數(shù)據(jù)庫歷史,未來及應(yīng)用.ppt

數(shù)據(jù)庫歷史、未來及應(yīng)用,資料來源：/sc/ - 8k /yangdy/computer/DataBase/paper2.htm - 9k,概要,1.數(shù)據(jù)庫的歷史 2.數(shù)據(jù)庫的發(fā)展 3.數(shù)據(jù)庫的未來,數(shù)據(jù)庫的歷史,數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。因此，對數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展階段的劃分應(yīng)該以數(shù)據(jù)模型的發(fā)展演變作為主要依據(jù)和標(biāo)志?？傮w說來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)從開始到現(xiàn)在一共經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一代是網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第二代是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第三代是以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型為主要特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。,數(shù)據(jù)庫的歷史,第一代包括網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是因為它們的數(shù)據(jù)模型雖然分別為層次和網(wǎng)狀模型，但實質(zhì)上層次模型只是網(wǎng)狀模型的特例而已。這二者都是格式化數(shù)據(jù)模型，都是在60年代后期研究和開發(fā)的，不論是體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫語言，還是數(shù)據(jù)的存儲管理，都具有共同特征，所以它們應(yīng)該劃分為一代。,數(shù)據(jù)庫的歷史,第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型不僅具有簡單、清晰的優(yōu)點，而且有關(guān)系代數(shù)作為語言模型，有關(guān)系數(shù)據(jù)理論作為理論基礎(chǔ)。因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫具有形式基礎(chǔ)好、數(shù)據(jù)獨立性強(qiáng)、數(shù)據(jù)庫語言非過程化等特點，這些特點是數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展到了第二代的顯著標(biāo)志。雖然關(guān)系數(shù)據(jù)模型描述了現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和一些重要的相互聯(lián)系，但是仍然不足以抓住和表達(dá)數(shù)據(jù)對象所具有的豐富而重要的語義，因而它屬于語法模型。,數(shù)據(jù)庫的歷史,第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征是數(shù)據(jù)模型更加豐富，數(shù)據(jù)管理功能更為強(qiáng)大，能夠支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以支持的新的應(yīng)用需求。,數(shù)據(jù)庫的未來,從最早用文件系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)算起，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展已經(jīng)有 50 多年了，其間經(jīng)歷了 20 世紀(jì) 60 年代的層次數(shù)據(jù)庫（IBM 的 IMS）和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫（GE 的 IDS）的并存，70 年代80 年代關(guān)系數(shù)據(jù)庫的異軍突起，90 年代對象技術(shù)的影響。50 年后，關(guān)系數(shù)據(jù)庫依然處于主流地位。在關(guān)系技術(shù)之后，在新形勢下，數(shù)據(jù)庫應(yīng)該如何發(fā)展？又有哪些重要的趨勢呢？最近，Software Development雜志舉辦了一次專家論壇，討論數(shù)據(jù)庫的未來。論壇由咨詢師和作家，Dr. Dobbs JournalXML 與 Web Services 技術(shù)頻道的編輯 Ken North 主持，與會的有六位大師：Rick Cattell， Don Chamberlin ，Daniela Florescu，Jim Gray，和 Jim Melton。,數(shù)據(jù)庫的未來,討論首先從回顧歷史開始。North 回憶起當(dāng)年一輛 IBM 1410 計算機(jī)的價格抵得上 300 輛野馬跑車，而現(xiàn)在一臺雙 CPU 帶 RAID 的服務(wù)器，價格還不到一輛野馬跑車的 10%，大家都笑起來。相對硬件的發(fā)展速度而言，數(shù)據(jù)庫的功能似乎進(jìn)展得還不夠快。毋庸置疑，今天，信息的存儲、組織、管理和訪問，依然是計算機(jī)技術(shù)最重要的領(lǐng)域之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)、電子商務(wù)尤其是 Internet 的迅猛發(fā)展，信息的來源、數(shù)量、形式和使用方式都發(fā)生了很大變化，使傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫面臨著巨大挑戰(zhàn)。各位大師面向未來展望了各種重要的趨勢。