数据库未来发展趋势(更新版)

东华大学报告名称: 数据库技术最新发展学院：专业：姓名：学号：指导老师：2015-12-101.引言自从计算机问世以后，就有了处理数据、管理数据的需求，由此,计算机技术新的研究分支数据库技术应运而生。

数据库（Databases，简称DB）是指长期保存在计算机的存储设备上、并按照某种模型组织起来的、可以被各种用户或应用共享的数据的集合。

数据库管理系统（Database Management Systems，简称DBMS）是指提供各种数据管理服务的计算机软件系统，这种服务包括数据对象定义、数据存储与备份、数据访问与更新、数据统计与分析、数据安全保护、数据库运行管理以及数据库建立和维护等。

随着计算机应用领域的不断拓展和多媒体技术的发展,数据库已是计算机科学技术中发展最快、应用最广泛的重要分支之一。

从20世纪60年代末开始,数据库系统已从第一代层次数据库、网状数据库,第二代的关系数据库系统,发展到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。

关系数据库理论和技术在70~80年代得到长足的发展和广泛而有效地应用,80年代,关系数据库成为应用的主流,几乎所有新推出的数据库管理系统(DataBaseManagementSystem,DBMS)产品都是关系型的,他在计算机数据管理的发展史上是一个重要的里程碑,这种数据库具有数据结构化、最低冗余度、较高的程序与数据独立性、易于扩充、易于编制应用程序等优点,目前较大的信息系统都是建立在关系数据库系统理论设计之上的。

但是,这些数据库系统包括层次数据库、网状数据库和关系数据库,不论其模型和技术上有何差别,却主要是面向和支持商业和事务处理应用领域的数据管理。

然而,随着用户应用需求的提高、硬件技术的发展和InternetIntranet提供的丰富多彩的多媒体交流方式,促进了数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算技术等相互渗透,互相结合,成为当前数据库技术发展的主要特征,形成了数据库新技术。

目前，数据库技术已相当成熟，被广泛应用于各行各业中，成为现代信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。

2.数据库技术的发展历程在数据库系统出现以前，各个应用拥有自己的专用数据，通常存放在专用文件中，这些数据与其他文件中数据有大量的重复，造成了资源与人力的浪费。

随着机器内存储数据的日益增多，数据重复的问题越来越突出。

于是人们就想到将数据集中存储、统一管理，这样就演变成数据库管理系统而形成数据库技术。

数据库的诞生以20世纪60年代IBM 推出的数据库管理产品IMS为标志。

1969年IBM 公司研制了基于层次模型数据库管理系统IMS （Information Management System），并作为商品化软件投入市场。

数据库的出现，实现了数据资源的整体管理。

IMS系统的推出，使得数据库概念得到了普及，也使得人们认识到数据的价值和统一管理的必要性。

由于IMS是将数据组织成层次的形式来管理，对非层次数据使用虚拟纪录，大量指针的使用降低了数据使用的效率，同时，数据库管理系统提供的数据模型机及数据库语言比较低级，数据的独立性也比较差，给使用带来了很大的局限性。

为了克服这些缺点，美国数据库系统语言协会（CODASYL,即Conference On Data System Language）下属的数据库任务组（DBTG，即DataBase Task Group）对数据库的方法和技术进行了系统研究，并提出了著名的DBTG报告。

该报告确定并建立了数据库系统的许多基本概念、方法和技术，报告成为网状数据模型的典型技术代表，它奠定了数据库发展的基础，并影响着以后的研究。

网状模型是基于图来组织数据的，对数据的访问和操纵需要遍历数据链来完成。

因这种有效的实现方式对系统使用者提出了很高的要求，所以阻碍了系统的推广应用。

1970年IBM公司的E.F.Codd表了著名的基于关系模型的数据库技术的论文《大型共享数据库数据的关系模型》，并获得1981年ACM图灵奖，标志着关系型数据库模型的诞生。

由于关系模型的简单易理解及其所具有的坚实理论基础，整个20世纪70年代和80 年代的前半期，数据库界集中围绕关系数据库进行了大量的研究和开发工作，对关系数据库概念的实用化投入了大量的精力。

80年代以来，关系系统逐渐代替网状系统和层次系统而占领了市场。

但是，关系模型不能用一张表模型表示出复杂对象的语义，不擅长于数据类型较多、较复杂的领域。

在这种需求的驱动下，数据库模型又进入了新的研究阶段面向对象数据库的研究。

面向对象数据库是指支持面向对象特性的数据库，它提供了面向对象的建模方法、编程语言和数据库语言。

1989年在东京举行了关于面向对象数据库的国际会议，第一次定义了面向对象数据库管理系统所应实现的功能：支持复杂对象、支持对象标识、允许对象封装、支持类型或类、支持继承、避免过早绑定、计算性完整、可扩充、能记住数据位置、能管理非常大型的数据库、接收并发用户、能从软硬件失效中恢复、用简单的方法支持数据查询。

作为一项新兴的技术，面向对象数据库的发展远不如关系数据库成熟。

因此，面向对象数据库还有待于进一步研究。

3.数据库技术的现状及发展趋势1980年以前，数据库技术的发展，主要体现在数据库的模型设计上。

进入90年代后，计算机领域中其它新兴技术的发展对数据库技术产生了重大影响。

数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、多媒体技术等相互渗透，相互结合，使数据库技术的新内容层出不穷。

