数据库的体系结构资料讲解
数据库原理知识点 主要知识点为冯诺依曼体系结构
数据库原理知识点一、冯诺依曼体系结构简介1. 冯·诺伊曼是现代计算机的奠基人之一，他提出的冯诺依曼体系结构是现代计算机设计的基础，也是数据库系统的核心概念之一。
2. 冯诺依曼体系结构包括计算机的硬件和软件两部分，硬件部分主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，而软件部分则由指令集、程序计数器和数据寄存器等组成。
3. 冯诺依曼体系结构的特点包括存储程序和程序控制。
二、数据库系统与冯诺依曼体系结构的关系1. 数据库系统是建立在计算机硬件和软件基础上的信息系统，而计算机硬件和软件又是基于冯诺依曼体系结构设计的，因此数据库系统与冯诺依曼体系结构有着密切的关系。
2. 数据库系统作为一种特殊的应用软件，其设计和实现也需要遵循冯诺依曼体系结构的原则，包括存储程序和程序控制等。
3. 在数据库系统的实际应用中，冯诺依曼体系结构的优势和特点也对系统的性能和稳定性产生着重要影响。
三、数据库系统的存储原理与冯诺依曼体系结构1. 数据库系统的存储器结构遵循冯诺依曼体系结构的基本原则，包括指令和数据存储器的统一结构，存储器的随机访问特性等。
2. 在数据库系统中，数据存储器的设计和实现对系统的性能和可靠性有着重要影响，同样也需要遵循冯诺依曼体系结构的存储原理。
3. 冯诺依曼体系结构中的控制器和输入输出设备也对数据库系统的存储原理产生着重要影响，包括数据的读写速度和存储器的扩展性等。
四、数据库系统的程序控制与冯诺依曼体系结构1. 数据库系统的程序控制部分包括数据操作和查询处理等，这些程序控制部分也需要遵循冯诺依曼体系结构的基本原则，包括指令集、程序计数器和数据寄存器等。
2. 冯诺依曼体系结构的程序控制部分也对数据库系统的查询处理和数据操作产生着重要影响，包括系统的响应速度和处理能力等。
3. 在数据库系统的实际应用中，程序控制部分的设计和实现也需要充分考虑冯诺依曼体系结构的特点，以确保系统的稳定和高效运行。
三层体系结构的概念
BLL将USL与DAL隔开了，并且加入了业务规则各层的作用1：数据数据访问层:主要是对原始数据（数据库或者文本文件等存放数据的形式）的操作层，而不是指原始数据，也就是说，是对数据的操作，而不是数据库,具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务．2：业务逻辑层:主要是针对具体的问题的操作，也可以理解成对数据层的操作,对数据业务逻辑处理，如果说数据层是积木，那逻辑层就是对这些积木的搭建。
3：表示层:主要表示WEB方式,也可以表示成WINFORM方式,WEB方式也可以表现成:aspx, 如果逻辑层相当强大和完善,无论表现层如何定义和更改,逻辑层都能完善地提供服务。
具体的区分方法1：数据数据访问层:主要看你的数据层里面有没有包含逻辑处理，实际上他的各个函数主要完成各个对数据文件的操作。
而不必管其他操作。
2：业务逻辑层:主要负责对数据层的操作。
也就是说把一些数据层的操作进行组合。
3：表示层:主要对用户的请求接受，以及数据的返回，为客户端提供应用程序的访问。
三层结构解释所谓三层体系结构，是在客户端与数据库之间加入了一个中间层，也叫组件层。
这里所说的三层体系，不是指物理上的三层，不是简单地放置三台机器就是三层体系结构，也不仅仅有B/S应用才是三层体系结构，三层是指逻辑上的三层，即使这三个层放置到一台机器上。
三层体系的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。
通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过COM/DCOM通讯与中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交换.开发人员可以将应用的商业逻辑放在中间层应用服务器上，把应用的业务逻辑与用户界面分开。
在保证客户端功能的前提下，为用户提供一个简洁的界面。
这意味着如果需要修改应用程序代码，只需要对中间层应用服务器进行修改，而不用修改成千上万的客户端应用程序。
从而使开发人员可以专注于应用系统核心业务逻辑的分析、设计和开发，简化了应用系统的开发、更新和升级工作。
第2章 Oracle数据库的体系结构
因此，Oracle实例是由内存空间和Oracle 进程两部分组成。
Oracle实例结构图
1．系统全局区SGA
数据缓存区（database buffer cache） ：最近 使用过的数据 。 重做日志缓冲区（redo log buffer） ：记录了 用户对数据库执行的操作，被循环使用 。 共享池（shared pool） ：包含了库缓存区（ library cache）、数据字典缓存区（dictionary cache）、并行执行消息缓冲区（buffers for parallel execution messages），以及用于系 统控制的各种内存结构。
数据文件又可以分为以下几种：
系统数据文件 回滚数据文件 临时数据文件 用户数据文件 系统辅助数据文件 示例数据文件
2.1.2 日志文件
日志文件记录了用户对数据库的修改信息( 如增加、删除、修改)，名字通常为 REDO*.LOG格式。
