數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要特點和層次結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要特點和層次結(jié)構(gòu)胡經(jīng)國本文作者的話本文是根據(jù)有關(guān)文獻和資料編寫的漫話云計算系列文稿之一。以此作為 云計算學習筆錄，供云計算業(yè)外讀者進一步學習和研究參考。希望能夠得到大 家的指教和喜歡！下面是正文一、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要特點1采用復雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)冗余小，易擴充, 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享鏈接：數(shù)據(jù)冗余在一個數(shù)據(jù)集合中，重復的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余是數(shù)據(jù)之間的重 復，也可以說是同一數(shù)據(jù)存儲在不同數(shù)據(jù)文件中的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)庫的基本特點之 一是數(shù)據(jù)冗余小、易于擴充。數(shù)據(jù)冗余是指在兩個或更多文件中重復出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。例如，職工的信息可 能同時在人事部文件、銷售部文件和財務(wù)部文件中存在。它

2、可能產(chǎn)生的后果 有：數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)不一致性和影響數(shù)據(jù)的完整性。2、具有較高的數(shù)據(jù)和程序獨立性，數(shù)據(jù)獨立性包括物理獨立性 和邏輯獨立性鏈接：數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個最重要的目標之一。它能使數(shù)據(jù)獨立于應(yīng) 用程序。數(shù)據(jù)獨立性包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性。物理獨立性，是指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是相 互獨立的。也就是說，數(shù)據(jù)在磁盤上怎樣存儲由DBMS管理，用戶的應(yīng)用程序不需要了解；應(yīng)用程序要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。這樣，當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變邏輯獨立性，是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。也 就是說，當數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，用戶的

3、應(yīng)用程序也可以不改變。3、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口鏈接：用戶接口用戶接口( User In terface， UI)，是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換 的媒介。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受的形式之間的轉(zhuǎn)換。通常指軟 件接口，一般有命令接口、程序接口、圖形接口三種。凡參與人類與機械的信 息交流的領(lǐng)域都存在著用戶接口。4、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供4個方面的數(shù)據(jù)控制功能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供4個方面的數(shù)據(jù)控制功能，分別是：并發(fā)控制、恢復、完 整性和安全性。數(shù)據(jù)庫中各個應(yīng)用程序所使用的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)定， 按照一定的數(shù)據(jù)模型組織和建立，由系統(tǒng)統(tǒng)一管理和集中控制。5、增加了系統(tǒng)的靈活性二、數(shù)據(jù)庫

4、管理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)根據(jù)處理對象的不同，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)由高級到低級依次為： 應(yīng)用層、語言翻譯處理層、數(shù)據(jù)存取層、數(shù)據(jù)存儲層、操作系統(tǒng)。1應(yīng)用層應(yīng)用層是DBMS與終端用戶和應(yīng)用程序的界面層，處理的對象是各種各樣 的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。鏈接：數(shù)據(jù)庫應(yīng)用隨著信息時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫也相應(yīng)產(chǎn)生了一些新的應(yīng)用領(lǐng)域。主要表現(xiàn) 在以下6個方面。 、多媒體數(shù)據(jù)庫這類數(shù)據(jù)庫主要存儲與多媒體相關(guān)的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像和視頻等數(shù)據(jù)。 多媒體數(shù)據(jù)最大的特點是數(shù)據(jù)連續(xù)，而且數(shù)據(jù)量比較大，存儲需要的空間較 大。 、移動數(shù)據(jù)庫這類數(shù)據(jù)庫是在移動計算機系統(tǒng)上發(fā)展起來的，如筆記本電腦、掌上電腦 等。該數(shù)據(jù)庫最大的特點是通過無線數(shù)字通

