第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

2第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1基本概念1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點1.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

31.1基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

41.1基本概念數(shù)據(jù)（data）信息用于反映現(xiàn)實世界中事物的物理狀態(tài)，向人們提供一些已知的、客觀存在的事實和知識例：人、時間、空間的信息數(shù)據(jù)是指具有一定的語義含義，并且可以被記錄下來的已知事實在計算機中，數(shù)據(jù)被表示為具有一定格式（或結(jié)構(gòu)）的符號串，它是計算機軟件中程序加工的原料與結(jié)果，屬于軟件范疇例：一個人的姓名、電話號碼、地址、照片等2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

51.1基本概念數(shù)據(jù)是信息的載體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵信息（Information）現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)（data）計算機世界抽象蘊涵2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

61.1基本概念數(shù)據(jù)的特性1)數(shù)據(jù)表現(xiàn)的多樣性2)數(shù)據(jù)的可構(gòu)造性3)數(shù)據(jù)的揮發(fā)性/持久性(transient/persistent)4)數(shù)據(jù)的私有性/共享性(private/share)5)數(shù)據(jù)‘量’的表示：少量/大量/海量型type值value數(shù)據(jù)類型type數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structure數(shù)據(jù)模式schema常用數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、抽象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的‘量’是衡量與區(qū)別數(shù)據(jù)的重要標(biāo)志，

數(shù)據(jù)的‘量變’可能會引起數(shù)據(jù)的‘質(zhì)變’2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

71.1基本概念數(shù)據(jù)特性的變化1)數(shù)據(jù)的量少量

大量海量（bigdata）2)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)簡單

復(fù)雜3)數(shù)據(jù)的服務(wù)范圍私有共享4)數(shù)據(jù)在軟件中的地位附屬地位（以程序為主體）主

導(dǎo)地位（以數(shù)據(jù)為中心）2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

81.1基本概念傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式已經(jīng)無法適應(yīng)上述數(shù)據(jù)特性的‘變化’情況，需要有新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，以便對數(shù)據(jù)作集中、統(tǒng)一的管理并使其對應(yīng)用（程序）共享共享數(shù)據(jù)應(yīng)用程序圖1.3以數(shù)據(jù)為主體的軟件系統(tǒng)示意圖應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

91.1基本概念數(shù)據(jù)庫（Database，簡稱DB）是數(shù)據(jù)集合，具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，它由多種應(yīng)用數(shù)據(jù)集成，并可被應(yīng)用所共享結(jié)構(gòu)化集中存儲數(shù)據(jù)共享…2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

10一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫的例子555-33443EdwardWhite5555-11222HarryBrown3555-43213JohnSmith2555-12342AllanJones1telephoneclassfnamelnamesidMW42-113Calculus108MW23-105Algebra105MW32-113FrenchII102MW22-104FrenchI101timecroomcnamecnoNo1083No1025No1055Yes1013No1052Yes1081No1011majorcnosidstudentscoursesenrollment2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

111.1基本概念數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱DBMS）是一種管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件DBMS是在文件管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它區(qū)別于其它計算機軟件系統(tǒng)的特點在于：能對持久性數(shù)據(jù)進行管理能對大量數(shù)據(jù)進行有效存取可為眾多使用者提供同一數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)共享）DBMS的作用是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的接口在保證數(shù)據(jù)安全、可靠的同時，提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時的簡明性和方便性2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

12DBMS的功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式定義（為數(shù)據(jù)庫

構(gòu)造數(shù)據(jù)框架）數(shù)據(jù)存取的物理操作（為

數(shù)據(jù)模式構(gòu)造有效的物理

存取方法與手段）提供數(shù)據(jù)查詢、插入、

修改及刪除的功能還具有簡單算術(shù)運算及

統(tǒng)計等能力此外，它還可以與某些

過程性語言結(jié)合，進

行過程性操作數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控

制與故障恢復(fù)內(nèi)置函數(shù)拷貝、轉(zhuǎn)儲、重組、性能監(jiān)測、分析…數(shù)據(jù)的完整性、安

全性定義與檢查數(shù)據(jù)組織(Definition)數(shù)據(jù)操縱(Manipulation)數(shù)據(jù)維護數(shù)據(jù)控制及保護數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)字典2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