日志文件也叫重做日志文件或重演日志文件 (Redo Log Files)。 日志组是日志文件的逻辑组织单元，每个日志 组中有一个或多个日志文件。 同一个日志组中的多个日志文件具有相同的信 息，它们是镜相关系
用户进程和服务进程之间的对应关系是由 Oracle数据库的工作模式决定的。数据库通 常有两种工作模式：
专用服务器模式 共享服务器模式
3．后台进程（background process）
Oracle实例启动时，为了保证该实例的正常使 用，系统将为该实例启动一些后台进程。 这些进程是操作数据库的基础，不管有没有用 户连接数据库，这些进程都会被启动。
数据库的体系结构
数据库的体系结构数据库是为用户提供信任和可靠性的数据存储和管理系统。
它是一组数据和程序，用于访问和管理这些数据。
数据库体系结构是指数据库系统的总体设计，它定义了数据库的组成部分以及这些部分之间的关系。
下面将介绍数据库的体系结构。
1.模式层模式层指的是数据库模式的描述。
数据库模式是指用于描述数据结构的元数据的集合。
它包括实体，关系和属性。
实体是指定义的一个对象类型（例如，雇员），它包含实体的属性，关系是实体之间的联系，属性是实体的特征。
2.外部层外部层是指数据库的外部视图或用户视图。
视图是表的一种抽象，是一种不实际存储数据的虚表。
用户可以只访问所需的视图，而不需要了解底层的表结构。
这样，数据安全性就得到了保障，因为用户不能直接访问真正的数据。
3.内部层内部层或物理层是指实际存储数据的方式。
它用于将逻辑数据表示转换为物理上存储到磁盘的数据形式。
它包括数据存储结构，数据访问方法和索引等。
在内部层中，有两个关键的组成部分，数据存储和数据访问方法。
a.数据存储数据存储是指在硬盘上实际存储数据的方式。
关系数据库通常以表的形式存储数据。
其他类型的数据库，例如对象数据库，XML数据库，具有不同的数据存储方式。
b.数据访问方法数据访问方法是指访问存储在磁盘上的数据的方式。
关系数据库系统通常使用SQL（结构化查询语言）实现这一点，它允许用户以表格的形式查询和更新数据。
其他类型的数据库可能使用不同的查询语言和访问方法。
4.存储管理器存储管理器是数据库系统的中心组件，它负责管理所有的数据存储和访问。
它包括缓存管理，存储分配和存储访问。
缓存管理用于管理内存中的缓存，存储分配用于管理磁盘上的数据存储分配方式，存储访问用于实现对存储的访问和操作。
总之，数据库的体系结构由四个主要部分组成：模式层，外部层，内部层和存储管理器。
这个体系结构提供了一个可靠的方法来存储和管理数据，并同时保证数据的完整性和安全性。
sqlserver 架构
sqlserver 架构一、引言SQL Server 是由 Microsoft 公司开发的关系数据库管理系统（RDBMS），广泛应用于企业级应用和数据仓库。
在使用 SQL Server 进行数据库开发和管理时，了解其架构是至关重要的。
本文将深入探讨 SQL Server 的架构，介绍其各个组件和相互关系，帮助读者全面理解 SQL Server。
二、SQL Server 架构概述SQL Server 架构是一个多层次的体系结构，具有许多组件和服务。
下面将对 SQL Server 架构的各个层次进行介绍。
1. 物理存储层物理存储层是 SQL Server 架构的最底层，它负责将数据存储在磁盘上。
SQL Server 中的数据存储在称为数据文件的文件组中，数据文件是数据库实际存储数据的地方。
2. 数据库引擎层数据库引擎层是 SQL Server 架构的核心组件，它负责管理数据库的创建、管理和维护。
数据库引擎层包括以下几个主要子组件：(1) SQL Server 实例SQL Server 实例是 SQL Server 架构的一个基本单位，在一个 SQL Server 实例中可以包含多个数据库。
每个 SQL Server 实例都有一个唯一的实例名称和实例标识符。
(2) 数据库数据库是数据的集合，用于组织和存储数据。
每个数据库都有一个唯一的数据库名称和数据库标识符。
数据库可以包含表、视图、存储过程、触发器等对象。
(3) 数据库文件数据库文件是存储数据库数据的物理文件，每个数据库至少有一个数据文件和一个事务日志文件。
数据文件包含数据页，每个数据页存储一定数量的数据记录。
(4) 查询优化器查询优化器是数据库引擎层的一个重要组件，它负责对查询语句进行优化和执行计划的生成。
查询优化器根据查询语句的特性和数据分布情况，选择最优的执行计划来提高查询性能。
(5) SQL Server AgentSQL Server Agent 是 SQL Server 的作业调度器，它可以定期执行一些重复性的任务，如备份数据库、优化索引等。
数据库的三级体系结构
数据库的三级体系结构引言数据库是计算机系统中最基本的组成部分之一，它用于存储和管理大量的数据。
在数据库的发展过程中，出现了多种不同的体系结构。
本文将探讨数据库的三级体系结构，分别是外模式、概念模式和内模式。
我将详细介绍每个级别的含义、作用和关系，并通过实例来说明。
一、外模式1.1 定义外模式是数据库的最高级别，也是用户直接接触到的部分。
它定义了用户对数据库中的数据进行访问的方式和视图。
外模式可以根据用户的需求来定义，不同的用户可以拥有不同的外模式。
1.2 作用外模式的作用是将数据库的复杂性隐藏起来，为用户提供简单和易用的界面。
通过外模式，用户可以方便地进行数据的查询、插入、更新和删除操作，而不需要了解数据库的内部结构和存储方式。