5、信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。移動?shù)據(jù)庫可以隨 時隨地地獲取和訪問數(shù)據(jù)，為一些商務(wù)應(yīng)用和一些緊急情況帶來了很大的便 利。 空間數(shù)據(jù)庫這類數(shù)據(jù)庫目前發(fā)展比較迅速。它主要包括地理信息數(shù)據(jù)庫（又稱為地理信息系統(tǒng)，即GIS）和計算機輔助設(shè)計（CAD）數(shù)據(jù)庫。其中，地理信息數(shù)據(jù)庫一 般存儲與地圖相關(guān)的信息數(shù)據(jù)；計算機輔助設(shè)計數(shù)據(jù)庫一般是存儲設(shè)計信息的 空間數(shù)據(jù)庫，如機械、集成電路以及電子設(shè)備設(shè)計圖等。 、信息檢索系統(tǒng)信息檢索就是根據(jù)用戶輸入的信息，從數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)的文檔或信息， 并把查找的信息反饋給用戶。信息檢索領(lǐng)域和數(shù)據(jù)庫是同步發(fā)展的。它是一種 典型的聯(lián)機文檔管理系統(tǒng)或者聯(lián)機圖書目錄。 、分布式信息檢索這類數(shù)據(jù)庫是

6、隨著In ternet的發(fā)展而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫。它一般用于因特網(wǎng)及遠 距離計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。特別是隨著電子商務(wù)的發(fā)展，這類數(shù)據(jù)庫發(fā)展更加迅 猛。許多網(wǎng)絡(luò)用戶（如個人、公司或企業(yè)等）在自己的計算機中存儲信息，同時 希望通過網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)送電子郵件、文件傳輸、遠程登錄方式和別人共享這些信 息。分布式信息檢索滿足了這一要求。 、專家決策系統(tǒng)專家決策系統(tǒng)也是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的一部分。由于越來越多的數(shù)據(jù)可以聯(lián)機獲 取，特別是企業(yè)通過這些數(shù)據(jù)可以對企業(yè)的發(fā)展作出更好的決策，以使企業(yè)更 好地運行。由于人工智能的發(fā)展，使得專家決策系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。2、語言翻譯處理層語言翻譯處理層是對數(shù)據(jù)庫語言的各類語句進行語法分析、視圖

7、轉(zhuǎn)換、授 權(quán)檢查、完整性檢查等。鏈接：視圖數(shù)據(jù)庫中的視圖是一個虛擬表，其內(nèi)容由查詢定義。同真實的表一樣，視 圖包含一系列帶有名稱的列和行數(shù)據(jù)。但是，視圖并不在數(shù)據(jù)庫中以存儲的數(shù) 據(jù)值集形式存在。行和列數(shù)據(jù)來自由定義視圖的查詢所引用的表，并且在引用 視圖時動態(tài)生成。3、數(shù)據(jù)存取層數(shù)據(jù)存取層處理的對象是單個元組 （就是表中的一行）。它將上層的集合操 作轉(zhuǎn)換為單記錄操作。鏈接：集合操作集合操作是為了將兩個或多個結(jié)果集進行組合。集合操作對結(jié)果集是有限 制的：、結(jié)果集返回的列數(shù)要一樣；、沒列對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型不要求完全一 樣，但需要相互兼容。4、數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)存儲層處理的對象是數(shù)據(jù)頁和系統(tǒng)緩沖區(qū)鏈接：數(shù)據(jù)頁

8、SQL Server （Microsoft公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)） 的MDF（ Mirror Disc File,鏡像盤文件）是光盤鏡像文件的一種，是呈頁式存儲格局的文件。這 種文件被劃分成若干數(shù)據(jù)頁。數(shù)據(jù)頁是包含所有非文本或圖像的數(shù)據(jù)的構(gòu)造。就像應(yīng)用SQL Server中的其余類型的頁面一樣，數(shù)據(jù)頁是數(shù)據(jù)文件中的最小存 儲單元，數(shù)據(jù)頁具有8KB （或8192字節(jié)）的固定大小。它們由以下三個重要部 分組成：頁面題目、數(shù)據(jù)行和行偏移量數(shù)組。在SQL Server中，數(shù)據(jù)頁的大小是8KB，數(shù)據(jù)庫表有1000行數(shù)據(jù)，每行需 要5000字節(jié)空間。鏈接：系統(tǒng)緩沖區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)是一個很有用的區(qū)域。這個特殊的區(qū)域是用來存儲瀏覽網(wǎng)頁時 的臨時文件的。5、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是DBMS （數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)提供的存取原語和 基本的存取方法，通常是作為操