13數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)子語言（datasub_language）數(shù)據(jù)定義語言DataDefinitionLanguage，簡稱DDL，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)作數(shù)據(jù)操縱語言DataManipulationLanguage，簡稱DML，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，包括查詢及增、刪、改等操作數(shù)據(jù)控制語言DataControlLanguage，簡稱DCL，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等功能SQL語言2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

14數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)子語言的使用方式交互式命令語言能在終端上即席操作，又被稱為自含型或自主型語言宿主型語言需要嵌入到某種宿主語言中一種高級過程性程序設(shè)計語言，比如FORTRAN，COBOL，C/C＋＋，JAVA等2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

151.1基本概念數(shù)據(jù)庫管理員（DatabaseAdministrator，簡稱DBA）對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視的專職人員DBA的主要工作數(shù)據(jù)庫設(shè)計，建立與調(diào)整數(shù)據(jù)庫維護改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

161.1基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）是一個以對海量的、具有復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的、可以持久保存的、可供多用戶共享的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理為目標(biāo)的計算機系統(tǒng)DBS的組成部分?jǐn)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員軟件平臺操作系統(tǒng)，語言，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具，通用的數(shù)據(jù)庫訪問接口硬件平臺2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

171.1基本概念數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DatabaseApplicationSystem，簡稱DBAS）利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作應(yīng)用開發(fā)所構(gòu)成的集成化的獨立運行系統(tǒng)DBAS的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)用界面用戶2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

18應(yīng)用界面（8）應(yīng)用軟件（7）開發(fā)工具（6）數(shù)據(jù)交換與中間件（5）數(shù)據(jù)（3）操作系統(tǒng)（2）硬件平臺（1）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）圖1.4數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖用戶（9）2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

191.1基本概念數(shù)據(jù)庫用戶(DatabaseUsers)最終用戶(Endusers)終端查詢用戶(Casualusers)應(yīng)用程序的使用者(Naiveusers)應(yīng)用程序開發(fā)人員(Applicationprogrammers)數(shù)據(jù)庫管理員這三類用戶需要掌握與其工作相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)這三類用戶需要掌握與其工作相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)這三類用戶需要掌握與其工作相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

201.1基本概念用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖DatabaseManagementSystemInternet/IntranetEndUsersDBAs2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

21第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1基本概念1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點1.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

221.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)管理技術(shù)的三個發(fā)展階段人工管理（50年代以前）文件系統(tǒng)管理（60—70年代）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理（70年代至今）2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

231.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史文件系統(tǒng)層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴充知識庫圖1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展簡圖Web數(shù)據(jù)庫對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)

倉庫安全數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫知識庫工程數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫分布式

數(shù)據(jù)庫2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

241.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的初級階段，出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末期。目前一般將其看成僅是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的雛形，而不是真正的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)優(yōu)點利用文件系統(tǒng)來參與數(shù)據(jù)管理，向用戶提供簡單的數(shù)據(jù)管理和共享能力缺點無法提供完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理功能和較強的數(shù)據(jù)共享能力文件系統(tǒng)只是操作系統(tǒng)的一個附屬軟件，因此也不利于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在不同平臺之間的移植2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

251.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫于20世紀(jì)60年代末開始發(fā)展。它們?yōu)榻y(tǒng)一管理與共享數(shù)據(jù)提供了有力支撐，是真正的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)優(yōu)點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理工具，向用戶提供了數(shù)據(jù)共享能力缺點它們脫胎于文件系統(tǒng)，受文件的物理影響較大，對數(shù)據(jù)庫的使用帶來不便數(shù)據(jù)模式構(gòu)造煩瑣，不利于推廣使用2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