1.3 实例以一个学生信息管理系统为例，不同的用户可能需要查看不同的信息。
例如，一位学生只需要查看自己的成绩和课程信息，而一位教师可能需要查看所有学生的成绩和课程信息。
在这个系统中，可以为每个用户定义不同的外模式，以满足他们的需求。
二、概念模式2.1 定义概念模式是数据库的中间级别，它定义了数据库的逻辑结构和数据之间的关系。
概念模式是对外模式和内模式之间的映射，它将外模式中的视图转换为对内模式的操作。
2.2 作用概念模式的作用是提供一个整体的、一致的视图，以方便数据库管理员进行管理和维护。
通过概念模式，管理员可以定义数据库中的实体、属性和关系，以及对它们的操作和约束。
2.3 实例继续以学生信息管理系统为例，概念模式可以定义学生、课程和成绩之间的关系。
管理员可以定义学生和课程之间的多对多关系，并设置成绩的约束条件，如只允许输入合法的分数范围。
三、内模式3.1 定义内模式是数据库的最低级别，它定义了数据库的内部存储结构和物理存储方式。
内模式描述了数据在计算机存储器中的存放方式，包括数据的存储位置、文件的组织和索引的结构等。
3.2 作用内模式的作用是将概念模式转换为实际的存储方式，以提高数据库的存取效率。
数据库系统的组成与结构
讲述与板书：（1）现代DBS三层结构，由外模式、模式、内模式组成。
（2）各层功能外模式：为具体应用提供数据描述模式：整个业务系统的数据描述（全貌）内模式：数据在计算机系统中的存储结构的描述（3）实现了逻辑独立性和物理独立性。
2．数据模式数据模式是依据某种数据模型对数据库管理系统中某一类数据共同的结构和特征的说明，即对这类数据型的描述，不涉及具体的数据值。
商品(商品编码,商品名,定价)提问：（1）数据模式可以说成数据类型，对吗？（2）一条数据记录是数据模式的一个实体，对吗？讲述与板书：（1）逻辑数据模式简称模式。
它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。
它是所有用户程序的公共数据视图，与具体的应用程序无关，一个数据库只有一个模式。
（2）外模式是数据库用户看见的与具体应用程序相关数据的逻辑结构和特征的描述。
子模式，用户模式（3）内模式是对数据的物理存储结构的描述，包括数据的存储方式、检索、压缩、加密等方面的描述。
思考：三层结构是怎样实现数据的逻辑和物理独立性的，请分析说明。
讨论思考思考笔记思考思考作答展示评价（5分钟）1．DBS由组成。
2．DBS架构的三层分别是。
3．通过可以实现逻辑独立性。
完成练习课堂小结(5分钟) （1）数据库系统的组成。
（2）数据库管理系统的体系结构。
（3）数据模式及分类以及模式间的映射。
个别与集体结合回顾学习的内容电子商务数据的概念及意义电子商务是与数据分析关系非常紧密的重要行业之一，也是数据分析广泛应用的行业之一。
通过数据分析对数据进行有效的整理和分析，为企业经营决策提供参考依据，进而为企业创造更多的价值，是数据分析在电子商务领域应用的主要目的。
电子商务数据分析的相关概念电子商务数据分析是运用分析工具研究电子商务数据信息，搭建数据分析与电子商务管理的桥梁，指导电子商务决策的一门新兴学科。
通常概念下，电子商务数据分析指的是对电子商务经营过程中产生的数据进行分析，在研究大量的数据的过程中寻找模式、相关性和其他有用的信息，从而帮助商家做出决策。
数据库原理及应用课件教学配套课件胡孔法第03章数据库系统的体系结构
查询分解和优化
数据目录
分布式事务管理
并发控制
恢复
局部DBMS
通信管理
节点 k
节点 I
计算机网络
节点 j
4）并行式DBS(Parallel DBS)
现在数据库的数据量急剧提高，巨型数据库的容量已达到“太 拉”级(1太拉为1012，记作T)，此时要求事务处理速度极快， 每秒达数千个事务才能胜任系统运行。集中式和C/S式DBS都 不能应付这种环境。并行计算机系统能解决这个问题。
DDBS的数据具有“分布性”特点，数据在物理上分布在各个 场地。这是DDBS与集中式DBS的最大区别。
DDBS的数据具有“逻辑整体性”特点，分布在各地的数据逻 辑上是一个整体，用户使用起来如同一个集中式DBS。这是 DDBS与非分布式DBS的主要区别。
物理上分布，逻辑上集中
应用1
应用n
用户接口
词法及语法分析
数据库系统的体系结构
3.1 数据库的体系结构 3.2 数据库系统（DBS） 3.3 数据库管理系统（DBMS） 3.4 DBMS的系统结构 3.5 几种典型结构的DBMS 本章小结
3.1 数据库的体系结构
3.1.1 三级模式结构 3.1.2 两级映像和两级数据独立性 3.1.3 数据库的抽象层次 3.1.4 数据模式与数据模型的关系
（2）概念模式／内部模式映像
概念模式／内部模式映像定义了数据库全局逻辑结构 与存储结构之间的对应关系。 这个映像定义通常内部模式中加以描述。
2）两级数据独立性
定义：数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构 之间相互独立，不受影响。 数据独立性又分为: （1）逻辑数据独立性
逻辑数据独立性指的是外部模式不受概念模式变化的影响。
数据库系统体系结构
Database System Concepts
ห้องสมุดไป่ตู้
18.7
©Silberschatz, Korth and Sudarshan
事务服务器进程结构
