深入解析数据库运行概念,助你高效管理大数据资源! (数据库运行概念)

随着数字化时代的到来,数据变得越来越重要。对于企业来说,数据已经成为了最宝贵的资源之一。由于数据的增长,数据管理变得越来越困难,因此数据库管理已经成为了一个必不可少的部分。本文将深入探讨数据库运行概念,帮助您更好地管理和利用大数据资源。

一、数据库的定义和分类

数据库是一个有组织的、可持续化的,其中存储了数据以及这些数据的关系、元数据和索引等相关信息。它是一种用于创建、更新、维护和管理数据的软件系统。数据库可以分为关系型数据库和非关系型数据库两种类型。

1. 关系型数据库

关系型数据库是指采用关系模型进行数据管理的数据库系统,它是结构化数据存储的主流方式。关系型数据库通常使用SQL语言进行操作,可以使用图形界面也可以使用命令行界面进行管理,目前主要有Oracle、MySQL、SQL Server等。

2. 非关系型数据库

非关系型数据库是指不使用关系模型来管理数据的数据库系统,它不要求数据符合严格的表结构和关系。非关系型数据库通常使用非结构化的方式存储数据,例如键/值对和文档形式等。目前主要有MongoDB、Redis、Cassandra等。

二、数据库中的数据

数据库中的数据是指存储在数据库中的各种信息。如何进行组织、管理和检索这些数据是数据库的核心功能之一。

1. 数据库结构

数据库结构指的是数据库中数据的组织方式,包括表、列、行、主键、外键等。数据库结构对于数据库系统的管理和操作至关重要,不仅影响效率,还会影响数据的完整性、一致性和可靠性。

2. 数据库中的操作

数据库中的操作包括增加(add)、删除(delete)、查询(select)、修改(update)等,使用不同的SQL语句可以进行各种操作。不同的数据库系统可能支持不同的操作方式和语法。

三、数据库的运行

数据库的运行包括存储管理和维护。本章将从数据库存储和数据维护两个方面来介绍数据库的运行。

1. 数据库存储

数据库存储是指数据在数据库中的储存方式和存储结构。目前主要分为三种存储方式:文件存储、内存存储和混合存储。文件存储是指将数据存储在硬盘上,它有很好的可靠性,可以长期保存数据。内存存储是指将数据保存在内存中,它对于查询效率要求高的系统来说是很有利的。混合型存储是指同时使用内存和硬盘两种存储方式,可以利用内存快速执行查询操作,使用硬盘进行数据的存储。

2. 数据库维护

数据库维护是指数据库的运行和维护管理工作。在数据库中,需要进行备份、恢复、维护和监控和调优等操作。备份是指将数据和相关信息存储到其他位置,以防止数据丢失。数据恢复是指将备份的数据还原到原有的数据库中。维护和监控是指对数据库进行检测和监控,以保证数据库的正常运行。

四、数据库的管理

数据库管理是指对数据库的各项工作进行统一管理的管理工作。它包括对数据库进行监视、维护和调优,以保证数据库的高效、可靠和安全。数据库管理工作的主要内容包括:

1. 数据库性能优化

数据库性能优化是指通过调整数据库参数、重构数据库结构来提高数据查询、写入的效率,以满足业务需要,保证系统稳定、高效地运行。

2. 安全管理

安全管理是指对数据库系统中的数据进行安全保护。包括访问控制,数据加密,安全审计和数据备份等。

3. 数据库备份和恢复

数据库备份和恢复是数据库管理中的重要任务之一。在数据库系统的运行中,随时可能出现系统故障,故而对数据库进行备份,以便在系统出现问题时进行恢复操作,尽量减少对业务的影响。

本文对数据库的定义和分类、数据库中的数据、数据库的运行和数据库的管理进行了详细的论述。数据库是企业数字化的核心支撑系统,通过理解数据库运行概念,可以帮助企业更好地管理和利用大数据资源,提高数据的管理效率和质量。而数据库正面临着越来越多的挑战,比如海量数据规模,高并发和安全等问题,需要相关部门和管理人员的不断学习和优化,才能更好的应对和解决这些问题。

相关问题拓展阅读:

关于数据库的概念

数据库 (SQL这个是能用的)

data base

为满足某一部门中多个用户多种应用的需要,按照一定的数据模型在计算机系统中组织、存储和使用的互相联系的数据。

带有数据库的计算机系统,除具备一般的硬件、软件外,必须有用以存储大量数据的直接存取存储设备、管理并控制数据库的软件——数据库管理系统(DBMS)、管理数据库的人员——数据库管理员 (DBA)。这样的数据、硬件、软件和管理人员的总体构成数据库系统。数据库仅是数据库系统的一个组成部分。

数据库系统的功能和特征 数据库系统由文卷系统发展而来。与文卷系统相比,这种系统具有数据、体系和控制三个方面的主要特征。

数据特征 在文卷系统中虽然程序与数据之间可用存取方法进行转换,但文卷还是与应用程序对应的,即数据仍面向应用。每一应用各自建立自己的一组文卷。不同的应用若涉及相同的数据,则这些数据分别纳入各自的文卷之中。文卷的各种记录之间没有建立联系,因而数据冗余度大。增加新的应用,必须同时增加新的文卷。因此,文卷系统中的文卷是带谨丛无结构的、不易扩充的信息。数据库则不仅描述数据本身,而且描述数据之间的联系。它的数据结构反映了某一部门的整体信息结构,数据冗余度小、易于扩充新的应用,因而是面向数据总体结构的信息,可为多个用户共享。

体系特征 一切数据都有逻辑和物理两个侧面。在数据库系统中,数据逻辑结构的描述称为逻辑模式。逻辑模式又分为描述全局逻辑结构的全局模式(简称模式)和描述某些应用所涉及的局部逻辑结构的子模式。数据物理结构的描述称为存储模式。蠢樱这两种模式总称为数据库模式。

数据库系统中,用户根据子模式编制程序。子模式与模式模式与存储模式之间有软件进行映射。因此,程序与数据之间具有两级独立性:物理独立性和逻辑独立性。数据的存储模式改变,而模式可以不改变,因而不必改写应用程序,这称为物理独立性。模式改变时,子模式可能不改变,也就不必改写应用程序,这称为逻辑独立性。由于数据库系统具备比较高的程序与数据的独立性,可以使程序员在编制应用程序时集中精力考虑算法逻辑,不必过问物理细节,而且可以大大减少应用程序维护的工作量。

控制特征 数据库数据数量庞大,结构复杂,又为多个用户所共享。因此,必须由数据库管理系统在定义、建立、运行以及维护时进行统一管理和晌凯控制,以保证数据库数据的安全性、完整性和并发操作的一致性。此外,还必须有数据库管理员专门负责对数据库的管理、控制监督和改进。

由于数据库系统具有上述特征,它的出现使信息系统的研制从围绕加工数据的程序为中心,转变到围绕共享的数据库来进行。这便于数据的集中管理,有利于应用程序的研制和维护。数据减少了冗余度和提高了相容性,从而提高了作出决策的相容性。因此,大型复杂的信息系统大多以数据库为核心,数据库系统在计算机应用中起着越来越重要的作用。

研究课题 数据库研究的课题,主要涉及三个领域。

数据库管理系统软件的研制 DBMS是数据库系统的基础。研制DBMS的基本目标,是扩大功能,提高性能和可用性,从而提高用户的生产率。70年代以来,研制的重点是探索关系数据库管理系统的设计,内容包括关系数据语言、查询优化、并发控制和系统性能等。另一类课题是对DBMS标准化的研究,即研究一个统一的DBMS体系结构的规范。

数据库设计 这是在计算机系统具有的数据库管理系统的基础上,按照应用要求以及计算机系统所提供的数据模型和功能,设计一个结构良好、使用方便、效率较高的,以数据库为核心的应用信息系统。这一领域主要的研究课题,是数据库设计方法学和设计工具的探索。例如,运用软件工程的方法和工具指导数据库设计;研究数据库设计各个阶段中完备的方法和工具;以关系数据库的规范化理论为指南进行数据库逻辑设计等。

数据库理论 主要研究关系数据库理论。关系数据库理论研究的意义,一方面在于它为数据库学科奠定了理论基础;另一方面它为数据库设计提供了判别标准,从而成为数据库设计的有力指南。研究的主要内容是关系的规范化理论。关系规范化理论已应用于数据库设计的各个阶段。

