网络数据库技术与应用

1. 1 概

述
随着计算机网络的发展和电子商务的出现，各 种大型数据库处理系统以及商业网站对数据的 可靠性和安全性也提出了新的要求为了有效地 管理和使用网上的信息，网络数据库技术应运 而生。它能够帮助计算机用户组织和构造数据， 满足大型数据处理系统对数据存储量的需求， 并允许计算机程序在管理数据中充当更为积极 的角色。早期的数据库系统是在单一的大型计 算机系统中运行的。数据、数据库管理软件、 访问数据库的用户或应用程序都运行在同

一系统中。从20世纪80年代到20世纪90年代， 出现了一种新的访问数据库的客户/服务器模 式（简称C/S模式）。在这种模式下，运行在 个人计算机上的用户或应用程序能够通过网络 访问不同计算机系统的数据库。到了20世纪90 年代末，越来越普及的Internet和WWW使网络 世界与数据管理结合得更加紧密。于是出现了 基于Web的网络数据库的工作模式，该模式是 一种浏览器/服务器 （Browser/Server，B/S） 模式，数据库系统在后台数据库服务器上行， 对数据进行安全存储和快速检索；Web服务器 在前台运行。
● 层次模型表示的是从根节点到子节点的一个节点对多 个节点，或从子节点到父节点的多个节点对一个节点 的数据间的联系，层次模型的示例如图1.2所示。


2. 网状模型
网状模型（Network Model）是层次模型的扩 展，它表示多个从属关系的层次结构，呈现一 种交叉关系的网络结构。网状模型是以记录为 节点的网络结构。其主要特征如下：● 有一 个以上的节点无双亲。● 至少有一个节点有 多个双亲。网状模型可以表示较复杂的数据结 构，即可以表示数据间的纵向关系与横向关系。 这种数据模型在概念上、结构上都比较复杂， 操作起来也有很多不便。网状模型的示例 如图 1.3所示。


3. 数据库的建立和维护 数据库的建立和维护功能包括初始时装入数据 库；运行时记录工作日志、监视数据性能；在 性能变坏时重新组织数据库；在用户要求或系 统设备变化时修改和更新数据库；在系统软、 硬件发生故障时恢复数据等。 4. 数据通信 数据库管理系统通常与操作系统协同处理数据 的流向，这些数据可能来自应用程序、计算机 终端或其他系统，也可能由系统内运行的进程 所产生。


1. 3. 2 Web的产生及发展
Web是WWW网中的一个服务节点（网站）。 在很多场合中Web和WWW这两个专业术语几 乎意味着同一个事情。 Web的产生与互联网的发展密切相关。从20世 纪60年代美国国防部研制的APARNet到1995年 互联网商业化运营分割的完成，在短短的30年 时间里互联网上出现了多种应用系统，其中以 Web为主要内容的WWW技术得到了广泛应用。 WWW最重要的特点是具有容易使用的标准图 形界面。

当客户机提出一个查询请求的时候Web服 务器运行一个应用程序对数据库进行操作， 并把结果传送给客户机，客户机的浏览器 得到数据后将最终结果显示给用户。 B/S 的工作流程可以用图1.1所示的三层网络体 系结构来说明。用户界面是运行在PC机或 某些位于前端的瘦客户设备上的Web浏览 器，它与中间层的Web服务器进行通信。 如下图1.1 B/S的三层体系结构．

目前流行的动态网页解决方案中一般都强调与 数据库的连接，在网页中挂接后台数据库已成 为当前最热门的实用技术，此时数据库就成为 Web应用程序后端不可缺少的系统软件。现有 的Web应用程序中，动态网页上需要显示的内 容一般都来源于网络数据库。在较大规模的网 络应用中，为了提高系统的性能和可靠性，一 般都采用具有“客户/服务器数据库引擎”的 大型关系数据库系统。目前较为广泛使用的网 络数据库平台有Oracle和SQL Server等。
前一层 （用户端）
浏览器
Internet 中间层
Web服务器
后一层 （数据库端）
数据库服务器
数据库