典型的事务服务器包含多个进程在共享内存中存取数据. 服务器进程
接收用户查询(事务), 执行查询并返回结果 进程可以是多线程的 允许单个进程并发执行多个用户查询 多线程的, 多线程的 通常有多个多线程服务器进程
扩展比
扩展比
Database System Concepts
18.19
©Silberschatz, Korth and Sudarshan
批量与事务扩展
批量扩展: 批量扩展
单个大任务; 典型的如数据库查询和科学模拟. 使用N-倍大的计算机计算N-倍大的问题.
事务扩展: 事务扩展
由独立用户提交许多小查询到共享数据库; 典型的如事务处理系统和 分时系统. N-倍多的用户提交请求(因此有N-倍多的请求)到N-倍大的计算机上的 N-倍大的数据库. 非常适合于并行执行.
随着组件数目增加, 通信链也增加, 伸缩性较好. 但是可能需要2(√n – 1) 跳以发送消息到一个节点(或者当网格边缘有 绕接时为√n ).
超立方体. 超立方体 组件按二进制编号; 若两个组件的二进制表示恰好在一 位上不同则互连.
n 个组件中的每一个都与 log(n) 个其他组件相连, 并能经由最多log(n) 个链接到达另一节点; 减少了通信延迟.
操作系统信号灯 原子指令
Database System Concepts
18.11
©Silberschatz, Korth and Sudarshan
事务系统进程( 事务系统进程(续)
第一章数据库基本概念TheConceptsofDatabaseSystems-资料.ppt
§1.1.1 数据处理技术的发展概况
•数据库系统
数据库系统是一种可以有组织、动态地存储大量关联数据， 方便用户访问的计算机软件和硬件资源组成的系统。它与 文件系统的区别是：数据的结构化、最小的冗余度、多个 用户对数据的共享。 在数据库系统中，存储于数据库中的大量数据与应用程序 是相互独立的；数据是按照某种规则，以能反映数据之间 的内在联系的形式组织在库文件展概况
数据的变动不会影响到应用程序，反之亦然。 数据库系统对数据的完整性、唯一性、安全性提供了 统一而有效的管理手段。 数据库系统提供了管理和控制数据的各种简单明了的 操作命令及程序设计语言，使用户可以向数据库发出查询、 修改、统计等各种命令，得到满足不同需要的信息。
6
§1.1.1 数据处理技术的发展概况
• 数据库管理系统
DBMS - DataBase Management System 为数据库的建立、使用和维护而配置的软件，在操作 系统支持下运行。如Microsoft Access。 它是处理数据库访问的软件。 它提供数据库的用户接口。 DBMS的目的： 提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境
9
应用程序员
最终用户
应用系统 应用开发工具
DBMS 操作系统 数据库
数 据 库 系 统 构 成
数据库管理员 DBA
10
§1.1.1 数据处理技术的发展概况
4. 分布式数据库系统阶段
20世纪80年代中期。
• 分布式数据库系统
是数据库技术与计算机网络技术相结合的产物。 是一个逻辑上统一、地域上分布的数据集合，是计 算机网络环境中各个局部数据库的逻辑集合，同时受 分布式数据库管理系统的控制和管理。
第一章 数据库基本概念 The Concepts of Database Systems
数据库的体系结构
数据库的体系结构1。
三级模式结构数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图5。
1)，这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。
虽然现在DBMS的产品多种多样,在不同的操作系统下工作，但大多数系统在总的体系结构上都具有三级结构的特征。
从某个角度看到的数据特性，称为数据视图(Data View)。
外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性,单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。
概念级涉及到所有用户的数据定义,也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式.内部级最接近于物理存储设备,涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式。
图5。
1 三级模式结构数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。
它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担.三级结构之间往往差别很大，为了实现这三个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(Mapping）：外模式／模式映象，模式／内模式映象.这里的模式是概念模式的简称。
数据库的三级模式结构,即数据库系统的体系结构如图5。
2所示.图5.2 数据库系统的体系结构2.三级结构和两级映象(1）概念模式概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
