常见的数据库设计工具：PowerDesigner ，Oracle 公司的CASE工具—Designer 2000，Microsoft公司的工具。

4.1 网络数据库系统的工作模式4.1.1 二层结构的C/S 模式⏹ C/S 模式：是由一个或者多个客户机和一个或者多个服务器与底层的操作系统及通信系统一起构成的一个允许分布式计算、分析和表示的复合系统。

⏹ 由一个或多个计算机提供服务，称为服务器（Server ）⏹ 其他的计算机则接受服务，称为客户机（Client ）⏹ C/S 模式将用户界面逻辑和应用处理逻辑通过前端开发工具融合在一起，将一个复杂的计算机应用任务公解成多个不同的子任务，把它们分配到具有前端（客户机）和后端（服务器）的分布式计算机环境中。

在前端客户机上运行应用程序，而后端服务器则提供某些特定服务。

⏹ 服务器所提供的服务有数据库服务、文件服务和通信服务等。

C/S 模式的工作过程一般是：客户机提出数据服务请求，服务器把按照请求处理后的数据传送给客户。

⏹ 两层C/S 模式起源于桌面局域网应用系统，其特点有：☐ 数据库安装在服务器一端，数据库的完整性和一致性有了结构上的保证。

☐ 客户机为应用提供图形接口，而应用的数据处理部分由服务器完成。

⏹ 这样一个应用分成了两个部分，分布于网络上，便于充分发挥客户机和服务器的处理能力。

☐ 网络上传输记录而不是文件，与集中式系统相比系统整体性有了质的飞跃，网络吞吐能力也大为增加。

☐ 系统升级容易，能较好保护已有投资。

尽管两层的C/S 模式实现了功能的分布，但它仅能在各自的客户机和服务器之间使用，功能分布还不均衡，系统的性能、可伸缩性较差，不能支持大量用户的访问和搞容量事务的处理。

为此，人们在客户端和数据库服务端之间增加了应用服务器，形成了三层的C/S 模式。

4.1.2 三层结构的C/S 模式三层C/S 模式中，服务器端被分为两部分，即应用服务器和数据库服务器，形成了“客户机一应用服务器一数据库服务器”的模式。

⏹ 客户机主要提供用户登录界面，负责用户与应用层之间的对话：⏹ 应用服务器包括了从客户端划出来的一部分应用和从原来数据库服务器中划分出来的一部分工作，它主要实施商业和应用逻辑，并基于商业规则确认从客户端得到的数据，响应客户端的请求，完成业务处理或复杂计算。

☐ 应用服务器在三层体系结构中起到承上启下的作用，是整个系统的核心⏹ 数据库服务器执行存储数据和处理数据的功能，它分析功能服务器送来的SQL 命令，实现对数据库的读写、删改、查询等操作，并将结果返回给功能服务器，再传回给客户端。

三层C ／S 体系结构的特点是，用户界面与商业、应用逻辑位于不同的平台上，所有的用户可以共享商业和应用逻辑。

查询结果然而，无论是两层、三层还是多层C/S模式都存在着极大的局限性。

随着业务计算的复杂化，C/S结构的弱点逐渐显示出来：☐C/S结构的计算能力过于分散，网络中服务器和客户机的数目正发生“细胞”分裂，使得系统的管理费用以几何级数的方式增长；☐C/S结构中数据库信息的使用一般只限于局域网的范围内，无法利用Internet 的网络资源；☐在C/S结构中，无论多小的企业都必须安装自己的服务器，而服务器和服务器软件的管理和维护都是非常复杂的工作，需要专门人员负责，小企业往往无力购买高性能的服务器和聘任专门的技术人员。

因此，C/S模式的网络数据库系统不利于小企业计算机应用的发展。

4.1.3 B/S模式⏹B/S模式是C/S模式的继承和发展，使企业应用系统更简化、规模伸缩性更大、安全保密控制更灵活。

⏹B/S模式利用了比较成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言（如VBScript，JavaScript等等）和ActiveX技术。

