第1章 数据库系统世界汇总

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数据库管理系统的组成
模式更新 查询 更新
“查询”处理器
事务管理器
存储器和缓冲区管理器
数据与元数据
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2. DBMS的输入
由应用程序或管理工具输入
查询:查询要求 更新:增、删、改的要求 模式更新:如修改表结构 要求有一定权限
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数据库管理系统的组成
模式更新 查询 更新
“查询”处理器
事务管理器
不一致性,给数据的修改和维护带来了困难
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(3) 数据库系统阶段
时间:20世纪60年代末70年代初以来 应用背景:大规模管理 硬件背景:大容量磁盘 软件背景:数据库管理系统 处理方式:联机实时处理, 分布式处理, 批处理
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数据库系统实现整体数据的结构化,是数据库的主要特
征之一,也是数数据据库系库统系与文统件的系统特的点本质区别。
第1章 数据库系统世界
主要内容
1.1 数据库系统的发展 1.2 数据库管理系统概述 1.3 本书概述
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数据库系统的研究
数据库设计
本课程着重研究
如何建立一个有用的数据库,数据库应包含哪些类 型信息,信息如何构成,对数据项的类型和取值有 什么假设,数据项间如何联系?
数据库程序设计
本课程着重研究
模式中的某些数据无法再从数据库中导出)
模式/内模式映像(物理独立性)
由 定此义提数供据数的据逻的辑结物构理和独存立储性结构之间的对应关系 当数逻据库辑的结存构储独结立构于改变物时理,结可构相应修改模式/内
模式映像,从而使模式保持不变。
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主要内容
1.1 数据库系统的发展 1.2 数据库管理系统概述 1.3 本书概述
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基本概念(续)
数据库 (Database)
本质上是信息的集合 一般而言,数据库是指在数据库管理系统管理和控
制之下,存放在存储介质上的数据集合。
数据库管理系统(DataBase Management System-DBMS)
数据库系统中对数据进行统一管理控制的软件系统
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DBMS的功能
(1) 数据库定义功能
第4章 高级数据库模型
E/R、UML、ODL 在关系数据库管理系统设计实现之前,便于非形式化地探
讨有关的设计问题 4
(2)关系数据库程序设计
第5章 代数和逻辑查询语言
包上的关系代数及其扩展操作
第6章 数据库语言SQL 第7章 约束和触发器 第8章 视图与索引 第9章 服务器环境下的SQL 第10章 关系数据库的新课题
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主要内容
1.1 数据库系统的发展 1.2 数据库管理系统概述 1.3 本书概述
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基本概念
数据 (Data)
能输入计算机并被计算机程序识别处理的信息集合
数据处理
对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列 活动的总和。
数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 它是数据处理的中心问题
跟踪磁盘上的文件位置,根据请求从缓冲区管理器 中获取该文件的一个(多个)磁盘块(4000~16000B)
为提高效率,DBMS 通常直接控制磁盘管理器
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4.存储器与缓冲区管理程序(续)
缓冲区管理器
负责把可用主存分割成缓冲区(buffer) 缓冲区是包含若干个页面的区域,可传输磁盘块。
所有需要从磁盘获取信息的DBMS组件,可直 接地或通过执行引擎间接地同缓冲区以及缓冲 区管理器进行交互。
从数据库中将数据取到缓冲区; 与调度器交互避免存取已加锁的数据; 与日志管理器交互以确保对数据库的更新记入日志
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数据库管理系统的组成
模式更新 查询 更新
“查询”处理器
事务管理器
存储器和缓冲区管理器
数据与元数据
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4.存储器与缓冲区管理程序
存储器管理器(storage manager)
负责控制数据在磁盘上的定位,以及数据在磁盘与 主存间的移动。
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人工管理特点
(1)数据的管理者:用户(程序员) (2)数据面向的对象:某个应用程序 (3)数据共享程度:数据不共享,冗余度极大 (数据4)是数面据向应的用独的立,性一:组不数据独只立能,对完应全一依个赖程序于。程序 (当数多据5)个的数应 逻据用 辑程 结的序 构结涉 或构及 物化某理:些结无相构同发结的生构数变据化时后,由 必于 须必 对须 应各 用自 程 (定序义做6),相数无 应据法 的互 修控相 改制利 ,能用 这力、就:互进应相一参步用照加程,重序因了控此程制程 序,序 员数与 的据程 负不序 担保之 。存间