它由若干个概念记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求。
数据按外模式的描述提供给用户,按内模式的描述存储在磁盘中,而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一级的牵制。
概念模式必须不涉及到存储结构、访问技术等细节，只有这样，概念模式才能达到物理数据独立性.概念模式简称为模式。
（2)外模式外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。
外模式由若干个外部记录类型组成。
用户使用数据操纵语言(DML）语句对数据库进行操作,实际上是对外模式的外部记录进行操作.有了外模式后，程序员不必关心概念模式，只与外模式发生联系，按照外模式的结构存储和操纵数据.（3)内模式内模式是数据库在物理存储方面的描述,定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节.（4)模式／内模式映象模式／内模式映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。
数据库系统的体系结构
数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统是由多个组成部分构成的复杂系统，其中最重要的组成部分是数据库管理系统（DBMS），它是整个数据库系统的核心。
数据库管理系统负责管理数据存储、数据访问和数据操作等任务，因此，它的体系结构对整个数据库系统的性能和可靠性有着至关重要的影响。
一、三层模式体系结构三层模式体系结构是最常见的数据库管理系统体系结构之一，它将整个数据库管理系统划分为三层，分别是外模式层、概念模式层和内模式层。
1. 外模式层外模式层也称为用户视图层或用户接口层，它是用户与数据库之间交互的界面。
每个用户都可以定义自己所需的外部视图，并通过这些视图来访问和操作数据库中存储的数据。
外部视图可以隐藏底层数据结构和逻辑实现细节，使得用户能够以更加简单、直观、方便的方式使用和管理数据。
2. 概念模式层概念模式层也称为全局逻辑模型或全局概念模型，它描述了整个数据库中所有数据对象及其之间关系的逻辑结构。
概念模式层是数据库设计的核心，它包括了实体、属性和关系等概念，并通过ER图等方式来表示和描述。
概念模式层对外部视图提供了一个稳定、一致、简洁的逻辑结构，使得用户能够更加清晰地理解和操作数据库中的数据。
3. 内模式层内模式层也称为存储模式层或物理模型层，它描述了数据在存储介质上的组织方式和存储结构。
内模式层是数据库管理系统的最底层，它与底层操作系统直接交互，并负责管理磁盘空间、数据缓存、索引等任务。
内模式层提供了对物理存储细节的抽象，使得DBMS能够更加高效地管理数据。
二、客户端/服务器体系结构客户端/服务器体系结构是一种分布式计算架构，它将整个数据库系统划分为两个部分：客户端和服务器端。
1. 客户端客户端是指用户使用的计算机，在这里用户可以通过安装相应的客户端软件来连接到远程服务器，并通过这个软件向远程服务器发送请求以获取所需数据。
客户端通常具有较低的计算能力和存储能力，但却具有更好的交互性和易用性。
数据库ppt课件
.
20
六、数据库技术的发展
4、发展趋势：多学科与数据库技术结合
分布式数据库
面向对象数据库
并行数据库
工程数据库
空间数据库
多媒体数据库
主动数据库
模糊数据库
……
.
21
5.2 数据模型 (重点)
一、数据模型的概念
模型：现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型：现实世界数据特征的抽象。
作用： 将现实世界中存在的事物以及事物之间的联系
5 数据库
5.1 数据库系统概述 5.2 数据模型 5.3 关系模型 5.4 关系数据库 5.5 常见关系数据库管理系统简介
.
1
5.1 数据库系统概述
一、数据管理技术的发展
数据管理主要面向非数值数据的处理问 题，这类数据的特点是数据量大，数据处 理的内容主要是数据的分类、组织、编码 、存储、检索和维护等。
从数据库最终用户角度来看，数据库结构可 分 为 单 机 结 构 、 集 中 式 结 构 、 C/S 结 构 、 B/S结构等，这是数据库外部的体系结构。
.
12
数据库的体系结构：三级模式和二级映像
应用程序1 应用程序2 应用程序3 应用程序4 应用程序5
外模式A
外模式B
外模式/模式映象A 外模式/模式映象B
概念模式 模式/内模式映象
数据库管 理系统
内模式 OS
数据库
（1）三级模式
1．概念模式（Conceptual Schema）
又称模式，是数据库设计者综合所有用户数据，按 照统一的观点构成的全局逻辑结构。
2．外模式（External Schema）
又称子模式或用户模式。是用户与数据库的接口， 也是应用程序可见的数据描述。外模式是概念模式的 一部分（子集）。
1.4数据库系统的组成与结构
3
1.4.1 数据库系统的组成
数据库 人员
软件开发人员 软件使用人员
(最终用户) 最终用户)
DBS
软件系统
数据库管理人员
硬件环境
(DBA) )
返回
4
1. 软件开发人员
负责为终端用户设计和 编制应用程序, 负责为终端用户 设计和编制应用程序 , 以便终端用户对数据 设计 库进行存取操作. 库进行存取操作.
