数据库知识复习之数据库系统概述

数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。从联机事务处理（On-Line Transaction Processing，OLTP）到联机肥西处理（On-Line Analysis Processing，OLAP），从一般企业管理到计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）、电子政务（e-Convernment）、电子商务（e-Commerce）地理信息系统（GIS）等等。

数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统是与数据库技术密切相关的4个基本概念。

数据

数据是数据库中存储的基本对象。数据的种类有很多种，文本（Text）、图形（graph）、图像（Image）、音频（Audio）、视频（Video）、学生的档案记录、货物的运输情况等等。这些都是属于数据的部分。

数据的定义多种不一，我们统一可以理解为：描述事物的符号记录称为数据。

数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义称之为数据的语义，数据与其语义是密不可分的。

数据库（Database，简称DB）

数据库，很多的理解的方式，就是存放数据的仓库而已。其中的仓库是计算机的存储设备，当然了，其中的数据也是按一定的格式进行存放的。

数据的定义：

数据库是长期储存在计算机中、有组织的（有一定的数据结构）、可以共享的大量数据的集合。数据库中的数据是按照一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度（redundancy）、较高的数据独立性（data independence）和易扩展性，并可为各种用户共享。

总的来说，数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个最基本的特点。

数据库管理系统（Database Management System，DBMS）

数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据库管理软件。数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件，也是一个大型复杂的软件系统。

数据库管理系统的主要功能

1.数据定义功能

----------DBMS提供数据定义语言（Data Definition Language，DDL），用户通过它可以方便的对数据对象进行定义。

2.数据组织、存储和管理

DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典、用户数据、数据的存取路径等。

数据组织和存储的基本目标是提高存储空间利用率和方便存取，提供多种存取方式（如索引查找、Hash查找、顺序查找等）来提高存取效率。

3.数据操作功能

DBMS还提供数据操纵语言（data Manipulation Language，DML），用户可以使用DML，操纵数据，实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。

4.数据库的事务管理和运行管理

数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一进行控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。

5.数据库的建立和维护功能

它包括：数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。而这些功能通常都是由一些实用程序或者管理工具来代替完成的。

6.其他的功能

包括：DBMS与网络中其他的软件系统的通信功能，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。

数据管理则是指对数据进行分析、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。

而数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。

软件管理技术发展的3个阶段

一、人工管理阶段

在20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，当时的外部存储器只有纸带、卡片、磁带，没有磁盘等直接存取的存储设备。软件状况更是没有操作系统，没有管理数据专门的软件，对于数据的处理则是采用批处理的方式进行处理。所以，人工管理数据具有如下的特点：

1.数据不保存

2.应用程序管理数据

3.数据不共享

4.数据不具有独立性

在人工管理阶段，程序和数据之间的关系都是一一对应的。

二、文件系统阶段

20世纪50年代后期到60年代中期，此时已经存在外部存储器这些存储的设备；在软件方面，操作系统中也存在了专门的数据管理软件。一般被称之为文件系统，处理的方式除了有批处理的方式，而且可以实现联机实时处理。

文件系统管理数据的特点如下：

1.数据可以长期保存

2.由文件系统管理数据

但是文件系统存在着一定的缺点，具体如下：

1.数据共享性较大，冗余度大

2.数据的独立性较差

3.并发访问容易产生异常

4.数据的安全性难以控制

三、数据库系统阶段

数据库系统的特点：（与人工管理和文件系统相比较而言）

1.数据结构化

数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。

"整体"结构化是指在数据库中的数据不再仅仅针对某一应用，而是面向全组织；不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。

2.数据的共享性高，冗余度低，易扩充

数据的共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间，数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。

由于数据是面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这使得数据库系统弹性大，易于扩充，可以适应用户的各种需求。

3.数据独立性高

数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性。

物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。也就是说，数据在磁盘上的数据库中怎样存储是由DBMS管理的，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样，当数据的物理存储改变的时候，应用程序不用改变。

逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。也就是说逻辑结构改变了，用户程序也可以不改变。

4.数据是由DBMS统一管理和控制

数据库的共享是并发(Concurrency)共享的，即多个用户可以同时存储数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一数据。

DBMS还必须提供几个数据控制功能：

4.1、数据的安全性（Security）保护

4.2、数据的完整性（Integrity）检查

4.3、并发（Concurrency）控制

4.4、数据库恢复（Recovery）