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一些关于数据库知识的讨论1

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①数据结构:数据库系统实现了整体数据的结构,这是数据库的主要特征之一,也是数据库系统与文件系统之间的主要区别。这种结构化的结构意味着数据库中的数据不再仅仅是用于一个应用程序,而是整个系统。在数据库中,不仅数据是内部结构化的,而且整个结构化了,数据之间也存在联系。

②高数据共享,低冗余和易于扩展:由于数据不再是特定应用程序的数据,而是整个系统的数据,因此可以由不同用户和不同应用程序共享数据,从而减少数据冗余,节省存储空间,易于添加新的应用程序,使得数据库系统易于扩展。

③高度的数据独立性:数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性,数据库系统通过辅助映射实现这两种独立性。

④数据由数据库管理系统管理和控制:数据库提供数据控制功能的四个方面,即数据安全保护,数据完整性检查,并发控制和数据库恢复。

2.1。数据

描述事物的符号记录称为数据。

描述事物的符号可以是数字,也可以是文本,图形,图像,音频,视频等。数据有多种形式,它们都可以数字化并存储在计算机中。

数据的形式不能完全表达其内容,需要对其进行解释,并且数据与数据的解释是密不可分的。

数据解释是指对数据含义的解释。数据的含义称为数据的语义,而数据及其语义是密不可分的。没有语义的数据在数据技术领域没有意义。

记录是用于在计算机中表示和存储数据的格式或方法。

2.数据库(DB)

顾名思义,

数据库是数据仓库。只是该仓库位于计算机存储设备上,并且数据以某种格式存储。

人们收集并提取了应用程序所需的大量数据后,应将其保存以进行进一步处理并提取有用的信息。

如今,随着科学技术的飞速发展,人们的视野越来越广,数据量急剧增加。

现在,人们依靠计算机和数据库技术来科学地保存和管理大量复杂数据。

严格来说,数据库是可以由计算机上的长期存储有组织的共享的大量数据的集合,和可共享

数据库中的数据根据某些数据模型进行组织,描述和存储,具有较少的冗余,更高的数据独立性和易于扩展的功能,并且可以被各种用户共享。

一般来说,数据库数据具有永久存储,组织和共享的三个基本特征。

3.数据库管理系统(DBMS)

了解数据和数据库的概念。 下一个问题是如何科学地组织和存储数据以及如何有效地获取和维护数据。

-完成此任务是一个系统软件-数据库管理系统(例如:SQL Server 2008)

数据库管理系统是用户和操作系统之间的数据管理软件层。

与操作系统一样,数据库管理系统是计算机的基本软件,也是大型而复杂的软件系统。

其功能包括以下方面:

(1)数据定义功能数据定义语言(DDL)

(2)数据的组织,存储和管理

数据库管理系统应分类,存储和管理各种数据,包括数据字典,用户数据,数据访问路径等。

要确定什么文件结构访问方法在存储级别组织这些数据,如何实现数据之间的连接

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的访问,

提供多种访问方法(例如索引搜索,哈希搜索,顺序搜索等)以提高访问效率。

(3)数据操作功能数据操作语言(DML)查询,插入,删除和修改

(4)数据库的事务管理和操作管理

数据库管理系统在建立,运行和维护数据库期间进行统一管理和控制,以确保事务的正确运行,

确保数据安全性,完整性,多个用户并发使用数据以及故障后进行系统恢复。

(5)数据库的建立和维护功能

?数据库的创建和维护功能包括:数据库初始数据输入,转换功能,数据库转储,恢复功能,数据库

的重组功能,性能监视,分析功能等。这些功能通常由某些实用程序或管理工具来完成。

(6)其他功能

数据库管理系统和网络中其他软件系统的通信功能,

一个数据库管理系统和另一个数据库管理系统或文件系统的数据转换功能,

异构数据库之间的相互访问和互操作的功能。

数据库技术是根据数据管理任务的需要而产生的。数据处理是指收集,存储,处理和分发各种数据的一系列活动的总和。数据管理是指数据的分类,组织,编码,存储,检索和维护。这是数据处理的中心问题。

人们使用计算机来处理数据将近三十年。开发计算机的初衷是将其用于复杂的科学计算。随着计算机技术的发展,其应用已经远远超出了这个范围。在应用需求的驱动下,基于计算机软硬件的发展,数据管理技术经历了四个阶段:手工管理,文件系统,数据库系统和分布式数据库系统。计算机数据管理发展的四个阶段及其各自的特点。

第一阶段:人工管理阶段(1950年代中期之前)

手动管理阶段在1950年代之前,数据的组织和管理完全由程序员手动完成。硬件是:外部存储仅是纸带,卡片,磁带,而没有诸如磁盘之类的存储设备。该软件是:无操作系统,无软件来管理数据;数据处理方法是批处理。数据和应用程序之间的关系如图1-2所示。

?图1-2手动管理数据和程序之间的关系

功能:

(1)数据和程序不是独立的

一组数据对应于一组程序。这使得程序依赖于数据。如果更改了数据的类型,格式或数量,数据的访问方法,输入/输出方法等,则必须相应地修改程序。

(2)数据不能长时间保存

因为数据是面向应用程序的,所以一个程序中定义的数据不能被其他程序使用,因此,程序之间存在很多重复数据。

(3)没有软件可以管理系统中的数据

数据管理任务,包括存储结构,存储方法,输入和输出方法等,完全由计算机负责。这给应用程序设计人员带来了沉重的负担。

第二阶段:文件系统阶段(从50年代后期到1960年代中期和后期)