类似于程序设计中变量的类型与 类似于程序设计中变量的类型与值的关系 类型 返回
11
应用1 子模式1 子模式
应用2
…… ……
应用n 子模式m 子模式
子模式/模式映象 模 式 (Schema) 模式/内模式映象
数据库系统的 内 模 式 三级模式: 三级模式:是 指数据库系统 数据库 由外模式, 由外模式,模 式,内模式组 如图所示:: 成,如图所示 : 数据库系统的三级模式结构 返回
DBMS用子模式定义语言DDL来定义模式 DBMS用子模式定义语言DDL来定义模式 用子模式定义语言DDL
返回
16
3.内模式(Internal Schema) 内模式 )
内模式又称存储模式或内视图, 又称存储模式 内模式又称存储模式或内视图,是物理结构和存储 方式的描述, 数据在数据库内部的表示方法. 方式的描述,是数据在数据库内部的表示方法 1.规定了记录的存储方式,是堆存储,还是索 1.规定了记录的存储方式, 堆存储,还是索 规定了记录的存储方式 引存储,还是聚簇 聚簇存储 引存储,还是聚簇存储 2.规定了记录的位置,块的大小和溢出区. 2.规定了记录的位置,块的大小和溢出区. 规定了记录的位置 3.规定数据的是否加密,是否压缩 3.规定数据的是否加密,是否压缩 规定数据的是否加密
数据库体系架构
数据库体系架构介绍数据库体系架构是指在数据库系统中数据库的组织、管理和运行的结构和规划。
它是数据库系统设计的基础，决定了系统的性能、可靠性和扩展性。
本文将对数据库体系架构进行全面、详细、完整且深入地探讨。
数据库体系结构的层次数据库体系结构根据功能可以分为三个层次：外模式、概念模式和内模式。
外模式外模式（也称为用户模式）是数据库系统中最接近用户的层次，它描述了用户所见到的数据库的逻辑结构和对应的操作。
不同的用户可以有不同的外模式，因为不同用户对数据的需求和操作方式可能不同。
外模式通过视图来实现，用户通过视图进行数据的查询和操作。
概念模式概念模式是数据库系统的中间层次，它描述了整个数据库的全局逻辑结构。
概念模式通过实体-关系图（ER图）来表示，它包括实体、关系和属性等元素。
概念模式是数据库设计的核心，它定义了数据库的基本结构和约束条件。
内模式内模式是数据库系统中最底层的层次，它描述了数据在存储介质上的物理结构和存储方式。
内模式包括数据的存储方式、索引结构和数据的存取方法等。
内模式与硬件和操作系统有关，不同的存储介质和操作系统可能有不同的内模式。
数据库体系结构的架构风格数据库体系结构的架构风格根据不同的需求和设计目标可以有多种选择。
两层架构是最简单的数据库体系结构，它由客户端和服务器两部分组成。
客户端负责用户界面和数据处理逻辑，服务器负责数据存储和处理。
两层架构的优点是简单易用，但缺点是扩展性有限，不适用于大规模的数据存储和查询。
三层架构三层架构是一种常见的数据库体系结构，它由用户界面层、业务逻辑层和数据访问层三部分组成。
用户界面层负责用户交互和展示，业务逻辑层负责数据处理和业务逻辑，数据访问层负责数据库的读写。
三层架构的优点是清晰分层、易于维护和扩展，但缺点是增加了系统的复杂度。
多层架构多层架构是一种更加复杂和灵活的数据库体系结构，它由多个层次组成，每个层次负责特定的功能和任务。
多层架构可以根据具体的需求和规模进行扩展和调整，可以支持大规模的数据存储和查询。
数据库系统基础知识
数据库系统基础知识内容提要：Visual Foxpro是目前微机上流行采用了可视化的、面向对象的程序设计方法，大大简化了应用系统的开发过程，本章是全书的基础，讨论了一些数据库系统的基础知识，为后面的学习打下理论基础。
主要从数据库的基本概念、关系数据库及其设计概述、数据库技术的应用领域及发展方向三个方面进行讨论。
1.数据库的基本概念1.1信息、数据及数据处理1）信息信息是对现实世界中各种事物的存在方式或运动形态的反映，它反映的是事物之间的联系。
2）数据数据是信息的符号化表示。
3）数据处理数据处理实际上就是利用计算机对各种类型的数据进行处理。
它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列操作过程。
1.2数据库、数据库管理系统与数据库系统1）数据库（DataBase，简称DB）数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。
它是按一定的结构和组织方式存储在计算机外部存储介质上的，有结构，可共享的相互关联的数据集合。
数据库中的数据具有结构化好，冗余度小，数据独立性高，共享性高和易于扩充等特点。
2）数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）数据库管理系统是一个管理数据库的软件系统。
它为用户提供了大量描述（建立）数据库、操纵（检索、排序、索引、显示、统计计算等）数据库和维护（修改、追加、删除等）数据库的方法和命令。
而且它还能自动控制数据库的安全，及数据库的数据完整。
比如：Visual FoxPro 6.0，SQL Server，Oracle等系统就是数据库管理系统。
其主要功能包括以下几个方面：（1) 数据定义功能（2) 数据操纵功能（3) 数据控制功能（4) 数据库的建立和维护功能3）数据库系统（DataBase System，简称DBS）数据库系统的目标在于存储和提取所需要的信息。
它主要由数据、硬件、软件和用户四部分构成。
1.3数据库管理技术的产生和发展随着计算机软、硬件技术的发展，在应用需求的推动下，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统、分布式数据库系统四个阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数据库基础（ 视频讲解：25分钟）本章主要介绍数据库的相关概念，包括数据库系统的简介、数据库的体系结构、数据模型、常见关系数据库。