261.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫于20世紀(jì)70年代開始問世，80年代初進入潮流優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、邏輯性強、物理性少缺點模型的描述能力不足數(shù)據(jù)操縱功能有待進一步的擴展專用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（關(guān)系數(shù)據(jù)庫的擴充）缺點：專用性有余而通用性不足2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

271.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)20世紀(jì)90年代的研究與發(fā)展重點集中于具有通用性的三類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)知識庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴充2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

281.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進入21世紀(jì)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展集中于對傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的進一步擴充與改造上對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫(DataWarehouse)Web數(shù)據(jù)庫安全數(shù)據(jù)庫嵌入式數(shù)據(jù)庫，移動數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，……2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

29第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1基本概念1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點1.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

301.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點數(shù)據(jù)的集成性數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與控制2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

311.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點集成性（integration）集多種應(yīng)用數(shù)據(jù)于一體集成性的表現(xiàn)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立一個全局統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式根據(jù)每個應(yīng)用的數(shù)據(jù)需要構(gòu)造局部模式2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

321.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點高共享性與低冗余性數(shù)據(jù)共享可供多個應(yīng)用程序使用，并可用于不同的目的可以在已有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上開發(fā)新的應(yīng)用程序可向外界提供信息服務(wù)功能數(shù)據(jù)冗余同一個數(shù)據(jù)在不同的地方出現(xiàn)了重復(fù)存儲數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所具有的高共享性和低冗余性不僅可以減少不必要的存儲空間，更為重要的是可以避免數(shù)據(jù)的不一致性2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

331.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點高共享性與低冗余性（cont.）數(shù)據(jù)的一致性在系統(tǒng)中，同一數(shù)據(jù)的不同出現(xiàn)應(yīng)保持相同的值數(shù)據(jù)的不一致性同一數(shù)據(jù)在系統(tǒng)的不同拷貝處有不同的值數(shù)據(jù)的不一致性會造成系統(tǒng)的混亂，因此減少冗余性、避免數(shù)據(jù)的不同出現(xiàn)是保證系統(tǒng)一致性的基礎(chǔ)2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

341.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點數(shù)據(jù)獨立性指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與使用這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序之間的互不依賴性，即數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變不會導(dǎo)致對使用這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序的修改，反之亦然物理獨立性邏輯獨立性2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

351.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點物理獨立性數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)、存取方式等）的改變，不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，從而不致引起應(yīng)用程序的變化邏輯獨立性數(shù)據(jù)庫總體邏輯結(jié)構(gòu)的改變，如修改數(shù)據(jù)模式、增加新的數(shù)據(jù)類型、改變數(shù)據(jù)間聯(lián)系等，不需要相應(yīng)修改應(yīng)用程序2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

36數(shù)據(jù)獨立性示例555-33443EdwardWhite5555-11222HarryBrown3555-43213JohnSmith2555-12342AllanJones1telephoneclassfnamelnamesidMW42-113Calculus108MW23-105Algebra105MW32-113FrenchII102MW22-104FrenchI101timecroomcnamecnoNo1083No1025No1055Yes1013No1052Yes1081No1011majorcnosidstudentscoursesenrollment2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

37數(shù)據(jù)獨立性示例(cont.)NoNoNoYesNoYesNomajorAlgebraEdwardWhite5FrenchIIEdwardWhite5CalculusHarryBrown3FrenchIHarryBrown3AlgebraJohnSmith2CalculusAllanJones1FrenchIAllanJones1cnamefnamelnamesidStudents-Courses2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

38物理獨立性邏輯獨立性DISKFileAFileB物理實現(xiàn)結(jié)構(gòu)NoNoNoYesNoYesNomajorAlgebraEdwardWhite5FrenchIIEdwardWhite5CalculusHarryBrown3FrenchIHarryBrown3AlgebraJohnSmith2CalculusAllanJones1FrenchIAllanJones1cnamefnamelnamesidStudents-Courses用戶視角中的結(jié)構(gòu)555-33443EdwardWhite5555-11222HarryBrown3555-43213JohnSmith2555-12342AllanJones1telephoneclassfnamelnamesidMW42-113Calculus108MW23-105Algebra105MW32-113FrenchII102MW22-104FrenchI101timecroomcnamecnoNo1083No1025No1055Yes1013No1052Yes1081No1011majorcnosidstudentscoursesenrollment系統(tǒng)層次上的結(jié)構(gòu)2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

