《数据库新技术概述》PPT课件

2020年11月6日星期五
数据 库1
局部应用1 服务器1
数据 库2
服务器2
局部应用2
局部应用3 服务器3
计算机 网络
服务器4
数据 库3
数据 库4
局部应用4
统
2020年11月6日星期五
全局应用
图10-1 分布式数据库系
分布式数据库系统的概念
局部应用：通过客户机对本地服务器中的数据库执行某 些应用。 全局应用/分布应用：通过客户机对两个或两个以上节 点中的的数据库执行某些应用。 一种定义：
前面是student类的说明，任何一个student对象在这几个 属性上均对应一个分量。该例中的属性均是原子的，事实上 属性类型可以是结构、集合、聚集等复杂类型。 下例给出类college的ODL描述，有属性name（学院名）、 president（负责人）、 address（地址），其中address是 一个结构，包括楼层和房间号：
数据独立性：除逻辑独立性和物理独立性外，指分布 透明性。 适当增加数据冗余：不同节点存储同一数据不同副 本——提高可靠性，提高系统性能。 全局的一致性和可恢复性。
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分布式数据库系统的体系结构
集中式数据库系统具有三级模式结构，分布式数据库 系统应该由若干个局部数据模式加上一个全局数据模式 构成。 全局数据模式用来协调各局部数据模式，使之成为一 个整体的模式结构。图10-2为分布式数据库系统模式结 构的一个参考模型。
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体系结构（Cont.）
数据分片的方法有： 水平分片：是指按一定的条件将关系按行（水平方 向）分为若干个不相交的子集，每个子集为关系的一 个片段。 垂直分片：是指将关系按列（垂直方向）分为若干 子集。垂直分片的诸片段必须能够重构原来的全局关 系，即可以用连接的方法恢复原关系，因此垂直分片 的诸片段通常都包含关系的码。 导出分片：是指导出水平分片，即水平分片的条件 不是本身属性的条件而是其他关系的属性的条件。 混合分片：是指按上述三种分片方式得到的片段继 续按另一种方式分片。如先水平分片再垂直分片，或 先垂直分片再水平分片。
interface <类名字> { <特性表>
}；
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面向对象数据库建模（Cont.）
ODL中属性的说明 属性是类的一种最简单的特性。 利用ODL描述学生（student）类，语句如下：
interface student {
//student是一个类
attribute string sno; //属性sno，其类型是string
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面向对象数据模型(Cont.)
例如，学校模型中有教职工和学生两个类，其中教职工中又可分为 教师类和行政人员类，所有教师有专业这一属性，行政人员有行政级 别属性，它们是教职工的两个子类。 同时教职工和学生也具有某些 相似的属性，如都有身份证号码、姓名、性别、年龄等，可以把它们 看成是人的子类。其中在职研究生同时继承了教职工和学生的特性， 这种情况成为多重继承。其类层次结构如图10-4所示。
现实世界
ODL抽象
对象数据模式
图10-5 数据库建模和实现的过程
OODBMS
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面向对象数据库建模（Cont.）
ODL的类说明 在对象的定义中主要包括以下几个部分：
关键字 Interface（接口） 类的名字 类的特性表，可以是属性、 联系、 方法。 ODL类说明的最简单形式是：
人
教职工
学生
教师
行政人员
在职研究生
本科生 研究生
图10-4 学校数据库的类层次结构图
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面向对象数据库建模
面向对象数据库的模型描述工具ODL（对象定义语言）， 是CORBA（公共对象请求代理体系结构）的一个组件。 ODL 与具体的OODBMS无关，和E-R图一样，是建立数据库概念模 型的工具，也可以向DBMS支持的数据模型转化，如图10-5所 示。
数据库新技术概述
要点 ❖ 分布式数据库的概念、特点和体系结构 ❖ 面向对象数据库的理论和实现方法 ❖ 数据仓库技术 ❖ 数据挖掘技术
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新一代的数据库技术
整体系统方面 相对传统数据库而言，在数据模型及其语言、事务处 理与执行模型、数据库逻辑组织与物理存储等各个方面， 都集成了新的技术、工具和机制。 属于这类数据库新技术的有：面向对象数据库 （Object-Orient Database），主动数据库（Active Database），实时数据库（Real-Time Database）。
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体系结构（Cont.）
不管使用哪种分片方式，都应保证满足以下条件： 完备性 不相交性 可重构性
分布模式：用来描述片段到不同结点间的映象，即各 个片段的物理存放位置。
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分布式数据库系统的发展前景