通过本章的学习，读者应该掌握数据库系统、数据模型、数据库三级模式结构以及数据库规范化等概念，掌握常见的关系数据库。
通过阅读本章，您可以：了解数据库技术的发展掌握数据库系统的组成掌握数据库的体系结构熟悉数据模型掌握常见的关系数据库1 第 章1.1 数据库系统简介视频讲解：光盘\TM\lx\1\数据库系统简介.exe数据库系统（DataBase System，DBS）是由数据库及其管理软件组成的系统，人们常把与数据库有关的硬件和软件系统称为数据库系统。
1.1.1 数据库技术的发展数据库技术是应数据管理任务的需求而产生的，随着计算机技术的发展，对数据管理技术也不断地提出更高的要求，其先后经历了人工管理、文件系统、数据库系统等3个阶段，这3个阶段的特点分别如下所述。
（1）人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。
当时硬件和软件设备都很落后，数据基本依赖于人工管理，人工管理数据具有如下特点：☑数据不保存。
☑使用应用程序管理数据。
☑数据不共享。
☑数据不具有独立性。
（2）文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，硬件和软件技术都有了进一步发展，出现了磁盘等存储设备和专门的数据管理软件即文件系统，文件系统具有如下特点：☑数据可以长期保存。
☑由文件系统管理数据。
☑共享性差，数据冗余大。
☑数据独立性差。
（3）数据库系统阶段20世纪60年代后期以来，计算机应用于管理系统，而且规模越来越大，应用越来越广泛，数据量急剧增长，对共享功能的要求越来越强烈。
这样使用文件系统管理数据已经不能满足要求，于是为了解决一系列问题，出现了数据库系统来统一管理数据。
数据库系统满足了多用户、多应用共享数据的需求，它比文件系统具有明显的优点，标志着管理技术的飞跃。
1.1.2 数据库系统的组成数据库系统是采用数据库技术的计算机系统，是由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）和软件平台（软件）5部分构成的运行实体。
其中，数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）是对数据库进行规划、设计、维护和监视等的专业管理人员，在数据库系统中起着非常重要的作用。
1.2 数据库的体系结构视频讲解：光盘\TM\lx\1\数据库的体系结构.exe数据库具有一个严谨的体系结构，这样可以有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性。
数据库领域公认的标准结构是三级模式结构。
1.2.1 数据库三级模式结构数据库系统的三级模式结构是指模式、外模式和内模式。
下面分别对它们进行介绍。
1．模式模式也称逻辑模式或概念模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
一个数据库只有一个模式，模式处于三级结构的中间层。
定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。
2．外模式外模式也称用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
外模式是模式的子集。
一个数据库可以有多个外模式。
外模式是保证数据安全性的一个有力措施。
3．内模式内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。
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。
1.2.2 三级模式之间的映射为了能够在内部实现数据库的3个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映射。
1．外模式/模式映射对应于同一个模式可以有任意多个外模式。
对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映射。
当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式映射作相应的改变，可以使外模式保持不变。
这样，依据数据外模式编写的应用程序就不用修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。
2．模式/内模式映射数据库中只有一个模式和一个内模式，所以模式/内模式映射是唯一的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映射作相应改变，可以使模式保持不变，应用程序相应地也不作变动。
这样，保证了数据与程序的物理独立性。
1.3 数据模型视频讲解：光盘\TM\lx\1\数据模型.exe数据模型是一种对客观事物抽象化的表现形式。
它对客观事物加以抽象，通过计算机来处理现实世界中的具体事物。
它客观地反映了现实世界，易于理解，与人们对外部事物描述的认识相一致。
1.3.1 数据模型的概念数据模型是数据库系统的核心与基础，是描述数据与数据之间的联系、数据的语义、数据一致性约束的概念性工具的集合。
数据模型通常是由数据结构、数据操作和完整性约束3部分组成的。
☑数据结构：是对系统静态特征的描述。
描述对象包括数据的类型、内容、性质和数据之间的相互关系。
☑数据操作：是对系统动态特征的描述，是对数据库中各种对象实例的操作。
☑完整性约束：是完整性规则的集合。