,數(shù)據(jù)庫的未來,Jim Gray 認(rèn)為：“如今，普通使用者也開始有了在桌面電腦上方便地存儲和訪問任何形式海量信息的需要，比如自己喜歡的一首歌曲、家里拍的一段視頻、一幅掃描的圖片，這些現(xiàn)在非得保存為文件的東西，就需要能夠直接存入數(shù)據(jù)庫。而檢索時，既可以通過一些標(biāo)識文字，也可以通過樂符查詢、人臉識別、甚至是 OCR（光學(xué)字符識別）等等更自然的方式。微軟目前有 3000 人的開發(fā)團(tuán)隊，正在致力于將所有這些集成在桌面操作系統(tǒng)中。我的小組里，有三個人在開發(fā)類似的但是相對廉價的版本。所以，這樣的夢想可能不久后就會變成現(xiàn)實。當(dāng)然，整個過程難度很大。“,數(shù)據(jù)庫的未來,“這的確是一個大趨勢，“Jim Melton 表示同意?！笆聦嵣希瓦^去數(shù)據(jù)庫處理的結(jié)構(gòu)化信息不同，我們今天首先要解決的是如何處理復(fù)雜類型的數(shù)據(jù)：文本、時間性、空間性、聲音、圖形和視頻數(shù)據(jù)等等。最有效的方式，顯然是數(shù)據(jù)庫本身就支持它們，將它們作為內(nèi)置數(shù)據(jù)類型中的一等公民?！?數(shù)據(jù)庫的未來,來自對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)陣營的代表人物 Rick Cattell 三句不離本行：“對象數(shù)據(jù)庫或者對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫已經(jīng)很好地實現(xiàn)了對這些擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型的支持。目前的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)同時支持對文本和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的查詢了，但是在同時支持信息檢索的概率推理方面還有差距?！八€談到了數(shù)據(jù)庫中對編程的支持，畢竟他是 Sun公 司 J2EE 的技術(shù)掌門人，是 JDBC、JDO 背后的力量?！皵?shù)據(jù)庫如今已經(jīng)加入了用戶定義過程的功能，允許添加帶有一定行為的數(shù)據(jù)類型。但是，過程以及其他可執(zhí)行代碼實現(xiàn)方式比如觸發(fā)器，都還只是數(shù)據(jù)庫中的二等公民，這一點需要做出改變。“,數(shù)據(jù)庫的未來,而來自 BEA 的 Florescu 則提到了目前比較熱門的傳感器網(wǎng)絡(luò)計劃，將在很大的地理范圍內(nèi)部署巨量節(jié)點的傳感器，監(jiān)控一定區(qū)域內(nèi)各種物體的狀態(tài)和位置。這個項目本身蘊(yùn)含著巨大的潛力，有可能掀開軍事情報和指揮、環(huán)境監(jiān)測、資源勘察、氣象預(yù)報、交通控制等等領(lǐng)域的新篇章，甚至改變我們的日常生活：如果家里的每個物體上都有一個傳感器的話，找不到或者丟失東西，都將成為歷史。這對數(shù)據(jù)庫技術(shù)當(dāng)然提出了極高要求。想象一下，成千上萬，甚至數(shù)以十萬、百萬計的傳感器實時發(fā)送的流信息，該是何等景象？,數(shù)據(jù)庫的未來,對于 P2P 計算能否取代客戶端- 服務(wù)器模型成為主要數(shù)據(jù)庫存儲方案，專家們?nèi)〉昧艘恢?。Chamberlin 說: “P2P 可能更適用于更新較少的應(yīng)用場合?！岸?Jim Gray 認(rèn)為，如果沒有任何網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的話，P2P 模式才是有可能的，因為它需要大量的數(shù)據(jù)傳輸。他們對所謂元組空間（tuple space）計算模型都給予了負(fù)面評價。,數(shù)據(jù)庫的未來,在 Jim Gray 看來，缺乏元數(shù)據(jù)是目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)無法解決 Web 中問題的主要原因。舉例來說，尋找滿足某種條件的一張照片或者一段音樂，就目前而言，是難以解決的。,數(shù)據(jù)庫的未來,當(dāng)聽到有人問及“如何在文檔中進(jìn)行查詢“時，Don Chamberlin 當(dāng)仁不讓地接過了話筒。他比較了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和 Web 上非結(jié)構(gòu)化或者半結(jié)構(gòu)化、異構(gòu)、稀疏型的數(shù)據(jù)。他說：“自從上世紀(jì) 90 年代以來，似乎一夜之間，所有計算機(jī)都連接起來了，信息空前激增。但是這些突然出現(xiàn)的信息并不都是由行和列組成的，有跟順序無關(guān)的，還有流式數(shù)據(jù)比如股票行情報告系統(tǒng)?！坝兄鴶?shù)據(jù)庫查詢和文檔處理兩方面背景的 Chamberlin 深信，XML 在未來的數(shù)據(jù)庫中將處于中心地位：“XML 將成為文檔交換的主要格式。,數(shù)據(jù)庫的未來,它是靈活的，而且能夠自我描述。許多程序都需要用交換數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行查詢。其他數(shù)據(jù)都將映射為 XML，通過接口與外界聯(lián)系。但是關(guān)系數(shù)據(jù)庫和 SQL 不會退出歷史舞臺，因為它們在數(shù)據(jù)的無關(guān)性方面，在處理關(guān)系上有著天然的優(yōu)勢?！爱?dāng)然，Chamberlin 也承認(rèn)：“還有許多工作要做。比如更新和事務(wù)處理問題、XML 數(shù)據(jù)的索引問題就需要認(rèn)真解決，這也是 W3C XQuery 工作組目前的重點。我們必須像多年來開發(fā)關(guān)系數(shù)據(jù)庫那樣，圍繞 XML 構(gòu)建健全的基礎(chǔ)設(shè)施?！?數(shù)據(jù)庫的未來,對于數(shù)據(jù)庫未來的發(fā)展方向，Cattel 顯然有不同的看法：“我可不認(rèn)為純 XML 數(shù)據(jù)庫會有美好的未來。