数据库系统概述

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前言

本文主要介绍了数据库系统的一些简单概述，并且介绍了一些术语，可以帮助大家去了解数据库系统

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一、数据库系统的应用

数据库系统在软件应用架构中属于偏向底层的部分：

它运行在操作系统上但又是基础的软件支持平台，因此它的应用场景相当丰富：

1. 1.大学学籍管理系统
2. 2.警务系统
3. 3.银行，证券系统
4. 4.图书馆系统
5. 5.企业仓库管理系统

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二、数据库系统的相关概念

1.数据(Data)

数据很好理解，它是我们对于现实世界信息的一种抽象，众多的数据构成了信息，众多的信息将我们的世界数字化。

虽然数据很常见且普遍，但是它是数据库系统的基础材料，也是相当重要。

2.数据库(Database)

（1）功能：

1.存放数据的仓库

2.是互相关联的数据集合，在该集合中完全或部分地消除了数据的冗余。
这里消除数据的冗余相当的重要，不仅仅是节约资源，更是避免数据错误的发生，造成更加严重的后果。

（2）基本特点：

永久存储、有组织、可共享

3.数据库管理系统(DBMS)

Database Management System-----DBMS
DBMS负责数据库的建立、操作、管理和维护的软件系统，可以理解为用户与数据库的操作接口

（1）功能：

1.数据定义

1. （1）提供数据定义语言(DDL)
2. （2）定义数据库中的数据对象

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2.数据组织、存储和管理

1. （1）分类组织、存储和管理各种数据
2. （2）确定组织数据的文件结构和存取方式
3. （3）实现数据之间的联系
4. （4）提供多种存取方法提高存取效率

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3.数据操纵

1. （1）提供数据操纵语言(DML)
2. （2）实现对数据库的基本操作 (查、插、删、改)

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4.数据库的事务管理和运行管理

1. （1）数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制
2. （2）保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用
3. （3）发生故障后的系统恢复

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5.数据库的建立和维护功能(实用程序)

1. （1）数据库初始数据装载转换
2. （2）数据库转储
3. （3）介质故障恢复
4. （4）数据库的重组织
5. （5）性能监视分析等

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6.其它功能

1. （1）DBMS与网络中其它软件系统的通信
2. （2）两个DBMS系统的数据转换
3. （3）异构数据库之间的互访和互操作

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（2）特点：

1.DBMS能对数据库进行有效的管理。包括存储管理、安全性管理、完整性管理和数据恢复等。

2.DBMS提供了一个软件环境，使用户能方便快速的建立、维护、检索、存取和处理数据库中的信息

4.数据库系统(DBS)

数据库系统 ----Database System----DBS

（1）组成：

1. 1.数据库
2. 2.数据库管理系统(开发工具)
3. 3.应用程序
4. 4.数据库管理员

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（2）分类：

决策支持Decision Support(DSS)/OLAP

基本特点：

1. 1.通常并发请求数较低
2. 2.系统会进行大量的数据分析、数据挖掘

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应用场景：

数据库系统针对现有或历史性数据给出预见性的增长趋势或概率，对于管理层提供决策的数据支持。通常此类系统用于气象、金融业或零售行业

在线交易Online Transaction Processing (OLTP)

基本特点：

1. 1.时效性要求非常高
2. 2.系统会出现瞬时性的大量用户访问，并发请求数非常高

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应用场景：

数据库系统针对当前交易请求实时处理，通常应用于在线交易网站，在线订票系统、银行和股市的电子交易，零售业的终端POS

（3）数据库系统的结构：

（4）数据库系统软件运行环境：

三、数据模型

数据模型是数据库系统的核心和基础

1.层次划分

（1）概念模型

也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。

（2）逻辑模型

主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型等。按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。

（3）物理模型

是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。

2.模型的建立

3.概念数据模型（E-R模型）

（1）实体 Entity

客观存在并可互相区分的事物叫实体

例：博主“牛同志”，《数据库系统概述》

（2）属性 Attribute

实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干属性来描述

例：“牛同志”由姓名、性别、年龄、等属性来组成。

（3）域（Domain）

属性的取值范围。

例：性别的取值范围为（男、女），月份的取值范围是1-12之间的整数

（4）实体型（Entity Type）

实体名与其属性名集合共同构成实体型。

例：学生（学号、姓名、年龄、性别、班级）是一个实体型

（5）码（Key）

1.能唯一标识实体的属性或属性的组合称为超码。

2.超码的任意组合也是超码。

3.关系中的一个属性（组），其值能唯一标识一个实体。若从属性属性（组）中去掉任何一个属性，它就不具有这一性质了，这样的属性组称作候选码。

例如：邮寄快递的地址

4.从所有的候选码中选定一个用来区别同一实体集中的不同实体，称为主码（Primary Key）。

例如：一个大学里的学生可以用学号来区分，学号就是主键

5.一个实体集中任意两个实体在主码上的取值不能相同。

例如：一个人的身份证号

（6）主键（Primary Key）

主码是中国计算机学派在80年代兴起的叫法，事实上更多的人使用香港和台湾地区的翻译名称——主键。在E-R图中，通常使用（PK）作为主键的简称。

例：
学号是学生实体集合的主键。
通讯录（姓名、邮编、地址、电话、Email、手机号码）这一实体集中，手机号码因为其实际表述的唯一性，也可以作为主键。

四、数据库用户和管理员

1.数据库用户

1.应用程序员 – 通过DML调用与系统交互

2.富有经验的用户(Sophisticated users) – 用数据库查询语言表达请求

3.专业用户– 编写不适合于传统的数据处理框架的专业数据库应用

4.初级用户 –通过调用先前已经写好的一个应用程序与系统交互。

2.数据库管理员

1.决定数据库中的信息内容和结构

2.决定数据库的存储结构和存取策略

3.定义数据的安全性要求和完整性约束条件

4.监控数据库的使用和运行

5.数据库的改进和重组

五、数据库体系结构

1.并行数据库系统

并行系统通过并行地使用多个处理器和磁盘来提高处理速度和I/O速度。目前并行计算机正变得越来越普及，因此使用并行数据库的研究变得越来越重要。

在并行处理中，许多操作是同时执行的，而不是串行处理。粗粒度并行机由少量能力强大的处理器组成；而大规模并行机或细粒度并行机使用数千个更小的处理器。目前所有的高端计算机都提供了一定程度的粗粒度并行性，它们至少具有两个或4个处理器。

2.分布式数据库系统

分布式数据库系统是将数据库存储在几台计算机中。它们不共享主存储器或磁盘。

建立分布式数据库系统有几个原因：

1. 1.数据共享：使一个站点上的用户可以访问存放在其它站点上的数据。
2. 2.自治性：每个站点可以对本地存储的数据保持一定程度的控制。
3. 3.可用性：如果一个站点发生故障，其它站点还能继续运行。

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总结

本文介绍停留于表面，仅仅为小的概述。不妥之处希望大家能够包容指正