发展 数据库技术是计算机科学中发展最快的领域之一,新的领域越来越多。

分布式数据库系统 随着70年代后期分布计算机系统的发展,相应地研究成功分布式数据库系统。分布式数据库系统是一个在逻辑上完整,而在物理上分散在若干台互相连接的结点机上的数据库系统。它既具有分布性又具有数据库的综合性。这是数据库系统发展的一个重要方向。分布式数据库系统结构复杂,其中最复杂的是分布式数据库管理系统。

数据库机器 新的计算机系统的体系结构。它把由中央处理器包办的数据库操作分散给一些局部的部件来执行,或转移到一个与主计算机相连的专用计算机去执行,以提高并行性。数据库机器的发展,包括智能控制器和存储器,专用处理机和数据库计算机。

数据库语义模型 数据库的数据模型基本上属于语法模型,语义体现很不完备,不能明显地含有现实世界的意义。因此,用户只能按照DBMS所提供的数据操纵语言访问数据库。语义模型能准确地描述现实世界中某个部门的信息及其意义,使用户能基于对现实世界的认识或用类似于自然语言的形式来访问数据库。这方面的研究已发展为数据语义学。

数据库智能检索 数据库技术和人工智能相结合,根据数据库中的事实和知识进行推理,演绎出正确答案,这就是数据库的智能检索。这涉及到自然语言用户接口、逻辑演绎功能和数据库语义模型等问题,如70年代末所开始的知识库管理系统和演绎数据库的研究。

办公室自动化系统中的数据库 研究在办公室自动化系统中数据库技术的应用,其中主要研究对各种非格式化数据如图像、声音、正文的处理,以及面向端点用户的高级语言接口。

数据库系统

database systems

由数据库及其管理软件组成的系统。数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理的核心机构。计算机的高速处理能力和大容量存储器提供了实现数据管理自动化的条件。

数据库系统一般由4个部分组成:①数据库,即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质上、按一定结构组织在一起的相关数据的。②数据库管理系统(DBMS)。它是一组能完成描述、管理、维护数据库的程序系统。它按照一种公用的和可控制的方法完成插入新数据、修改和检索原有数据的操作。③数据库管理员(DBA)。④用户和应用程序。对数据库系统的基本要求是:①能够保证数据的独立性。数据和程序相互独立有利于加快软件开发速度,节省开发费用。②冗余数据少,数据共享程度高。③系统的用户接口简单,用户容易掌握,使用方便。④能够确保系统运行可靠,出现故障时能迅速排除;能够保护数据不受非受权者访问或破坏;能够防止错误数据的产生,一旦产生也能及时发现。⑤有重新组织数据的能力,能改变数据的存储结构或数据存储位置,以适应用户操作特性的变化,改善由于频繁插入、删除操作造成的数据组织零乱和时空性能变坏的状况。⑥具有可修改性和可扩充性。⑦能够充分描述数据间的内在联系。

数据库计算机

database computer

实现数据库的存储、管理和控制的一种专用计算机系统。它能十分快速而有效地完成各种数据库操作,并能适应大型数据库的管理。

由于微处理机技术和简约指令集计算机(RISC)技术的飞速发展,使高档微机和各种工作站(见计算机工作站)的价格越来越低,而处理能力和存储容量却越来越高。可以说,通用处理机在这方面的发展在较大程度上降低了人们对数据库机的进一步研究的积极性,使得数据库机的发展在一定程度上处于停顿状态。面对这种严峻形势,它的进一步发展必须解决成本太高和使用太专等问题,以争得用户。数据库机的未来发展概括起来大概有以下几方面:①充分利用大规模集成电路技术、并行处理和其他先进硬件技术,提高数据库机的性能/价格比。②研究新的数据库机体系结构和相应的并行操作算法和软件,提高整机系统的性能,使它能适应一些特殊应用中对海量数据库进行管理的需求。③将它与人工智能技术结合,做出有一定智能的数据库机,使这种机器不但能对数据进行管理和控制,而且能支持对知识的加工和运用,从而在知识处理领域发挥作用。④充分利用分布数据库技术,发展面向通用硬件和软件的能在网络环境下使用的数据库机,提高数据库机的通用性。

数据库 名词解释

数据库

锁定

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数据库(Database)是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库,它产生于距今六十多年前,随着信息技术和市场的发展,特别是二十世纪九十年代以后,数据管理不再仅仅是存储和管理数据,而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据库有很多种类型,从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。