391.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與控制數(shù)據(jù)的完整性檢查對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)正確性作檢查以保證數(shù)據(jù)的正確數(shù)據(jù)的安全性保護對數(shù)據(jù)庫訪問者作檢查以防止非法訪問并發(fā)控制對多個應(yīng)用并發(fā)訪問所產(chǎn)生的相互干擾作控制以保證其正確性數(shù)據(jù)庫故障恢復(fù)對遭受破壞的數(shù)據(jù)具有恢復(fù)能力，使數(shù)據(jù)庫具有抗破壞性2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

40第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1基本概念1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點1.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

411.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種表示形式，它具有不同的層次與結(jié)構(gòu)方式概念模式（簡稱模式）外模式（也稱子模式、用戶模式）內(nèi)模式（也稱物理模式）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式是對數(shù)據(jù)在三種不同的抽象級別上進行的描述，它把數(shù)據(jù)的具體物理實現(xiàn)留給物理模式，使用戶與全局設(shè)計者能不必關(guān)心數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)與物理背景2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

421.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用

應(yīng)用

應(yīng)用外模式（用戶數(shù)據(jù)庫）外模式－概念模式映射概念模式（概念數(shù)據(jù)庫）概念模式－內(nèi)模式映射內(nèi)模式（物理數(shù)據(jù)庫）圖1.6三級模式兩種映射關(guān)系圖外模式（用戶數(shù)據(jù)庫）外模式（用戶數(shù)據(jù)庫）2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

431.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系概念模式是關(guān)于整個數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)的描述是面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的，它一般以某種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，利用具體的DBMS所提供的數(shù)據(jù)定義語言（DDL）來描述數(shù)據(jù)的類型、長度、特征數(shù)據(jù)間的聯(lián)系安全性、完整性等方面的要求2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

441.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系外模式（子模式、用戶模式）是關(guān)于某個用戶所需數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)的描述外模式可由概念模式推導(dǎo)而出，是概念模式的一個子集一個概念模式可對應(yīng)著多個外模式一個用戶只關(guān)心并通過與其相關(guān)的外模式來使用數(shù)據(jù)庫，其有利之處在于簡化用戶接口，便于使用降低數(shù)據(jù)冗余度有利于數(shù)據(jù)的安全性保護和保密2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

451.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系內(nèi)模式（物理模式）是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)和物理存取方法的描述利用上述的三種模式可構(gòu)造出三個層次上的數(shù)據(jù)庫概念概念數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)庫物理數(shù)據(jù)庫在這三種數(shù)據(jù)庫中，只有‘物理數(shù)據(jù)庫’是真實存在于計算機的外存中的，其他兩種數(shù)據(jù)庫并不真正存在于計算機中，而是由物理數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)造而成的2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

461.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射概念模式到內(nèi)模式的映射該映射給出了概念模式中數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)到數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)間的對應(yīng)關(guān)系，此種映射一般由DBMS實現(xiàn)可實現(xiàn)‘物理獨立性’外模式到概念模式的映射概念模式是一個全局模式，而外模式則是用戶的局部模式。一個概念模式中可以定義多個外模式，而每個外模式是概念模式的一個基本視圖外模式到概念模式的映射給出了外模式與概念模式的對應(yīng)關(guān)系，這種映射一般也由DBMS實現(xiàn)可實現(xiàn)‘邏輯獨立性’2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

471.4數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過兩級映射建立三級模式間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，使得概念模式與外模式雖然在物理上并不存在，但也能通過映射而獲得其存在的實體三級模式之間的兩級映射也保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獨立性的實現(xiàn)，亦即數(shù)據(jù)的內(nèi)模式或概念模式的改變，并不影響用戶使用到的外模式，只要調(diào)整它們之間的映射方式即可2007年度-教育部-IBM精品課程-南京大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系