当用户请求比简单的Web页面更复杂的 东西时，Web服务器把这个请求通过一 些接口程序传递给数据库服务器，进而 实现对后台数据库的访问。 所谓网络数据库（也称Web数据库）就 是将数据库技术与Web技术相结合的技 术。借助于Web将存储于数据库中的大 量信息及时发布出去；同时Web站点也 借助于成熟的数据库技术对网站的各种 数据进行有效地管理，实现用户与网络 中的数据库进行实时动态数据交互。 返回
1. 2. 2 数据库管理系统


为了保证数据库中数据的独立性和一致性，用 户（用户程序）不能直接对数据库进行操作。 在用户和数据库之间通过数据库管理系统作为 桥梁来实现用户对数据库的访问，参见图1.4所 示。数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）是一个系统软件，它的主要职 责是把用户程序的数据操作语句转换为对系统 存储文件的操作，对数据库中的数据资源进行 统一管理，并将操作结果返回给用户程序。 数据库系统的功能随系统的大小而异。一般来 说，主要有以下几个方面。

各种Web服务器系统大量涌现，而且很多Web 服务器还可以使用Server端的很多技术来发送 标准的HTML网页，如PHP、JSP及ASP等。目 前主要的服务器产品包括Apache、Microsoft IIS、NetScape Web Server等。Microsoft公司 提供的Web服务器软件由于管理容易、易于使 用而受到广大用户的欢迎。IIS（Internet Information Server）工作于Windows Server 或Windows 2000 Server，而该公司的另一款 服务器软件Personal Web Server（PWS，个 人Web服务器）工Windows 98。


它们可能被送到调用队列缓冲区、终端 或正在执行的某个进程中。 在计算机系统中引入数据库后的系统一 般由数据库、数据库管理系统及其开发 工具、应用系统、数据库管理员和用户 构成，称之为数据库系统（DataBase System，DBS），如图1.4所示。

图1.4 数据库系统
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1. 3 网络数据库

WWW的这种思想实际上就是在互联网上 构造一个实现信息共享的系统。随着超 文本标记的出现，可以实现互联网上任 意计算机上页面的转移。早期的Web网 站都是一些由HTML文件组成的静态网站， 用户进入网站后只能查看一个个事先编 辑好的HTML页面文件，当时能够查阅的 资料较少，而且即时性较差。随着全球 信息时代的到来，人们越来越迫切地要 求能够

1. 3. 1 网络数据库的基本概念 由于网络的普及和电子商务的出现，数据库和 Web的结合己成为数据库的发展趋势。如今， 人们在Internet上建立了数以万计的网站，有 些大中型网站的后台都有数据库系统的支持。 数据库系统可以把网站的各种数据很好地组织 起来，并自动生成Web页面，根据浏览者需求 的不同，显示不同的页面内容。没有数据库的 支持大中型网站将无法正常地运行。


网络数据库目前在Internet上有大量应用， 从最初的网站留言簿、自由论坛直到当今的 远程教育以及复杂的电子商务等，这些系统 几乎都是采用网络数据库来实现的。 网络数据库的必要组成元素有后台数据库、 Web服务器、客户端浏览器以及连接客户端 和服务器之间的网络（Internet或Intranet）。 这些元素是网络数据库存在的基础，而构建 这些硬件元素并不是网络数据库系统开发者 的任务，网络数据库开发者所要考虑的重要 问题是满足运行一个网络数据库系统所必须 的软件要求。


1. 2. 1Biblioteka Baidu数据模型

数据库系统研究的对象是客观事物以及反映这 些事物间相互关系的数据。数据库把数据按一 定的结构和形式组织起来，各个数据对象以及 它们之间存在的相互关系的集合称为数据模型。 由于数据库中的数据都是结构化的数据，因此， 讨论数据模型对数据库设计来说很重要。 根据数据所描述实体对象的属性特征以及人们 所采用的描述方法，通常将数据模型分为3种： 层次模型、网状（或网络）模型和关系模型，
《网络数据库技术与应用》课件 ——第1章
西安航空职业技术学院 王姝制作
第1章 网络数据库概述
1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 1. 7 1.8 小 概 述 数据库基础知识 网络数据库 SQL Server简介 企业管理器 SQL Server查询分析器 T-SQL语法格式 B/S模式与Web服务器 结

