數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展方向

1、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展方向李安渝、杜小勇2002-12-19中國計算機(jī)報數(shù)據(jù)庫（Databases,簡稱DB）是指長期保存在計算機(jī)的存儲設(shè)備上、并按照某種模型組織起來的、可以被各種用戶或應(yīng)用共享的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystems,簡稱DBMS）是指提供各種數(shù)據(jù)管理服務(wù)的計算機(jī)軟件系統(tǒng)，這種服務(wù)包括數(shù)據(jù)對象定義、數(shù)據(jù)存儲與備份、數(shù)據(jù)訪問與更新、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)安全保護(hù)、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理以及數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)等。由于企業(yè)信息化的目的就是要以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，對伴隨著企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營過程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、加工、管理和利用，以改善企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的整體效

2、率，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。所以，數(shù)據(jù)庫是企業(yè)信息化不可缺少的工具，是絕大部分企業(yè)信息系統(tǒng)的核心。本文僅對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及一些重要的發(fā)展方向作一簡要綜述，并不具體對一些技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行深入探討，每一個方向的研究課題都可以充分地展開。主流產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展演變，已經(jīng)取得了輝煌的成就，發(fā)展成了一門內(nèi)容豐富的學(xué)科，形成了總量達(dá)數(shù)百億美元的一個軟件產(chǎn)業(yè)。根據(jù)GartnerDataquest公司的調(diào)查，2000年國際數(shù)據(jù)庫市場銷售總額達(dá)88億美元，比1999年增長10%。根據(jù)CCID的報告，2000年的中國數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)市場銷售總額達(dá)24.8億元，比1999年增長了41.7%

3、,占軟件市場總銷售額的10.8%。可見，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)發(fā)展成為一個規(guī)模巨大、增長迅速的市場。目前，市場上具有代表性的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品包括Oracle公司的Oracle、IBM公司的DB2以及微軟的SQLServer等。在一定意義上，這些產(chǎn)品的特征反映了當(dāng)前數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)界的最高水平和發(fā)展趨勢。因此，分析這些主流產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀，是我們了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的一個重要方面。關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)仍然是主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代、經(jīng)過80年代的發(fā)展到90年代已經(jīng)比較成熟，在90年代初期曾一度受到面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的巨大挑戰(zhàn)，但是市場最后還是選擇了關(guān)系數(shù)據(jù)庫。無論是Oracle公司的Oracle9i、IBM公司的DB

4、2、還是微軟的SQLServer等都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。GartnerDataquest的報告顯示關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）的市場份額最大，2000年RDBMS的市場份額占整個數(shù)據(jù)庫市場的80%,這個比例比1999年增長了15%。這組數(shù)據(jù)充分說明RDBMS仍然是當(dāng)今最為流行的數(shù)據(jù)庫軟件。當(dāng)前，由于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的興起，XML格式的數(shù)據(jù)的大量出現(xiàn)，學(xué)術(shù)界有一部分學(xué)者認(rèn)為下一代數(shù)據(jù)庫將是支持XML模型的新型的數(shù)據(jù)庫。作者對此持否定態(tài)度，認(rèn)為關(guān)系技術(shù)仍然是主流，無論是多媒體內(nèi)容管理、XML數(shù)據(jù)支持、還是復(fù)雜對象支持等都將是在關(guān)系系統(tǒng)內(nèi)核技術(shù)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展。產(chǎn)品形成系列化一方面，Web和數(shù)據(jù)倉庫等應(yīng)用的興

5、起，數(shù)據(jù)的絕對量在以驚人的速度迅速膨脹；另一方面，移動和嵌入式應(yīng)用快速增長。針對市場的不同需求，數(shù)據(jù)庫正在朝系列化方向發(fā)展。例如舊M公司的DB2通用數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品包括了從高端的企業(yè)級并行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，到移動端產(chǎn)品DB2Everywhere的一整套系列。從支持平臺看，今天的DB2已經(jīng)不再是大型機(jī)上的專有產(chǎn)品，它支持目前主流的各種平臺，包括Linux和WindowsNT。此外，它還有各種中間件產(chǎn)品，如DB2Connect>DB2Datajointer、DB2Replication等，構(gòu)成了一個龐大的數(shù)據(jù)庫家族。支持各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。支持Internet（甚

6、至于MobileInternet）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要方面。例如，Oracle公司從8版起全面支持互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的代表。微軟公司更是將SQLServer作為其整個.NET計劃中的一個重要的成分。對于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，由于用戶數(shù)量是無法事先預(yù)測的，這就要求數(shù)據(jù)庫相比以前擁有能處理更大量的數(shù)據(jù)以及為更多的用戶提供服務(wù)的能力，也就是要擁有良好的可伸縮性及高可用性。此外，互聯(lián)網(wǎng)提供大量以XML格式數(shù)據(jù)為特征的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，支持這種類型的數(shù)據(jù)的存儲、共享、管理、檢索等也是各數(shù)據(jù)庫廠商的發(fā)展方向。向智能化集成化方向擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)的廣泛使用為企業(yè)和組織收集并積累了大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)豐富知識

