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1、数据库技术概念,文件系统,在计算机系统中，操作系统以文件的形式保存永久性数据，数据以文件形式保存，不仅使读文件的程序可以多次使用，其他程序只要知道数据格式和组织方式都可以使用它即数据资源共享。1数据不独立2数据重复3难以提供符合用户不同要求的信息4难于保障安全,程序与数据文件相关，但在不同的文件中，,同样的数据可能会重复保存在不同的文件中，造成数据的不完整性,用户在实际应用中所需要的信息很可能是几个文件中的部分信息的组合、合并的结果,具有相同权限的用户都可以修改文件，文件内的数据却难于采取保密措施。,文件系统,特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程
2、度：共享性差、冗余度大数据的结构化：记录内有结构,整体无结构数据的独立性：独立性差。数据的逻辑结构改变后必须修改应用程序数据控制能力：由应用程序控制,传统文件系统,传统文件系统,对于单一的应用和眼前的需求，容易设计、实现处理需要的计算资源少，速度快。容易出现重复数据，冗余度大。导致重复输入、存储和维护困难（完整性问题）。不灵活、不易扩展。对于新需求要重新构造文件结构，导致从新编写应用。程序依赖于文件。往往是建立新文件，写新应用。,传统文件系统,无法提供便于数据关联的结构必须知道文件中数据域的物理存储位置。必须设计管理数据的程序,文件系统中数据的结构,记录内有结构。数据的结构是靠程序定义和解释的
3、。数据只能是定长的。可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。文件间是独立的，因此数据整体上是无结构的。可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。数据的最小存取单位是记录。,数据库系统概述,四个基本概念,四个基本概念,数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS),一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类文字、图形、图象、声音数据的特点数据与其语义是不可分的,数据举例,学生档案中的学生记录（李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）数据的形式不能完全表达其内容
4、数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系请给出另一个解释和语义,二、数据库,数据库是管理信息系统的核心。数据库这一术语日常用法是指信息处理和检索中可用的那些数据。把一个组织、或某个行业、或某个团体的所有数据独立出来集中管理，按数据本身的内在联系组织、存放和操作数据。,数据库（续）,数据库的定义数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。数据库是一个组织中具有一定结构的、经正规定义并集中控制的有关数据集合。,数据库(续),数据库的特征数据按一定的数据模型组织
5、、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展是组织机构自身的方式、方法,数据库（举例）,数据库管理系统,什么是DBMS数据库管理系统（Database Management System）是位于用户层面与操作系统之间的一层数据管理软件。,数据库管理系统,DBMS的用途 数据库的概念通过DBMS来实现。DBMS负责数据的查找以及增、删、改操作，维护数据的一致性、完整性，提供正确使用的各种机制，如备份、保密、事务、故障恢复；建立详细记述数据使用情况的各种日志，以便跟踪数据库使用的历史。,数据库管理系统（续）,DBMS是实现数据库管理功能的程序，它将较高级别的程序翻译成等效的较低级别的
6、程序，然后执行较低级别的程序。数据库系统不仅描述数据本身，还要描述数据之间的联系。应用程序请求某些数据，DBMS从数据库中找到这些数据，并送给应用程序。而用传统文件的程序设计人员必须为每项数据的长度、格式定义，并告诉电脑数据在哪。,数据库管理系统,为使用户能同时使用数据库（共享），数据库管理系统（DBMS）应有数据组织、数据操作、和数据控制功能,数据库管理系统（DBMS）,主要组成,主要功能,数据库语言 数据库监控管理程序 数据库服务程序,数据库定义功能 数据库运行功能 数据库访问功,定义数据库各级模式与记录的索引（存取路径）的结构、定义数据完整性约束条件和安全性控制条件，并将所定义的内容保存