在信息化社会,充段山分有效地管理和利用各类信息资源,是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分,是进行科学研究和决策管理的重拿弯要技术手段。

中文名

数据库

外文名

Database

产生时间

1950年

概 念

电子化的文件柜

基本结构

分三个层次

主要特点

6个

数据种类

3种

发明人

雷明顿兰德公司

数据库的概念:

数据库(Database)是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库,它产生于距今六十多年前,随着信息技术和市场的发展,特别是二十世纪九十年代以后,

数据管理不再仅仅是存储和管理数据,而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据库有很多种类型,从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。

在信息化社会,充分有效地管理和利用各类信息资源,是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分,是进行科学研究和决策管理的重要技术手段。

数据库的定义: 

定义1:数据库(Database)是按照数据结构来组织、存储和管理数据的建立在计算机存储设备上的仓库。

简单来说是本身可视为电子化的文件柜——存储电子文件的处所,用户可以对文件中的数据进行新增、截取、更新、删除等操作。

在经济管理的日常工作中,常常需要把某些相关的数据放进这样的“仓库”,并根据管理的需要进行相应的处理。

例如,企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表中,这张表就可以看成是一个数据库。有了这个”数据仓库”我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况,也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行,那我们的人事管理就可以达到极高的水平。此外,在财务管理、仓库管理、生产管理中也需要建立众多的这种”数据库”,使其可以利用唤镇计算机实现财务察局、仓库、生产的自动化管理。

定义2:

严格来说,数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据。数据库中的数据指的是以一定的数据模型组织、描述和储存在一起、具有尽可能小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性的特点并可在一定范围内为多个用户共享。

这种数据具有如下特点:尽可能不重复,以更优方式为某个特定组织的多种应用服务,其数据结构独立于使用它的应用程序,对数据的增、删、改、查由统一软件进行管理和控制。从发展的历史看,数据库是数据管理的高级阶段,它是由文件管理系统发展起来的。   

数据库的处理系统:

数据库是一个单位或是一个应用领域的通用数据处理系统,它存储的是属于企业和事业部门、团体和个人的有关数据的。数据库中的数据是从全局观点出发建立的,按一定的数据模型进行组织、描述和存储。其结构基于数据间的自然联系,从而可提供一切必要的存取路径,且数据不再针对某一应用,而是面向全组织,具有整体的结构化特征。

数据库中的数据是为众多用户所共享其信息而建立的,已经摆脱了具体程序的限制和制约。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据;多个用户可以同时共享数据库中的数据资源,即不同的用户可以同时存取数据库中的同一个数据。数据共享性不仅满足了各用户对信息内容的要求,同时也满足了各用户之间信息通信的要求。

数据库的基本结构:

数据库的基本结构分三个层次,反映了观察数据库的三种不同角度。

以内模式为框架所组成的数据库叫做物理数据库;以概念模式为框架所组成的数据叫概念数据库;以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库。

⑴ 物理数据层。

它是数据库的最内层,是物理存贮设备上实际存储的数据的。这些数据是原始数据,是用户加工的对象,由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。

⑵ 概念数据层。

它是数据库的中间一层,是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系,是存贮记录的。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系,而不是它们的物理情况,是数据库管理员概念下的数据库。

⑶ 用户数据层。

它是用户所看到和使用的数据库,表示了一个或一些特定用户使用的数据,即逻辑记录的。

数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。

数据库的主要特点:

⑴ 实现数据共享

数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据,也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库,并提供数据共享。

⑵ 减少数据的冗余度

同文件系统相比,由于数据库实现了数据共享,从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据,减少了数据冗余,维护了数据的一致性。

⑶和没粗 数据的独立性

数据的独立性包括逻辑独立性(数据库中数据库的逻辑结构和应用程序相互独立)和物理独立性(数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构)。

⑷ 数据实现集中控制

文件管理方式中,数据处于一种分散的状态,不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理,并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。

⑸数据一致性和可维护性,以确保数据的安全性和可靠性

主要包括:①安全性控制:以防止数据丢失、错误更新和越权使用;②完整性控制:保证数据的正确性、有效性和相容性;③并发控制:使在同一时间周期内,允许对数据实现多路存取,又能防止用户之间的不正常交互作用。