7、貧乏的現(xiàn)實直接導(dǎo)致了聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）、數(shù)據(jù)倉庫（DataWarehousing）和數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）等技術(shù)的出現(xiàn)，促使數(shù)據(jù)庫向智能化方向發(fā)展。同時企業(yè)應(yīng)用越來越復(fù)雜，會涉及到應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、其它數(shù)據(jù)庫、舊系統(tǒng)中的應(yīng)用以及第三方軟件等，數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品與這些軟件是否具有良好集成性往往關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能。Oracle公司的Oracle9i產(chǎn)品包括了OLAP、數(shù)據(jù)挖掘、ETL工具等一套完整的BI（商業(yè)智能）支持平臺，中間件產(chǎn)品與其核心數(shù)據(jù)庫具有緊密集成的特性，OracleApplicationServer增加的一項關(guān)鍵功能是高速緩存特性，該特性可以將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫卸載到應(yīng)用

8、服務(wù)器，加速Web用戶對數(shù)據(jù)的訪問速度。舊M公司也把BI套件作為其數(shù)據(jù)庫的一個重點來發(fā)展。微軟認(rèn)為商務(wù)智能將是其下一代主要的利潤點。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)、計算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，這三者推動著數(shù)據(jù)庫技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。數(shù)據(jù)庫要管理的數(shù)據(jù)的復(fù)雜度和數(shù)據(jù)量都在迅速增長；計算機(jī)硬件平臺的發(fā)展仍然實踐著摩爾定律；數(shù)據(jù)庫應(yīng)用迅速向深度、廣度擴(kuò)展。尤其是互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，極大地改變了數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用環(huán)境，向數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域提出了前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)。這些因素的變化推動著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了一批新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如Web數(shù)據(jù)庫技術(shù)、并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫與聯(lián)機(jī)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與商務(wù)智能技術(shù)、內(nèi)容管理技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理

9、技術(shù)等。限于篇幅，本文不可能逐一去展開來闡述這些方面的變化，只是從這些變化中歸納出數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出的突出特點°四高”即DBMS具有高可靠性、高性能、高可伸縮性和高安全性。數(shù)據(jù)庫是企業(yè)信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，其可靠性和性能是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人非常關(guān)心的問題。因為，一旦宕機(jī)會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)鸱傻募m紛。最典型的例子就是證券交易系統(tǒng)，如果在一個行情來臨的時候，由于交易量的猛增，造成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的處理能力不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)崩潰，將會給證券公司和股民造成巨大的損失。在我國計算機(jī)應(yīng)用的早期，由于計算機(jī)系統(tǒng)還不是企業(yè)運(yùn)營必要的成分，人們對數(shù)據(jù)庫的重要性認(rèn)識不足，而且為了經(jīng)費(fèi)上的節(jié)約常

10、常采用一些低層次的數(shù)據(jù)管理軟件，如dBASE等，或者盜版的軟件。但是，隨著信息化進(jìn)程的深化，計算機(jī)系統(tǒng)越來越成為企業(yè)運(yùn)營的不可缺少的部分，這時，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效是必要的條件。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下還要考慮支持幾千或上萬個用戶同時存取和7x24小時不間斷運(yùn)行的要求，提供聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)備份、容錯、容災(zāi)以及信息安全措施等。事實上，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效也是技術(shù)上長久不衰的追求。此外，從企業(yè)信息系統(tǒng)發(fā)展的角度上看，一個系統(tǒng)的可擴(kuò)展能力也是非常重要的。由于業(yè)務(wù)的擴(kuò)大，原來的系統(tǒng)規(guī)模和能力已經(jīng)不再適應(yīng)新的要求的時候，不是重新更換更高檔次的機(jī)器，而是在原有的基礎(chǔ)上增加新的設(shè)備，如處理器、存儲器等，從而達(dá)到分散負(fù)載的

11、目的。數(shù)據(jù)的安全性是另一個重要的課題，普通的基于授權(quán)的機(jī)制已經(jīng)不能滿足許多應(yīng)用的要求，新的基于角色的授權(quán)機(jī)制以及一些安全功能要素，如存儲隱通道分析、標(biāo)記、加密、推理控制等，在一些應(yīng)用中成為切切實實的需要?；ヂ?lián)”指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要支持互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用，要支持信息系統(tǒng)間互聯(lián)互訪”，要實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)交換和共享，要處理以XML類型的數(shù)據(jù)為代表的網(wǎng)上數(shù)據(jù)，甚至要考慮無線通訊發(fā)展帶來的革命性的變化。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要具備處理更大量的數(shù)據(jù)以及為更多的用戶提供服務(wù)的能力，要提供對長事務(wù)的有效支持，要提供對XML類型數(shù)據(jù)的快速存取的有效支持。物、同”面向行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域要求，在DBMS核心基礎(chǔ)上，開發(fā)豐富的數(shù)據(jù)庫套件及應(yīng)用構(gòu)件，通過與制造業(yè)信息化、電子政務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用套件捆綁，形成以DBMS為核心的面向行業(yè)的應(yīng)用軟件產(chǎn)品家族。滿足應(yīng)用需求，協(xié)同發(fā)展數(shù)據(jù)庫套件與應(yīng)用構(gòu)件，已成為當(dāng)今數(shù)據(jù)庫技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢。規(guī)劃中的Oraclelli的主要擴(kuò)展方面據(jù)稱主要也是各種面向應(yīng)用套件的支持。結(jié)束語數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)成為軟件產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是信息化過程中最重要的技術(shù)基礎(chǔ)之一。我國要振興軟件產(chǎn)業(yè)，就必須發(fā)展自己的數(shù)