7、到数据字典中,管理数据库的内部组织，执行用户存取权限控制、并发控制和数据完整性检查,按用户要求，执行对数据库数据的查询与增、删、改操作；数据的授权访问等,数据库工作原理,为什么数据库是数据处理的理想环境,数据库系统,什么是数据库系统数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构成由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。,数据库数据的组织,数据模式：由业务规则所致数据之间形成了联系，按照数据的这种联系而组织的数据结构被 称为模式(schema
8、),例如：百货公司仓库，不同的存放原则登录的数据具有不同模式:(1)按时间先后顺序存放顺序模式(2)按物品用途存放分类模式(3)按产地分类存放地域模式(4)按体积与重量原则重量模式(5)按流动快慢原则销售模式,模式（Schema）数据库逻辑结构和特征的描述反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的模式的一个实例（Instance）模式的一个具体值反映数据库某一时刻的状态同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动,数据库数据的组织,模式（Schema）数据库逻辑结构和特征的描述反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的模式的一个实例（Instance）模式的一个具体值反映数据库某一
9、时刻的状态同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动,数据库的三级模式,一个数据库只有一个内模式,数据库系统（续）,1.数据库系统不仅描述数据本身，还要描述数据之间的联系。应用程序请求某些数据，DBMS从数据库中找到这些数据，并送给应用程序。而是用传统文件的程序设计人员必须为每项数据的长度、格式定义，并告诉电脑数据在哪。,数据库系统（续）,2 数据的独立性 用户独立于数据在数据库中的物理存储。用户对数据库的理解只是一种表格形式，而数据的物理排列则逻辑结构根本不同。从而用户可以集中考虑数据的逻辑结构。数据库的局部逻辑结构是稳定的。局部逻辑结构不变，应用程序就可以不改变。独立性同计算
10、机的高级语言一样，可以提高生产率。,数据库系统（续）,3共享数据多个用户可以同时存取数据库。数据无需重复存储。,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据可以变长。数据的最小存取单位是数据项。,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（Integrity）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,DBMS对数据的控制功能,并发（Concurrency）控制对
11、多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,数据库系统工作原理（续）,a索引 顺序存取 直接存取索引是索引字段的值与对应的数据记录所在位置之间的对应表。索引是实际存储在数据库中的表，但用户不能直接看到它们。b安全性涉及确保用户要做的事是允许做的。,数据库系统工作原理（续）,c 完整性约束（数据库约束）约束用户要做的事是正确的，约束有利于保证数据的合理性。大多数情况，由列的约束条件来控制。防止重复和冗余数据确保数据遵循业务规则确保关联数据之间数据的一致性（引用完整性）,数据库系统工作原理（续）,主码 是
12、该表的一个字段或是几个字段的组合，用以唯一地标识该表中的一个记录。外界码 是表的一个字段或一组字段，它的值必须和其他某个表的主码相匹配。和索引不同，外码不是指针，它的值是实际的数据，而不是存储介质上的地址。字段类型 取值范围,数据库系统工作原理（续）,d 封锁一种并发控制机制DBMS在共享环境中需要的能力：并发控制、完整性控制、安全控制。,数据库系统工作原理（续）,e窗口(用户视图)特定的业务环境下，各个应用对数据库有它自己的观点，每个应用可能只想看到，或者只被允许看到整个数据库的一个子集（只对数据库所表示的实体、性质及联系的一个子集感兴趣）。有时需要对这个子集重新安排或重新取名。所有这些要求