人們難道會完全用 XML 格式來存儲和查詢數(shù)據(jù)嗎？性能肯定是大問題！我在 10 年前就站到了另一邊，贊成通過面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決問題，實際上目前的主流廠商，都已經(jīng)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中很好地支持了對象?；ゲ僮餍院图嫒菪援?dāng)然重要，XML 作為通用的數(shù)據(jù)交換模型，因為它的可擴(kuò)展性，可能會非常適用于各種特殊目的的專門市場，但是絕不會替代關(guān)系數(shù)據(jù)庫。“,數(shù)據(jù)庫的未來,而作為 Chamberlin 的親密戰(zhàn)友和 XML 查詢引擎方面的專家， Daniella Florescu 表明了自己對于 XML 數(shù)據(jù)庫的信心：“我認(rèn)為 XML 查詢的優(yōu)化潛力是很大的，其性能完全有可能超過 SQL。目前，在 XML 元素、Java 對象和數(shù)據(jù)庫表行之間進(jìn)行數(shù)據(jù)編組（marshalling）和解組是性能的瓶頸所在，這也就是所謂Web 服務(wù)阻抗。憑我的經(jīng)驗，我相信未來如果直接用 XML 編程，就可以克服這種問題?！岸潭痰?1 個小時時間，當(dāng)然不可能將數(shù)據(jù)庫未來的發(fā)展完全涵蓋，但是與會者都從中受益匪淺。類似的討論會，今年 3 月份舉行的 SD 大會上還會舉行，讓我們翹首關(guān)注吧。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域向更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，隨著移動通信技術(shù)的進(jìn)步和人們對移動數(shù)據(jù)處理和管理需求的不斷提高，與各種智能設(shè)備緊密結(jié)合的嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、軍事領(lǐng)域、民用部門等各方面的重視。人們將發(fā)現(xiàn)，不久的將來嵌入式移動數(shù)據(jù)庫將無處不在。人們希望隨時隨地存取任意數(shù)據(jù)信息的愿望終將成為現(xiàn)實。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,由于計算環(huán)境的變化，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫極為引人注目的特征就是：無處不在。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,應(yīng)用現(xiàn)狀 從計算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展的歷史來看，計算機(jī)技術(shù)，尤其是數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的原動力主要來自兩個方面，即：不斷發(fā)展擴(kuò)大的應(yīng)用需求和其它支撐技術(shù)的發(fā)展。嵌入式移動數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的研究在繼續(xù)深入發(fā)展的同時，也已經(jīng)進(jìn)入了實用化和產(chǎn)品化的階段。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,縱觀目前國際、國內(nèi)嵌入式數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用情況，嵌入式數(shù)據(jù)庫或移動式數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用處于一個“百花齊放、百家爭鳴”的狀態(tài)。也就是說，目前基于嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的市場需求已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展的階段。但應(yīng)用需求多種多樣，計算平臺也是各有特色，還沒有任何一家廠商能夠做到一統(tǒng)天下，整個市場的需求空間仍然很大。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,兩種應(yīng)用 基于嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用可劃分為水平應(yīng)用和垂直應(yīng)用。所謂水平應(yīng)用，是指應(yīng)用方案能夠用于多種不同行業(yè)，只需要極少的定制工作；而垂直應(yīng)用則針對特定行業(yè)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)處理具有獨特性。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,（一）水平應(yīng)用 這類應(yīng)用可用于不同的領(lǐng)域，應(yīng)用核心不需要修改，只需對應(yīng)用的前端或后端進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩ㄖ啤?數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,1.數(shù)據(jù)庫信息存取 移動用戶通過前端嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用工具，直接向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提交查詢，將檢索到的結(jié)果緩存或復(fù)制到嵌入式數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行本地管理。