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数据库系统概述

概览数据库系统的基本概念与核心能力,对比文件管理方式并说明 DBMS 在一致性、并发与恢复上的价值。

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数据库系统概述

概览数据库系统的基本概念与核心能力,对比文件管理方式并说明 DBMS 在一致性、并发与恢复上的价值。

前期数据管理是用文件管理,而现在用数据库来管理。数据库系统是建立在操作系统的文件系统之上的

数据库管理数据的优势:

  • 数据完整性安全性的控制
  • 数据统一管理
  • 并发访问
  • 数据恢复
  • 有组织,长期存储,可共享

为啥要学习研究数据库

  • 最基础的数据进行有效管理
  • 高端应用(科学应用与研究)
  • 数据种类和规模开始急剧膨胀,应用广泛
  • 数据库管理系统软件(DBMS)的实现包含了计算机技术发展的绝大部分成果

数据

  • 数据就是一个描述现实世界的符号。
  • 数据模型是描述数据的一组概念和定义。
  • (schema)数据模式是用某种数据类型描述企业
  • 关系数据模型是我们现在用的主流数据模型(MongoDB是属于非关系型数据库),关系模型中的数据结构就是表,由行和列组成。行:元组 列:属性

数据的特性:

  • 数据是有"型”和“值"之分。数据的型是指数据的结构,数据的值是指数据的具体取值。
  • 数据有定性表示和定量表示之分。(1,2,3,4是定量,大和小就是定性的)
  • 数据受数据类型和取值范围的约束。数据类型是针对不同的应用场合设计的数据约束。数据类型不同,则数据的表示形式、存储方式以及能进行的操作运算也是各不相同。
  • 数据具有载体和多种表现形式。

信息:

  • 定义:信息是有一定含义的,经过加工处理的,对决策有价值的数据。(数据本身是没有意义的)
  • 信息是对现实世界中存在的客观实体、现象、联系进行描述的有特定语义的数据,它是人类共享的一切知识及客观加工提炼出的各种消息的总和。

数据与信息

  • 信息和数据既有联系,又有区别。在数据库领域,通常处理的是像学生记录这样的数据,它是有结构的,称之为结构化数据。正因为如此,通常对数据和信息不作严格区分。(结构化数据就是用类或者结构体能表述的数据,数据库只能存储这些数据,对于非结构化的数据比如word文档,这就要使用nosql数据库)
  • 信息与数据的关系可以归纳为:数据是信息的载体,信息是数据的内涵。即数据是信息的符号表示,而信息通过数据描述,又是数据语义的解释。

数据处理

  • 定义:又称为信息处理,是指对各种形式的数据进行收集、存储、传播和加工直至产生新信息输出的全过程。

  • 目的:

    1.借助计算机科学地保存和管理大量复杂的数据,以方便而充分地利用这些宝贵的信息资源;

    2.从大量已知的表示某些信息的原始数据出发,抽取、导出对人们有价值的、新的信息。

数据管理:

  • 是数据处理的中心问题,是指数据的收集、整理、组织、存储、查询、维护和传送等各种操作,也是数据处理的基本环节,是数据处理必有的共性部分。
  • 数据处理和数据管理是相互联系的,数据管理中各种操作都是数据处理业务必不可少的基本环节,数据管理技术的好坏,直接影响到数据处理的效率。

数据的抽象级联

physical schema描述的是数据是以何种方式存储在磁盘之上的(文件结构:堆,栈之类的)物理数据独立性

conceptual schema 概念模式,数据库的逻辑结构,概念模式中的表成为基表(数据是放在概念模式中)逻辑数据独立性

external schema 视图模式,在概念模式可以映射出不同的视图给用户,分权限访问

数据独立性

应用程序不受数据的具体结构和存储方式的影响,数据库只负责数据方面的内容

逻辑数据独立性

在一个数据库系统之上开发的应用程序不受存储逻辑结构的影响(应用程序都是基于view模式开发的)

数据物理独立性

当数据的物理存储结构发生变化的时候,应用程序不发生变化

这二者是用数据库系统管理数据的最大的好处之一

数据库管理系统(Database Management System, DBMS):

  • 定义:位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件,是数据库和用户之间的一个接口。
  • 属性:数据库管理系统和操作系统一样都属于计算机的基础软件,也是一个大型复杂的软件系统。
  • 作用:主要作用是在数据库建立、运行和维护时对数据库进行统一的管理控制和提供数据服务。
  • 是数据库系统的一个重要组成部分

数据库发展历史以及其分类

从数据管理方式看数据库:

  1. 无管理阶段:计算机初级阶段,没有对数据永久保存的需求
  2. 文件系统数据管理阶段:计算机的非数征应用使得有长期保存数据的需求,操作系统出现让文件管理成为可能
  3. 数据库管理阶段:网状数据模型和层次数据模型————>关系数据模型

体系结构看数据库:

  1. 集中存放在一台主机(集中式的数据库系统)
  2. 并行的数据库系统,利用并行计算机的并行处理能力
  3. 分布式数据库系统(基于分布式的计算机系统)
  4. 联邦式数据库系统(也是基于分布式计算机系统,松散耦合)
  5. 移动数据库系统(移动通信能力)

基于数据库的应用系统的体系发展:

  1. 集中式的结构
  2. 分布式结构
  3. cs结构(客户端服务器结构)
  4. bs结构 三层或者多层体系结构(前端只需要浏览器,不需要很强的处理能力(瘦客户机)) 这是未来的趋势,小程序和webapp

三层或者多层的体系结构 三层或者多层的体系结构

云计算是未来

数据库分类

  • OLTP
  • 工程数据库
  • 多媒体数据库
  • 时态数据库
  • OLAP
  • 知识管理数据库(比如我现在用的)

数据库系统的生命周期

  • 数据库系统的规划阶段(确定架构和软硬件)
  • 数据库设计:
    • 用户的信息需求
    • 对数据处理需求
    • 所用数据库产品特性
    • 硬件和操作系统特性
  • 创建加载数据
  • 基于数据库开发程序
  • 运行和管理数据库
  • 根据要求维护重建