文件系统阶段是从1950年代末到1960年代中期,当时硬件已经可以直接访问存储设备,例如磁盘和鼓。对于软件,操作系统已经具有特殊的数据管理软件,通常称为文件系统;不仅可以进行批处理,还可以实时在线进行处理。文件系统具有诸如添加,删除和修改数据之类的操作,这使数据管理变得容易,并且数据可以重复使用。但是,现阶段仍然存在一些问题,例如大数据冗余和不良数据共享。

文件系统问题:

(1)数据冗余和数据不一致(数据冗余和不一致)

(2)数据访问困难(数据访问困难)

(3)数据隔离(数据隔离)

(4)诚信问题?

(5)原子性问题?

(6)并发问题(并发访问异常)?

(7)安全问题(Security Problems)?

图1-3文件系统数据与程序之间的关系

第三阶段:数据库系统阶段(从60年代后期到70年代后期)

在数据库系统阶段,为了解决多用户和多应用程序共享数据的需求并使数据尽可能多地服务于许多应用程序,一种特殊的软件统一数据管理系统,即数据库管理系统。

与手工管理和文件系统相比,数据库系统的特点主要有以下几个方面。 ?

(1)数据结构

数据结构是数据库和文件系统之间的根本区别。在文件系统中,相互独立的文件的记录是内部构造的。传统文件的最简单形式是具有相同长度和格式的记录的集合。

例如,有3个文件,书籍(总数,分类号,标题,作者,出版单位,单价);读者(借阅卡号,姓名,性别,单位,职务,地址);借阅(借阅卡号,总数,借阅日期,备注),要查找某人借书的书名,发行人和借书人的书名,必须编写一个非常简单的程序才能实现。数据库系统不仅代表属性之间的联系,而且代表实体之间的联系。只要定义了数据模型,就可以轻松地在线检查以上查询。

(2)高数据共享,低冗余和易于扩展

数据库系统从整体角度查看和描述数据。数据不再是应用程序的数据,而是整个系统的数据,因此数据可以由多个用户和多个应用程序共享和使用。数据共享可以大大减少数据冗余并节省存储空间。数据共享还可以避免数据之间的不兼容性和不一致。

所谓数据不一致是指同一数据的不同副本的不同值。使用手动管理或文件系统管理时,由于数据被重复存储,因此当不同的应用程序使用和修改不同的副本时,很容易导致数据不一致。数据库中的数据共享减少了由数据冗余引起的不一致。

因为数据是面向整个系统的,所以它是结构化的数据,不仅可以被多个应用程序共享和使用,而且还易于添加新的应用程序,这使得数据库系统灵活,易于扩展并且可以适应各种用户的要求。总体数据的各个子集可以用于不同的应用程序系统。当应用程序需求发生变化或增加时,只要再次选择不同的子集或可以添加一部分数据以满足新的需求即可。

(3)高度的数据独立性

数据独立性是数据库领域中的一个常用术语,包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

物理独立性意味着用户的应用程序独立于磁盘上数据库中存储的数据。

逻辑独立性意味着用户的应用程序和数据库的逻辑结构彼此独立,即数据的逻辑结构已更改,并且用户程序也可以保持不变。

数据和程序的独立性将数据的定义与程序分开,并且DBMS负责数据访问,这简化了应用程序的准备,并大大减少了应用程序的维护和修改。

(4)数据由DBMS管理和控制

数据库共享是并发(Concurrency)共享,也就是说,多个用户可以同时访问数据库中的数据,甚至可以访问数据库中的相同数据。

图1-4数据库系统数据与程序之间的关系

第四阶段:分布式数据库系统阶段(1970年代后期之后)

分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术相结合的产物,商业产品出现在1980年代中期。分布式数据库是逻辑上统一且地理分布的数据集合。它是计算机网络环境中各个节点的本地数据库的逻辑集合。它还由分布式数据库管理系统控制和管理。

它的主要优点是:

(1)地方自治

网络上每个节点的数据库系统具有独立处理本地事物(最大的两个)的能力,并且每个本地节点也可以相互访问并有效地与更复杂的事物进行协作。因此,分布式数据库系统特别适合于部门分布在地理位置上的组织。例如,银行,机票预订,公司管理等。

(2)可靠性和可用性

分布式系统比集中式系统具有更高的可靠性,并且在单个节点或单个通信链路发生故障的情况下可以继续工作。只要在可用节点上有数据备份,本地系统的故障就不会导致整个系统停止或崩溃。可以看出,支持一定程度的数据冗余是充分发挥分布式数据库系统优势的先决条件之一。

(3)效率和灵活性?

分布式系统可分配工作负载并减轻单台计算机容量的压力。数据可以存储在附近的公共节点上。如果此节点的数据子集包含所有要查询的内容,那么与集中式数据库相比,在完整集上进行搜索显然可以节省时间。

该系统易于扩展。例如,如果某个单位需要添加新的组织,则可以扩展分布式数据库系统,而对现有系统的影响较小。因此,与集中式系统相比,扩展系统规模更为方便,经济和灵活。

图1-5分布式数据库系统

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