图1.3 网状模型示例．在该示意图中节 点A和节点B均无双亲节点，节点C和节点 D均有两个双亲节点，因此该模型为网状 模型。


3. 关系模型
在关系模型（Relational Model）中，不同数据 之间的联系用关系来表示，其实质是将数据的 逻辑结构归为满足一定条件的二维表形式，每 个二维表称为一个关系。在二维表中，每一行 称为一个记录（也称元组），每一列称为一个 数据项或字段（也称属性），数据项名称为字 段名或属性名，整个表表示一个关系。这种模 型既可以用来表达事物之间“一对一”和“一 对多”的联系，也可以用来表达“多对多”的 联系。如表1. 1所示的就是二维表。


1. 数据库的描述 数据库管理系统把数据描述语言所描述的全局 和局部的逻辑数据结构、存储结构、保密定义 以及信息格式等各项内容从源形式转换成目标 形式，存放在数据库中供系统查阅。2. 数据库 的管理 数据库管理系统控制整个数据库系统的运行； 控制用户的并发性访问；执行对数据的安全和 完整性检查；实施对数据的检索、插入、删除 及修改等操作。
1. 2 数据库基础知识


本节主要介绍数据库、数据库管理系统和数据 库系统的基本概念，使读者对数据库的基本知 识有所了解，为学习后面的网络数据库奠定基 础。 顾名思义，数据库就是存放数据的“仓库”， 是一个数据集合。只是这里存放的数据是有一 定的要求的。严格来讲，所谓数据库就是指按 一定方式组织的、存放在计算机存储设备上的 相关数据的集合。它强调数据库内数据之间的 彼此联系，不是离散的。使用数据库方式组织 数据，具有独立性强、共享性好及数据冗余度 低的优点。





关系模型的主要特点有以下几点： ● 关系中每一列具有相同的属性，每个属性 被指定一个不同的属性名（也叫字段名），属 性名不能重复，列数根据需要而设置。 ● 关系中的每一个数据必须是不可再分的数 据项，而不是组合的数据项。 ● 关系中的每一个记录由一个个体事物的诸 多属性构成。 ● 行和列的排列顺序是任意的。 ● 一个关系是一张二维表，不允许有相同的 字段名，也不允许有相同的记录存在。

面向对象程序设计的兴起，也有人提出了面向 对象的数据模型。相应于这些不同的模型，数 据库也相应地分为层次数据库、网状数据库和 关系数据库。


1. 层次模型


层次模型（Hierarchical Model）表示数据间的 从属关系结构，是一种以记录某一事物的类型 为根节点的有向树结构。层次模型像一棵倒置 的“树”，根节点在上，层次最高；子节点在 下，逐层排列，其主要特征如下： ● 仅有一个无双亲的节点，该节点称为根节点。 ● 除根节点以外的任何一个子节点，向上仅有 一个父节点，向下可以有若干个子节点。


Oracle 8i是Oracle公司推出的网络数据库 系统，以其操作简单易用、可扩展性好 与先进的网络特性和管理能力受到了业 界的好评。它是以结构化查询为基础的 大型关系数据库，是目前流行的客户/服 务器体系结构数据库之一。 SQL Server是Micorsoft推出的功能强大 的数据库系统，与Windows系统紧密集 成，因此具有良好的性能和可伸缩性。 本书采用目前流行的SQL Server 2000作 为网络数据库的平台。


在互联网上快速、准确地收集、处理大量的信 息，这就促使Web网站及网页的制作技术得到 了快速的发展，也就出现了动态Web设计。到 目前为止，以浏览器/服务器模式为主要内容 的Web技术框架已基本形成。 Web浏览器是用于访问Web 服务器的网页文件。 从发明浏览器至今，出现过上千种各式各样的 浏览器，但到目前为止，只有NetScape和IE两 种浏览器得到了广泛的使用。Web服务器是工 作在特定操作系统中的应用软件系统。随着服 务器硬件及操作系统性能的不断提高，