⑹ 故障恢复

由数据库管理系统提供一套方法,可及时发现故障和修复故障,从而防止数据被破坏。数据库系统能尽快恢复数据库系统运行时出现的故障,可能是物理上或是逻辑上的错误。比如对系统的误操作造成的数据错误等。

数据库的数据种类:

数据库通常分为层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。

1.数据结构模型

⑴数据结构

所谓数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系。

如果用D表示数据,用R表示数据对象之间存在的关系,则将DS=(D,R)称为数据结构。

例如,设有一个号码簿,它记录了n个人的名字和相应的号码。为了方便地查找某人的号码,将人名和号码按字典顺序排列,并在名字的后面跟随着对应的号码。这样,若要查找某人的号码(假定他的名字的之一个字母是Y),那么只须查找以Y开头的那些名字就可以了。该例中,数据的D就是人名和号码,它们之间的联系R就是按字典顺序的排列,其相应的数据结构就是DS=(D,R),即一个数组。

⑵数据结构类型

数据结构又分为数据的逻辑结构和数据的物理结构。

数据的逻辑结构是从逻辑的角度(即数据间的联系和组织方式)来观察数据,分析数据,与数据的存储位置无关;数据的物理结构是指数据在计算机中存放的结构,即数据的逻辑结构在计算机中的实现形式,所以物理结构也被称为存储结构。

这里只研究数据的逻辑结构,并将反映和实现数据联系的方法称为数据模型。

比较流行的数据模型有三种,即按图论理论建立的层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。

2.层次、网状和关系数据库系统

⑴层次结构模型

层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树(在数学中”树”被定义为一个无回的连通图)。下图是一个高等学校的组织结构图。这个组织结构图像一棵树,校部就是树根(称为根结点),各系、专业、教师、学生等为枝点(称为结点),树根与枝点之间的联系称为边,树根与边之比为1:N,即树根只有一个,树枝有N个。

按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统。IMS(Information Management System)是其典型代表。

⑵网状结构模型

按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统,其典型代表是DG(Database Task Group)。用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。

⑶ 关系结构模型

关系式数据结构把一些复杂的数据结构归结为简单的二元关系(即二维表格形式)。例如某单位的职工关系就是一个二元关系。

由关系数据结构组成的数据库系统被称为关系数据库系统。

在关系数据库中,对数据的操作几乎全部建立在一个或多个关系表格上,通过对这些关系表格的分类、合并、连接或选取等运算来实现数据的管理。

dBASEⅡ就是这类数据库管理系统的典型代表。对于一个实际的应用问题(如人事管理问题),有时需要多个关系才能实现。用dBASEⅡ建立起来的一个关系称为一个数据库(或称数据库文件),而把对应多个关系建立起来的多个数据库称为数据库系统。dBASEⅡ的另一个重要功能是通过建立命令文件来实现对数据库的使用和管理,对于一个数据库系统相应的命令序列文件,称为该数据库的应用系统。

因此,可以概括地说,一个关系称为一个数据库,若干个数据库可以构成一个数据库系统。数据库系统可以派生出各种不同类型的辅助文件和建立它的应用系统。

数据库的发展简史:

1 数据库的技术发展

使用计算机后,随着数据处理量的增长,产生了数据管理技术。数据管理技术的发展与计算机硬件(主要是外部存储器)系统软件及计算机应用的范围有着密切的联系。数据管理技术的发展经历了以下四个阶段:人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段和高级数据库技术阶段 。

2 数据管理的诞生

数据库的历史可以追溯到五十年前,那时的数据管理非常简单。通过大量的分类、比较和表格绘制的机器运行数百万穿孔卡片来进行数据的处理,其运行结果在纸上打印出来或者制成新的穿孔卡片。而数据管理就是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处理。然而,1950 年雷明顿兰德公司(Remington Rand Inc)的一种叫做Univac I 的计算机推出了一种一秒钟可以输入数百条记录的磁带驱动器,从而引发了数据管理的革命。1956 年IBM生产出之一个磁盘驱动器—— the Model 305 RAMAC。此驱动器有50 个盘片,每个盘片直径是2 英尺,可以储存5MB的数据。使用磁盘更大的好处是可以随机存取数据,而穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。