⏹使用通用浏览器来实现原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。

⏹基于B/S的网络数据库应用系统通常采用三层或多层结构。

下图给出的是“浏览器一Web服务器一数据库服务器”三层结构。

⏹用户完全通过浏览器登录，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。

在这一系统中，第一层为用户层，第二层为应用层，第三层为数据库层1）用户层⏹用户层负责处理用户的输入和对用户的输出，但不负责解释其含义。

2）应用层⏹该层就是Web应用服务器，是上下两层的纽带，建立实际的数据库连接。

所有的应用系统、应用逻辑、控制都在应用层。

系统的复杂性也主要体现在这层。

数据库层⏹该层为数据库服务器，存储着大量的数据信息和数据逻辑。

⏹该层的任务是负责协调不同的Web服务器请求，负责实际的数据存储和检索，管理数据库系统。

⏹ 所有与数据有关的安全、完整性控制、数据的一致性、并发操作等都在该层完成。

还有“浏览器—Web 服务器一中间件一数据库服务器”多层结构。

⏹ 这一结构中的中间件通常通过定义统一的数据模型来解决不同数据库之间的数据转化问题，确保客户机和服务器之间信息查询和结果返回的顺畅性。

目前流行的B/S 结构多采用多层结构。

⏹ 在B/S 结构模式中，客户机仅需要一个单一的浏览器软件就可以访问不同的应用平台，负担很轻，要求的配置较低，易于管理和维护。

浏览器的主要功能是检查用户输人的数据，显示系统输出的数据。

⏹ 其工作过程大致如下：当浏览器向某一个Web 服务器提出服务请求后，Web 服务器首先对用户身份进行验证，然后用超文本传输协议（HTTP ）把所需的文件资料传给客户机；客户机接收传来的文件资料，并按照HTTP 格式把它显示在Web 浏览器上。

B/S 模式和C/S 模式都是以请求/应答方式来执行，但传统的C/S 模式需在客户机集中大量应用软件，而B/S 模式则是一种基于Web 的三层或多层结构，客户只需要浏览器。

总体上，B/S 结构具有以下优势：⏹ 利用统一的浏览器访问界面，用户可以在任何访问Web 数据库。

⏹ 开发效率高。

对于各种资源，无论是文本还是图形，无论基于何种平台，客户机都可以采用相同的界面访问。

⏹ 具有极强的伸缩性。

可以透明的跨越异种网络，计算机平台，无缝的联合使用数据库、超文本、多媒体等多种形式的信息，可以选择不同厂家的设备和服务。

⏹ 开放性。

采用公开的标准协议，系统资源的冗余小，可扩充性好。

⏹ 以服务器为中心的管理，对网络应用进行升级时，只需更新服务器端的软件，减低了成本，减少了客户端的维护工作量。

⏹ 三层或多层B/S 模式的数据库系统的特点：⏹ 借用现成的浏览器软件，无需开发数据库前端⏹ 标准统一，开发过程简单⏹ 多平台支持4.2 基于C/S 模式的数据库系统⏹ 联机事务处理（LOTP ）的需求☐ 数据库的应用之一就是联机事务处理。

在联机事务处理中通常有上百个用户在同时使用该系统。

⏹ 如民航定票系统和银行ATM 机就是联机事务处理系统的例子。

☐ 事务是数据库系统中工作的离散单位。

在联机事务处理系统中，其主要任务HTML 请求数据请求 为HTMLSQL 语句返回i是实时地处理事务。

⏹如数据库中最频繁的数据更新事务。

☐要求系统的吞吐量要高，响应时间要短，能够均衡的分配负载，减少网络传输量。

对数据库的完整性和可用性也有更高的要求。

☐与集中式的数据库系统相比，C/S模式的DBMS能提供更高的运行效率，更好的满足联机事务处理的需求。

在一个单服务器的系统环境下，C/S的功能划分可以有三种不同的方案：CS结构，RU 结构和EWS结构。

⏹CS结构☐应用的处理（包括用户界面和表示逻辑）由客户机完成，数据访问和事务处理由服务器完成。

☐实现了功能分布，即由客户机承担了部分处理任务，但数据都集中在服务器中RU结构⏹服务器主要执行一些底层的操作，如封锁、页面读写等。

⏹客户机主要完成查询优化和查询处理，相当于客户机执行了部分DBMS的功能。

EWS结构⏹每个客户都可以通过对查询结果来进行缓存，建立其局部数据库，而且在客户机有一个功能完整的数据库系统，它与服务器上的DBMS相互协作来完成数据库访问。

⏹这种结构不仅功能分布，而且还有数据分布的特点。

因而可以避免客户机向服务器再申请相同的数据，减少了网络传输和服务器端的数据输入/输出。

⏹C/S的功能划分到底采用哪种方案，可以根据用户的需求以及系统所处的环境、客户机访问服务器的数据量和数据库是否经常存在重复等来选择。