它定义了给定数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则。
1.3.2 常见的数据模型常用的数据库数据模型主要有层次模型、网状模型和关系模型，下面分别对它们进行介绍。
（1）层次模型：用树形结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型，它具有以下特点。
☑每棵树有且仅有一个无双亲节点，称为根。
☑树中除根外所有节点有且仅有一个双亲。
（2）网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为网状模型。
用网状模型编写应用程序极其复杂，数据的独立性较差。
（3）关系模型：以二维表来描述数据。
在关系模型中，每个表有多个字段列和记录行，每个字段列有固定的属性（数字、字符、日期等）。
关系模型数据结构简单、清晰、具有很高的数据独立性，因此是目前主流的数据库数据模型。
关系模型的基本术语如下。
☑关系：一个二维表就是一个关系。
☑元组：就是二维表中的一行，即表中的记录。
☑属性：就是二维表中的一列，用类型和值表示。
☑域：每个属性取值的变化范围，如性别的域为{男，女}。
关系模型中的数据约束如下。
☑实体完整性约束：约束关系的主键属性值不能为空值。
☑参照完整性约束：关系之间的基本约束。
☑用户定义的完整性约束：它反映了具体应用中数据的语义要求。
1.3.3 关系数据库的规范化关系数据库的规范化理论认为：关系数据库中的每一个关系都要满足一定的规范。
根据满足规范的条件不同，可以分为5个等级：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）……第五范式（5NF）。
其中，NF是Normal Form的缩写。
一般情况下，只要把数据规范到第三范式标准即可满足需要。
☑第一范式（1NF）：在一个关系中，消除重复字段，且各字段都是最小的逻辑存储单位。
☑第二范式（2NF）：若关系模型属于第一范式，则关系中每一个非主关键字段都完全依赖于主关键字段，不能只部分依赖于主关键字的一部分。
☑第三范式（3NF）：若关系模型属于第一范式，且关系中所有非主关键字段都只依赖于主关键字段。
第三范式要求去除传递依赖。
1.3.4 关系数据库的设计原则数据库设计是指对于一个给定的应用环境，根据用户的需求，利用数据模型和应用程序模拟现实世界中该应用环境的数据结构和处理活动的过程。
数据库设计原则如下：（1）数据库内数据文件的数据组织应获得最大限度的共享、最小的冗余度，消除数据及数据依赖关系中的冗余部分，使依赖于同一个数据模型的数据达到有效的分离。
（2）保证输入、修改数据时数据的一致性与正确性。
（3）保证数据与使用数据的应用程序之间的高度独立性。
1.3.5 实体与关系实体是指客观存在并可相互区别的事物。
实体既可以是实际的事物，也可以是抽象的概念或关系。
实体之间有3种关系。
☑一对一关系：是指表A中的一条记录确实在表B中有且只有一条相匹配的记录。
在一对一关系中，大部分相关信息都在一个表中。
☑一对多关系：是指表A中的行可以在表B中有许多匹配行，但是表B中的行只能在表A中有一个匹配行。
☑多对多关系：是指关系中每个表的行在相关表中具有多个匹配行。
在数据库中，多对多关系的建立是依靠第3个表（称作连接表）实现的，连接表包含相关的两个表的主键列，然后从两个相关表的主键列分别创建与连接表中的匹配列的关系。
1.4 常见关系数据库视频讲解：光盘\TM\lx\1\常见关系数据库.exe关系数据库，是建立在关系数据库模型基础上的数据库，是通过集合代数等概念和方法来处理数据的数据库。
在这里主要介绍Access、SQL Server和Oracle数据库。
1.4.1 Access数据库Microsoft Access是当前流行的关系数据库管理系统之一，其核心是Microsoft Jet数据库引擎。
通常情况下，安装Microsoft Office时选择“默认安装”，Access数据库即被安装到计算机上。
Microsoft Access是一个非常容易掌握的数据库管理系统，利用它可以创建、修改和维护数据库和数据库中的数据，并且可以利用向导来完成对数据库的一系列操作。
Access能够满足小型企业客户/服务器解决方案的要求，是一种功能较完备的系统，它几乎包含了数据库领域的所有技术和内容，对于初学者学习数据库知识非常有帮助。
1.4.2 SQL Server 2000数据库SQL Server是由微软公司开发的一个大型的关系数据库系统，它为用户提供了一个安全、可靠、易管理和高端的客户/服务器数据库平台。
SQL Server是一种高性能的关系型数据库管理系统，以Client/Server为设计结构、支持多个不同的开发平台、支持企业级的应用程序、支持XML等，能够满足不同类型的数据库解决方案。
SQL Server数据库大大地扩展了系统性能、可靠性和易用性。
SQL Server 2000是一种高性能的关系型数据库管理系统，在SQL Server 7.0的基础上大大扩展了系统的性能、可靠性和易用性，逐渐成为OLTP（在线事务进程）、数据仓库和e商务应用最好的数据库平台。
SQL Server 2000的主要特点包括简便的操作方式、以Client/Server为设计结构、支持多个不同的开发平台、支持企业级的应用程序、支持XML、数据仓库支持、支持虚拟根、用户自定义函数、增加了3种数据类型（BIGINT、SQL_V ARIANT和TABLE）、提供了语言排序规则、增加了全文搜索和文档管理功能、增加了索引视图功能、增强了分布式查询功能等。
1.4.3 SQL Server 2005数据库SQL Server 2005是SQL Server 2000的升级版本，其优势主要表现在以下两个方面。