数据库的许多概念、应用领域，甚至某些原理都有了重大的发展和变化，形成了数据库领域众多的研究分支和课题，产生了一系列新型数据库。

分析目前数据库的应用情况，可以发现：经过多年的积累，企业和部门积累的数据越来越多，许多企业面临着“数据爆炸”可知识缺乏的困境。

如何解决海量数据的存储管理、如何挖掘大量数据中包含的信息和知识，已成为目前的急待解决的问题。

所以，数据库技术除了核心问题的研究外，市场的需求导致了以下几种数据库的发展及一些研究热点：3.1分布式数据库80年代，研制了许多分布式数据库的原型系统，攻克了分布式数据库中许多理论和技术难点。

90年代开始，主要的数据库厂商对集中式数据库管理系统的核心加以改造，逐步加入分布处理功能，向分布式数据库管理系统发展。

目前，分布式数据库开始进入实用阶段。

现有的分布式数据库技术尚不能解决异构数据和系统的许多问题。

虽然已有很多数据库研究单位在进行异构系统集成问题的探索，并且已有一些系统宣称在一定程度上实现了异构系统的互操作，但是异构分布式数据库技术还未成熟。

3.2并行数据库并行数据库系统是在并行机上运行的具有并行处理能力的数据库系统。

最近，一些著名的数据库厂商开始在数据库产品中增加并行处理能力，试图在并行计算机系统上运行。

他们只是使用并行数据流方法对原有系统加以简单的扩充，既没有使用并行数据操作算法，也没有并行数据查询优化的能力，都不是真正的并行数据库系统。

目前，并行数据库的研究工作集中在体系结构、并行算法与查询优化等。

3.3主动数据库主动数据库是相对于传统数据库的被动性而言的。

许多实际的应用领域，如计算机集成制造系统、管理信息系统、办公室自动化系统中常常希望数据库系统在紧急情况下能根据数据库的当前状态，主动适时地做出反应，执行某些操作，向用户提供有关信息。

传统数据库系统是被动的系统，它只能被动地按照用户给出的明确请求执行相应的数据库操作，很难充分适应这些应用的主动要求，因此在传统数据库基础上，结合人工智能技术和面向对象技术提出了主动数据库。

主动数据库的主要目标是提供对紧急情况及时反应的能力，同时提高数据库管理系统的模块化程度。

主动数据库通常采用的方法是在传统数据库系统中嵌入!"#（即事件—条件—动作）规则，在某一事件发生时引发数据库管理系统去检测数据库当前状态，看是否满足设定的条件，若条件满足，便触发规定动作的执行。

3.4知识库知识数据库系统的功能是如何把由大量的事实、规则、概念组成的知识存储起来,进行管理,并向用户提供方便快速的检索、查询手段。

因此,知识数据库可定义为:知识、经验、规则和事实的集合。

知识数据库系统应具备对知识的表示方法;对知识系统化的组织管理;知识库的操作;库的查询与检索;知识的获取与学习;知识的编辑;库的管理等功能。

知识数据库是人工智能技术与数据库技术的结合。

3.5多媒体数据库随着多媒体技术的发展，多媒体应用逐步深入，多媒体应用涉及大量的多媒体信息，它们包括图形、文本、图像、声音、视频等信息。

多媒体信息系统的建立强烈地呼唤着管理多媒体的数据库技术，在这样的背景下，产生了多媒体数据库技术。

多媒体数据库应具备的功能要求为：能表示和理解多媒体数据，能刻画、管理和表现各种媒体数据的特性和相互关系；具备物理数据独立性、逻辑数据独立性和媒体数据独立性，媒体类型可扩展；提供更为灵活的模式定义和修改功能，支持模式进化与演变，具备某些长事务处理的能力；提供多媒体访问的多种手段，近似性查询，混合方式访问等。

多媒体数据管理系统在多媒体应用中非常重要，它为多媒体应用提供了基本数据支撑。

多媒体数据库的研究始于80年代中期，在多年的技术研究和系统开发中，获得了很大的成果。

但目前还没有功能完善、技术成熟的多媒体数据库管理系统。

3.6XML数据库经过近几年业界同仁的共同努力，XML数据库技术取得了很大的进展，已经有若干种XML数据库产品问世并服务于社会生活的各个方面。

但是，XML数据库的事业才刚刚开始，还有很多问题等待着我们去解决。

未来几年，XML数据库技术有可能在下述方面取得进展：异构数据源的集成；底层索引结构；并发加锁协议。

XML模式规范化是一个值得关注的方向。

一旦取得突破，将会使我们可以像在关系库中那样方便地设计XML数据库的结构，消除数据的冗余和不一致现象。

目前，这一领域已经成为学术界关注的热点。

但是，完整的、为业界所公认的理论体系尚未建立。

3.7模糊数据库模糊数据库是在一般数据库系统中引入”模糊”概念，进而对模糊数据、数据间的模糊关系与模糊约束实施模糊数据操作和查询的数据库系统。

模糊数据库系统中的研究内容涉及模糊数据库的形式定义、模糊数据库的数据模型、模物数据库语言设计、模糊数据库设计方法及模糊数据库管理系统的实现。

近年来，也有许多工作是对关系之外的其它效据模型进行模糊扩展，如模糊E-R（实体—关系）、模糊多媒体数据库等。

当前，科研人员在模糊数据库的研究、开发与应用系统的建立方面都做了不少工作，但是，摆在人们面前的问题是如何进一步研究与开发大型适用的模糊数据库商业性系统。

3.8数据仓库和联机分析处理（OLAP）为了有效地支持决策分析，近几年人们提出了数据仓库的概念。