48物理獨立性邏輯獨立性DISKFileAFileBNoNoNoYesNoYesNomajorAlgebraEdwardWhite5FrenchIIEdwardWhite5CalculusHarryBrown3FrenchIHarryBrown3AlgebraJohnSmith2CalculusAllanJones1FrenchIAllanJones1cnamefnamelnamesidStudents-Courses555-33443EdwardWhite5555-11222HarryBrown3555-43213JohnSmith2555-12342AllanJones1telephoneclassfnamelnamesidMW42-113Calculus108MW23-105Algebra105MW32-113FrenchII102MW22-104FrenchI101timecroomcnamecnoNo1083No1025No1055Yes1013No1052Yes1081No1011majorcnosidstudentscoursesenrollment數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)單線框—系統(tǒng)構(gòu)成，雙線框—內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實線—控制和數(shù)據(jù)流，虛線—數(shù)據(jù)流2/17/20248:16PMWebsoft,NanjingUniv.[]數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)定義語言命令圖右上方顯示為由DBA輸入由于這些命令能深深地影響數(shù)據(jù)庫，所以DBA必須具有特定的權(quán)限才能執(zhí)行模式修改命令模式修改數(shù)據(jù)定義語言由DDL處理器分析，并且傳給執(zhí)行引擎，然后執(zhí)行引擎再通過索引/文件/記錄管理器去修改元數(shù)據(jù)，也就是數(shù)據(jù)庫的模式信息2/17/20248:16PMWebsoft,NanjingUniv.[]數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢處理概述與DBMS交互最主要的工作是沿著圖左邊的路徑用戶或應(yīng)用程序使用數(shù)據(jù)操作語言啟動一些不影響數(shù)據(jù)庫模式的操作，但是這些操作可能會影響數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容（例如修改操作），或者是從數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)（例如查詢操作）查詢處理事務(wù)處理2/17/20248:16PMWebsoft,NanjingUniv.[]數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢處理查詢通過查詢編譯器完成語法分析和優(yōu)化編譯結(jié)果是查詢計劃或者由DBMS執(zhí)行并獲得查詢結(jié)果的操作序列執(zhí)行引擎向資源管理器發(fā)出一系列獲取小塊數(shù)據(jù)的請求典型的小塊數(shù)據(jù)關(guān)系是記錄或元祖資源管理器知道數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)文件的格式和記錄大小及索引文件等快速從數(shù)據(jù)文件中找到相應(yīng)數(shù)據(jù)元素數(shù)據(jù)請求又被傳送給緩沖區(qū)管理器從二級存儲器獲取數(shù)據(jù)送入主存緩沖區(qū)2/17/20248:16PMWebsoft,NanjingUniv.[]數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲器和緩沖區(qū)管理器存儲器管理器控制數(shù)據(jù)在磁盤上的位置存放和在磁盤與主存間的移動在一個簡單數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，存儲器管理器可以就是操作系統(tǒng)下的文件系統(tǒng)為提高效率，直接控制磁盤上的存儲緩沖區(qū)管理器把可用主存分割成緩沖區(qū)，緩沖區(qū)是包含若干個頁面的區(qū)域，其中可以傳輸磁盤塊所有需要從磁盤中獲取信息的DBMS組件，都或是直接或是通過執(zhí)行引擎的方式，與緩沖區(qū)和緩沖區(qū)管理器交互數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、日志記錄、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、索引2/17/20248:16PMWebsoft,NanjingUniv.[]數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)事務(wù)處理查詢或其他操作被組織成事務(wù)事務(wù)是必須原子性執(zhí)行的單位執(zhí)行中的事務(wù)之間還必須互相隔離任何一個查詢或修改操作本身就可以是一個事務(wù)事務(wù)的執(zhí)行必須持久，也就是說任何已完成事