這些前端工具可能進(jìn)行一定的定制，后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器也可能作一些修改。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,2.場地內(nèi)或場地間的移動應(yīng)用 應(yīng)用中的移動用戶在某個或某幾個場地內(nèi)移動，同時保持與基地服務(wù)器的聯(lián)系，這種典型應(yīng)用有存貨清單和制造公司的車間管理等。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,3.基于GPS和GLS的應(yīng)用 這類應(yīng)用通過地球同步通訊衛(wèi)星（GPS類）傳送地圖信息或位置信息，或者通過發(fā)射器的信號廣播（GLS類）來發(fā)送位置信息，各種位置信息、環(huán)境信息以及其它的輔助資料可以保留在嵌入式數(shù)據(jù)庫中。例如GIS系統(tǒng)（Geographic Information System）通過獲取指定地點的地圖信息來指導(dǎo)工作，該系統(tǒng)可以應(yīng)用到自然資源和環(huán)境控制中。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,4.現(xiàn)場審計和檢查 移動用戶是具有一定審計、檢查、監(jiān)督等權(quán)利的檢查人員，在處理過程中要連接到受檢查者的信息數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行必要的更新，同時更新被檢查者的嵌入式數(shù)據(jù)庫。例如：出租車檢查、財務(wù)審計、施工監(jiān)督、車輛保險協(xié)調(diào)等。 上面所列舉的應(yīng)用都具有較大的通用性，每一類都可以向不同的行業(yè)擴(kuò)展。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,（二）垂直應(yīng)用 與水平應(yīng)用相比，垂直型應(yīng)用具有明顯的行業(yè)特殊性，不同領(lǐng)域的應(yīng)用之間差別較大，結(jié)果表示和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的管理也有很大不同。主要涉及保險、銀行業(yè)、航班信息、政府部門等具體的行業(yè)領(lǐng)域。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,1.金融行業(yè)的應(yīng)用 主要涉及保險業(yè)、銀行業(yè)、股票交易等。如保險業(yè)業(yè)務(wù)員將客戶在多個賬戶中的信息進(jìn)行匯總，并在必要時給出某種形式的報告?；谡粕想娔X或其它移動設(shè)備上的嵌入式數(shù)據(jù)庫所建立的移動應(yīng)用能夠很好地滿足應(yīng)用的需求。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,2.零售業(yè)和分銷行業(yè)應(yīng)用 手工操作或固定的POS銷售，已經(jīng)發(fā)展為無線網(wǎng)絡(luò)中基于嵌入式數(shù)據(jù)庫的移動電子存單管理和無線POS系統(tǒng)。另外，支持無線Modem的移動自動售貨機(jī)可以支持信用卡支付，以無線通訊方式實時進(jìn)行注冊、驗證，完成交易處理。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,3.衛(wèi)生保健應(yīng)用 這類應(yīng)用包括遠(yuǎn)程會診、緊急醫(yī)療服務(wù)、現(xiàn)場醫(yī)療數(shù)據(jù)收集等。醫(yī)生通過無線網(wǎng)絡(luò)，可以在任何地方提取病人病歷，研究疾病，制定處方。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,4.法律和公共安全 移動用戶的可移動性在案犯追捕中具有明顯的優(yōu)點。警務(wù)人員的移動設(shè)備的嵌入式數(shù)據(jù)庫中保留一定的案犯信息，可以隨時檢索疑犯信息。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,5.運(yùn)輸業(yè) 使用移動計算技術(shù)可以降低送貨/裝貨的成本，通過GIS實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和規(guī)劃。運(yùn)輸工具上安裝定制的微型計算機(jī)，可以接入所在地區(qū)的服務(wù)器，并在計算機(jī)中保存交通信息數(shù)據(jù)庫，來指導(dǎo)司機(jī)的決定。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,此外，還有其它一些專門的移動應(yīng)用，如航空、鐵路、服務(wù)等行業(yè)，它們都要求提供方便、快捷的服務(wù)。而自動交通稅收、自動儀表信息收集和電子地圖等應(yīng)用更具有明顯的行業(yè)特殊性。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,基本架構(gòu) 在基于嵌入式數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用解決方案中，嵌入式應(yīng)用是直接使用嵌入式數(shù)據(jù)庫的第一級應(yīng)用。在目前各種應(yīng)用解決方案中，基本上都采用了如圖1所示的體系結(jié)構(gòu)。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,在這個嵌入式架構(gòu)中，嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠和嵌入式操作系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，為應(yīng)用開發(fā)人員提供有效的本地數(shù)據(jù)管理手段，同時提供各種定制條件和方法。,數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用,目前，各種