分布式数据库兴起与20世纪70年代，经过20多年的发 展，分布式数据库系统已发展得相当成熟，其应用领域 涵盖了OLTP应用、分布式计算、互联网上的应用以及数 据仓库的应用中。 随着计算机网络的广泛普及，新的应用都体现了开放 性和分布性的特点。从简单的数据系统全球连网查询， 逐渐地转向更具有分布式数据库系统特色的应用环境。 因此，在当前基于网络，具有分布性、开放性特点的 应用环境下，分布式数据库系统将具有更好的发展前景 和更广泛的应用领域。
2020年11月6日星期五
分布式数据库系统的概念
分布式数据库研究始于20世纪70年代中期，是在集 中式数据库基础上发展起来的，是数据库技术和网络技 术相结合的产物。 分布式数据库系统中数据库的数据存储在物理上分 布在计算机网络的不同计算机中。 系统中每一台计算机被称为一个结点（或场地）。 在逻辑上是属于同一个系统。 其一般结构如图10-1所示。
类的继承
一个新类可以通过对已有类进行修改或扩充某些特性来满足新 类的要求，而这些特性并不和类的所有成员相关。 从一个类继承定义的新类，将继承已有类的方法和属性，并且 可以添加新的方法和属性。新类被称为已有类的子类或派生类， 已有类称为父类或基类。 若一个子类只能继承一个父类的特性，叫做单继承；若一个子 类能继承多个父类的特性，叫做多重继承。
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面向对象数据模型(Cont.)
一个对象包括以下几个部分： 属性集合 方法集合 消息集合
属性集合： 所有属性合起来构成了对象数据的数据结构。 每一个对象都有自己的状态、组成和特性，称为对 象的属性。属性可能是一个单值或值的集合，也可能 是其他对象，即对象的嵌套，并且这种嵌套可以继续 下去，从而组成各种复杂的对象。 每个对象有惟一的对象标识（OID：Object Identity），一个对象的OID是独立于属性值的，在 系统中是唯一不变的。
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回顾集中式数据库数据抽象三个层次
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外模 式
外模 式
外模 式 分片 模式 分布 模式
全局 概念模 式
局部概念模式 局部概念模式 局部概念模式 局部概念模式
局部 内模式
局部 内模式
局部 内模式
局部 内模式
局部 数据库
局部 数据库
应用方面 以特定应用领域的需要为出发点，在某些方面采用 和引入一些非传统数据库技术，加强系统对有关应用 的支撑能力。 属于这类的数据库新技术有：工程数据库 （Engineering Database），支持CAD、CAM、 CIMS(计算机集成制造系统)等应用领域；空间数据库 （Spatial Database），包括地理数据库 （Geographic Database），支持地理信息系统（GIS） 的应用；科学与统计数据库（Scientific and Statistic Database），支持统计数据中的应用；超 文档数据库（Hyperdocument Database），包括多媒 体数据库（Multimedia Database）。
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面向对象数据模型(Cont.)
方法集合 方法是对象的行为特性。 方法的定义包含两个部分：一是方法的接口，包括 方法的名称、参数和结果类型； 二是方法的实现部分，它是一段程序编码，以实现 方法的功能，即对象操作的算法。
消息集合 消息是对象向外提供的界面，消息由对象接收和响 应。 一条消息是一个执行方法的请求，必须包含所需要 的数据。
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面向对象数据模型(Cont.)
类和实例
有一些对象是具有相同的结构和特性的。类代表了某一批对象 的共性和特征。每个对象都属于一个类型，对象的类型就是类。 类是对象的抽象，而对象是类的具体实（Instance）。一个类 中的所有对象其特性必须相同，即具有相同的属性、响应相同的 消息、使用相同的方法。
体系结构方面 不改变数据库基本原理，而是在系统的体系结构方面 采用和集成了新的技术。 属于这方面的数据库新技术有：分布式数据库 （Distributed Database），并行数据库（Parallel Database），数据仓库（Data Warehouse）。
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新一代的数据库技术（Cont.）
2020年11月6日星期五
面向对象数据模型
面向对象的数据库系统（Object-Oriented Database System,简称OODBS）是数据库技术与面向对象程序设计方 法相结合而产生的数据库系统。 面向对象数据模型（Object-Oriented Data Model，简 称O-O Data Model）是一种可扩充的数据模型。在该数据 模型中，数据模型是可扩充的，即用户可根据需要，自己 定义新的数据类型及相应的约束和操作。 对象：客观世界中任何一个事物都可以看成一个对象 （或者说，客观世界是由千千万万个对象组成的，它们之 间通过一定的渠道相互联系）。如学校、一个班级、军队 中的一个团、一个连都是对象。