1951: Univac系统使用磁带和穿孔卡片作为数据存储。

数据库系统的萌芽出现于二十世纪60 年代。当时计算机开始广泛地应用于数据管理,对数据的共享提出了越来越高的要求。传统的文件系统已经不能满足人们的需要,能够统一管理和共享数据的数据库管理系统(DBMS)应运而生。数据模型是数据库系统的核心和基础,各种DBMS软件都是基于某种数据模型的。所以通常也按照数据模型的特点将传统数据库系统分成网状数据库、层次数据库和关系数据库三类。

最早出现的网状DBMS,是美国通用电气公司Bachman等人在1961年开发的IDS(Integrated Data Store)。1964年通用电气公司(General ElectricCo.)的Charles Bachman 成功地开发出世界上之一个网状DBMS也即之一个数据库管理系统——集成数据存储(Integrated Data Store IDS),奠定了网状数据库的基础,并在当时得到了广泛的发行和应用。IDS 具有数据模式和日志的特征,但它只能在GE主机上运行,并且数据库只有一个文件,数据库所有的表必须通过手工编码生成。之后,通用电气公司一个客户——BF Goodrich Chemical 公司最终不得不重写了整个系统,并将重写后的系统命名为集成数据管理系统(IDMS)。

网状数据库模型对于层次和非层次结构的事物都能比较自然的模拟,在关系数据库出现之前网状DBMS要比层次DBMS用得普遍。在数据库发展史上,网状数据库占有重要地位。

层次型DBMS是紧随网络型数据库而出现的,最著名最典型的层次数据库系统是IBM 公司在1968 年开发的IMS(Information Management System),一种适合其主机的层次数据库。这是IBM公司研制的最早的大型数据库系统程序产品。从60年代末产生起,如今已经发展到IMSV6,提供群集、N路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。这个具有30年历史的数据库产品在如今的WWW应用连接、商务智能应用中扮演着新的角色。

1973年Cullinane公司(也就是后来的Cullinet软件公司),开始出售Goodrich公司的IDMS改进版本,并且逐渐成为当时世界上更大的软件公司。

数据库的关系由来:

网状数据库和层次数据库已经很好地解决了数据的集中和共享问题,但是在数据独立性和抽象级别上仍有很大欠缺。用户在对这两种数据库进行存取时,仍然需要明确数据的存储结构,指出存取路径。而后来出现的关系数据库较好地解决了这些问题。

1970年,IBM的研究员E.F.Codd博士在刊物《Communication of the ACM》上发表了一篇名为“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”的论文,提出了关系模型的概念,奠定了关系模型的理论基础。尽管之前在1968年Childs已经提出了面向的模型,然而这篇论文被普遍认为是数据库系统历史上具有划时代意义的里程碑。Codd的心愿是为数据库建立一个优美的数据模型。后来Codd又陆续发表多篇文章,论述了范式理论和衡量关系系统的12条标准,用数学理论奠定了关系数据库的基础。关系模型有严格的数学基础,抽象级别比较高,而且简单清晰,便于理解和使用。但是当时也有人认为关系模型是理想化的数据模型,用来实现DBMS是不现实的,尤其担心关系数据库的性能难以接受,更有人视其为当时正在进行中的网状数据库规范化工作的严重威胁。为了促进对问题的理解,1974年ACM牵头组织了一次研讨会,会上开展了一场分别以Codd和Bachman为首的支持和反对关系数据库两派之间的辩论。这次著名的辩论推动了关系数据库的发展,使其最终成为现代数据库产品的主流。

1969年Edgar F.“Ted” Codd发明了关系数据库。

1970年关系模型建立之后,IBM公司在San Jose实验室增加了更多的研究人员研究这个项目,这个项目就是著名的System R。其目标是论证一个全功能关系DBMS的可行性。该项目结束于1979年,完成了之一个实现SQL的 DBMS。然而IBM对IMS的承诺阻止了System R的投产,一直到1980年System R才作为一个产品正式推向市场。IBM产品化步伐缓慢的三个原因:IBM重视信誉,重视质量,尽量减少故障;IBM是个大公司,官僚体系庞大,IBM内部已经有层次数据库产品,相关人员不积极,甚至反对。

然而同时,1973年加州大学伯克利分校的Michael Stonebraker和Eugene Wong利用System R已发布的信息开始开发自己的关系数据库系统Ingres。他们开发的Ingres项目最后由Oracle公司、Ingres公司以及硅谷的其他厂商所商品化。后来,System R和Ingres系统双双获得ACM的1988年“软件系统奖”。