13、：确定子集、从新安排、重新取名、都包括在窗口功能中。窗口没有存在于数据库中，但用户却能看见它。窗口是一种虚表。窗口是按照某种方法从一个或多个实表推导得出的表，这里实表是物理意义上数据库中存储的表。,用户视图,用户视图,数据库的使用（存取和维护技能）,将数据装入数据库将数据取出数据库修改数据库中的数据 基于一种数据库语言，进行数据操纵命令的操作、数据定义的操作：用单独的命令语句或固定过程完成数据查询和更新。在一个数据库里查询操作远多于更新操作（10：1）。界面格式的操作完成数据在屏幕上和硬拷贝上的版面布局。,集中式数据库应用模型主机/终端结构是大型主机系统使用的结构，这种结构是将操作系统、应用程
14、序、DBMS、数据库等数据和资源均放在主机上，以一台主机为核心，连接多个终端，终端只是作为主机的一种I/O设备，所有的应用处理均由主机承担,数据库系统运行环境,集中式数据库应用模式,客户服务器：通过对服务功能的分布实现分工服务，其中：客户机负责管理用户界面，接收用户数据，处理应用逻辑，生成数据库服务请求。然后将这些请求发送给服务器，接收服务器返回的结果，最后再将这些结果按一定的格式返回给用户；服务器接收客户机的请求，处理这些请求，返回处理结果（包括执行状态：成功、失败以及数据库访问的结果数据）给客户机，同时，服务器还要进行数据库完整性检查，维护数据库附加的数据，支持并发控制等,数据库系统运行环
15、境,客户/服务器式数据库应用模式,主流的产品：Microsoft公司的SQL Server、SYBASE公司的Sybase、ORACLE公司的Oracle、INFORMIX公司的Informix和IBM公司的DB2,开放数据库互连（ODBCOpen DataBase Connectivity）,ODBC：Microsoft公司开发的一套开放数据库系统应用程序接口规范，目前已成为一种工业标准，提供了统一的数据库应用编程接口（API），为应用程序提供了一套高层调用接口规范和基于动态连接库的运行支持环境。使用ODBC开发数据库应用程序时，应用程序调用的是标准的ODBC函数和SQL语句，数据库底层操作
16、由各个数据库的驱动程序完成。使应用程序有很好的适应性和可移植性，并且具备了同时访问多种数据库管理系统的能力，彻底克服了传统数据库应用程序的缺陷。ODBC屏蔽了DBMS之间的差异ODBC应用程序不能直接存取数据库，它将所要执行的操作提交给数据库驱动程序，通过驱动程序实现对数据源的各种操作，数据库操作结果也通过驱动程序返回给应用程序数据源指任一种可以通过ODBC连接的数据库管理系统，包括要访问的数据库和数据库的运行平台。数据源名掩盖了数据库服务器或数据库文件间的差别，通过定义多个指向不同服务器名的数据源，达到在应用程序中实现同时访问多个DBMS的目的。ODBC提供了在不同数据库环境中为C/S结构的
17、客户访问异构数据库（如：SQL Server、Oracle、Sybase等）的接口，即在由异构数据库服务器构成的客户/服务器结构中，要实现对不同数据库进行数据访问，就需要一个能连接不同的客户平台到不同的服务器的桥梁ODBC。使用ODBC作为数据库源的数据库服务器上的数据库管理系统升级或转换到不同的数据库管理系统时（比如，从SQL Server转换到Sybase），客户端应用程序不需作任何改变，利用ODBC开发的数据库应用程序具有很好的移植性。,ODBC的体系结构示意图,建立与数据源的连接；向数据源发送SQL请求；接收并处理请求的结果；断开与数据源的连接,Internet 计算环境,Web 浏览
18、器,互连网,数据库,服务器,多层数据库应用模式,三层结构的数据库应用模式（BWS）浏览器/WWW服务器/数据库服务器结构示意图实现三层结构的软件：浏览器有Microsoft的Internet Explorer（IE）、Netscape公司的Navigator等。数据库有Microsoft SQL Server、Orcale、Sybase、DB2和Informix都可作为服务器端的DBMS，一些桌面数据库管理系统如Access等也可作为这种结构的DBMS。Web服务器有Microsoft的IIS（Internet Information Server）、PWS（Personal Web Server），Netscape公司的FastTrack，EnterpriseServer等。,多层数据库应用模式,常见的三层体系结构应用开发技术主要有：HTML，CGI（通用网关接口）、ISAPI、NSAPI、JAVAScript、VBScript、ASP（活动服务器页面）、JAVA、DCOM等几种随着应用的深入，有些公司又提出了多层应用模型，这就是所谓的n层(ntier)体系结构，如微软公司的DNA体系结构,N层体系结构示意图,