内模式(存储模式)
存储结构
全体数据库数据的内部表示或者低层描述,用来定 义数据的存储方式和物理结构。
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二级映像与数据独立性
外模式/模式映像(逻辑独立性)
由定此义提某供个数外据模式的和逻模辑式独之立间性的对应关系。
当模式改变时,外模式/模式映像要作相应的改变,
以保持局外部模逻式辑不结变构。独(除立非于模式全结局构逻的辑变结化构使得子
有应大用量程的 序冗 中余 不数 仅据 要。 规定数据的逻辑结构,而且要设计物 理结构,包括存储结构、存取方法、输入方式等。
数据只在计算某一课题时输入,用完就撤走,不保存13
(2) 文件系统阶段
时间:20世纪50年代中期 应用背景:科学计算、数据管理 硬件背景:磁盘、磁鼓 软件背景:文件系统 处理方式:联机实时处理、批处理
提供数据定义语言(DDL); 定义数据库中的数据对象
(2) 数据库操纵功能
提供数据操纵语言(DML); 操纵数据实现对数据库的 基本操作(查询、插入、删除和修改)。
(3) 数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性;多用户对数据的并发 使用;发生故障后的系统恢复
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DBMS的功能(续)
(4) 数据库的建立和维护功能(实用程序)
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数据库系统体系结构
三级模式/二级映像
应用A 应用B
应用C
应用D
应用E
外模式1
外模式2
外模式3
外模式/模式映像 模式
模式/内模式映像 内模式
数据库
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三级模式
外模式 (子模式/用户模式) 局部逻辑结构
为特定的应用设计、面向应用的局部视图
模式(概念模式/逻辑模式) 全局逻辑结构
综合考虑各项应用组织成的整体数据结构,面向整 个系统;供多项应用共享。
在文件系统中,尽管其记录内部己有了某些结构,但记 (录之1)间数没据有的联管系理。者而:数数据据库库系管统理在系描统述数据时不仅要描
(述数2)据数本据身面,向还的要对描象述:数整据个之组间织的、联系系统。(多而个且应存用取)数据
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树转换成表示初始查询计划的关系代数操作符树。 查询优化器:将查询初始计划转换成在实际数据上
最高效地执行的操作序列。
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3. 查询处理器-2
(2) 执行引擎 (execution engine)
负责执行选定的查询计划的每一步 与DBMS其他组件直接或经缓冲区进行交互
为了操作数据,执行引擎必须:
数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等
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数据管理技术的发展历程
在应用需求的推动下,在计算机硬件、软件发 展的基础上,数据管理技术经历了三wk.baidu.com阶段:
(1) 人工管理阶段 (2) 文件系统阶段 (3) 数据库系统阶段
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(1) 人工管理阶段
时间:20世纪50年代中期以前 应用背景:科学计算 硬件背景:无直接存取存储设备 软件背景:无操作系统 处理方式:批处理
存储器和缓冲区管理器
数据与元数据
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3. 查询处理器-1
(1)查询编译器(query compiler)
把查询转换为查询计划。查询计划是在数据上的操 作序列;通常用关系代数运算表达。
由以下3个模块组成:
查询分析器: 从查询的文本结构中构造一个查询树 查询预处理器: 对查询做语义检查,并将查询语法
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数据库管理系统的组成
模式更新 查询 更新
“查询”处理器
事务管理器
存储器和缓冲区管理器
数据与元数据
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1. 数据与元数据
数据:数据库本身的内容 元数据(metadata)
描述有关数据结构、数据模式以及语义限制 等的信息,如表结构信息。
另一种说法:关于数据的数据
数据与元数据外:统计数据 索引 日志记录P5
如何表达对数据库的查询和其他操作,如何使用 DBMS的其他功能,如事务和触发器?
数据库系统实现:如何建立一个DBMS?
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(1)关系数据库设计
第2章 关系数据模型
什么是关系数据模型,关系模型的相关概念,如何在SQL中 定义关系模式,关系代数、关系上的约束
第3章 关系数据库设计理论
函数依赖,范式理论 如何设计一个好的关系型数据库
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