1976年霍尼韦尔公司(Honeywell)开发了之一个商用关系数据库系统——Multics Relational Data Store。关系型数据库系统以关系代数为坚实的理论基础,经过几十年的发展和实际应用,技术越来越成熟和完善。其代表产品有Oracle、IBM公司的 DB2、微软公司的MS SQL Server以及Informix、ADABAS D等等。

数据库的发展阶段:

数据库发展阶段大致划分为如下的几个阶段:人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段、高级数据库阶段。

人工管理阶段

20世纪50年代中期之前,计算机的软硬件均不完善。硬件存储设备只有磁带、卡片和纸带,软件方面还没有操作系统,当时的计算机主要用于科学计算。这个阶段由于还没有软件系统对数据进行管理,程序员在程序中不仅要规定数据的逻辑结构,还要设计其物理结构,包括存储结构、存取方法、输入输出方式等。当数据的物理组织或存储设备改变时,用户程序就必须重新编制。由于数据的组织面向应用,不同的计算程序之间不能共享数据,使得不同的应用之间存在大量的重复数据,很难维护应用程序之间数据的一致性。

这一阶段的主要特征可归纳为如下几点:

(1)计算机中没有支持数据管理的软件,计算机系统不提供对用户数据的管理功能,应用程序只包含自己要用到的全部数据。用户编制程序,必须全面考虑好相关的数据,包括数据的定义、存储结构以即存取方法等。程序和数据是一个不可分割的整体。数据脱离了程序极具无任何存在的价值,数据无独立性。

(2)数据不能共享。不同的程序均有各自的数据,这些数据对不同的程序通常是不相同的,不可共享;即使不同的程序使用了相同的一组数据,这些数据也不能共享,程序中仍然需要各自加入这组数据,哪个部分都不能省略。基于这种数据的不可共享性,必然导致程序与程序之间存在大量的重复数据,浪费存储空间。

(3)不能单独保存数据。在程序中要规定数据的逻辑结构和物理结构,数据与程序不独立。基于数据与程序是一个整体,数据只为本程序所使用,数据只有与相应的程序一起保存才有价值,否则毫无用处。所以,所有程序的数据不单独保存。数据处理的方式是批处理。

文件系统阶段:

这一阶段的主要标志是计算机中有了专门管理数据库的软件——操作系统(文件管理)。

上世纪50年代中期到60年代中期,由于计算机大容量直接存储设备如硬盘、磁鼓的出现,

推动了软件技术的发展,软件的领域出现了操作系统和高级软件,操作系统中的文件系统是专门管理外存的数据管理软件,操作系统为用户使用文件提供了友好界面。操作系统的出现标志着数据管理步入一个新的阶段。在文件系统阶段,数据以文件为单位存储在外存,且由操作系统统一管理,文件是操作系统管理的重要资源。

文件系统阶段的数据管理具有一下几个特点:

优点

(1)数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。由于计算机的应用转向信息管理,因此对文件要进行大量的查询、修改和插入等操作。

(2)数据的逻辑结构与物理结构有了区别,程序和数据分离,使数据与程序有了一定的独立性,但比较简单。数据的逻辑结构是指呈现在用户面前的数据结构形式。数据的物理结构是指数据在计算机存储设备上的实际存储结构。程度与数据之间具有“设备独立性”,即程序只需用文件名就可与数据打交道,不必关心数据的物理位置。由操作系统的文件系统提供存取方法(读/写)。

(3)文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接存取文件等。但文件之间相互独立、缺乏联系。数据之间的联系需要通过程序去构造。

(4)数据不再属于某个特定的程序,可以重复使用,即数据面向应用。但是文件结构的设计仍是基于特定的用途,程序基于特定的物理结构和存取方法,因此程度与数据结构之间的依赖关系并未根本改变。

(5)用户的程序与数据可分别存放在外存储器上,各个应用程序可以共享一组数据,实现了以文件为单位的数据共享文件系统。

(6)对数据的操作以记录为单位。这是由于文件中只存储数据,不存储文件记录的结构描述信息。文件的建立、存取、查询、插入、删除、修改等操作,都要用程序来实现。

(7)数据处理方式有批处理,也有联机实时处理。

缺点

文件系统对计算机数据管理能力的提高虽然起了很大的作用,但随着数据管理规模的扩大,数据量急剧增加,文价系统显露出一些缺陷,问题表现在:

(1)数据文件是为了满足特定业务领域某一部门的专门需要而设计,数据和程序相互依赖,数据缺乏足够的独立性。

(2)数据没有集中管理的机制,其安全性和完整性无法保障,数据维护业务仍然由应用程序来承担;

(3)数据的组织仍然是面向程序,数据与程序的依赖性强,数据的逻辑结构不能方便地修改和扩充,数据逻辑结构的每一点微小改变都会影响到应用程序;而且文件之间的缺乏联系,因而它们不能反映现实世界中事物之间的联系,加上操作系统不负责维护文件之间的联系,信息造成每个应用程序都有相对应的文件。如果文件之间有内容上的联系,那也只能由应用程序去处理,有可能同样的数据在多个文件中重复储存。这两者造成了大量的数据冗余。

(4)对现有数据文件不易扩充,不易移植,难以通过增、删数据项来适应新的应用要求。

数据库系统阶段:

20世纪60年代后期,随着计算机在数据管理领域的普遍应用,人们对数据管理技术提出了更高的要求:希望面向企业或部门,以数据为中心组织数据,减少数据的冗余,提供更高的数据共享能力,同时要求程序和数据具有较高的独立性,当数据的逻辑结构改变时,不涉及数据的物理结构,也不影响应用程序,以降低应用程序研制与维护的费用。数据库技术正是在这样一个应用需求的基础上发展起来的。

概括起来,数据库系统阶段的数据管理具有以下几个特点:

(1)采用数据模型表示复杂的数据结构。数据模型不仅描述数据本身的特征,还要描述数据之间的联系,这种联系通过所有存取路径。通过所有存储路径表示自然的数据联系是数据库与传统文件的根本区别。这样,数据不再面向特定的某个或多个应用,而是面对整个应用系统。如面向企业或部门,以数据为中心组织数据,形成综合性的数据库,为各应用共享。

(2)由于面对整个应用系统使得,数据冗余小,易修改、易扩充,实现了数据贡献。不同的应用程序根据处理要求,从数据库中获取需要的数据,这样就减少了数据的重复存储,也便于增加新的数据结构,便于维护数据的一致性。

(3)对数据进行统一管理和控制,提供了数据的安全性、完整性、以及并发控制。

(4)程序和数据有较高的独立性。数据的逻辑结构与物理结构之间的差别可以很大,用户以简单的逻辑结构操作数据而无须考虑数据的物理结构。

(5)具有良好的用户接口,用户可方便地开发和使用数据库。

从文件系统发展到数据库系统,这在信息领域中具有里程碑的意义。在文件系统阶段,人们在信息处理中关注的中心问题是系统功能的设计,因此程序设计占主导地位;而在数据库方式下,数据开始占据了中心位置,数据的结构设计成为信息系统首先关心的问题,而应用程序则以既定的数据结构为基础进行设计。

数据库发展趋势:

随着信息管理内容的不断扩展,出现了丰富多样的数据模型(层次模型,网状模型,关系模型,面向对象模型,半结构化模型等),新技术也层出不穷(数据流,Web数据管理,数据挖掘等)。每隔几年,国际上一些资深的数据库专家就会聚集一堂,探讨数据库研究现状,存在的问题和未来需要关注的新技术焦点。过去已有的几个类似报告包括:1989年Future Directions inDBMS Research-The Laguna BeachParticipants ;1990年DatabaseSystems : Achievements and Opportunities ;1991年W.H. Inmon 发表的《构建数据仓库》;1995年Database。

常见数据库厂商:

1. SQL Server 

只能在windows上运行,没有丝毫的开放性,操作系统的系统的稳定对数据库是十分重要的。Windows9X系列产品是偏重于桌面应用,NT server只适合中小型企业。而且windows平台的可靠性,安全性和伸缩性是非常有限的。它不象unix那样久经考验,尤其是在处理大数据库。 

2. Oracle 

能在所有主流平台上运行(包括 windows)。完全支持所有的工业标准。采用完全开放策略。可以使客户选择最适合的解决方案。对开发商全力支持。 

3. Sybase ASE 

能在所有主流平台上运行(包括 windows)。 但由于早期Sybase与OS集成度不高,因此VERSION11.9.2以下版本需要较多OS和DB级补丁。在多平台的混合环境中,会有一定问题。 

4. DB2 

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