数据库系统概述

一、数据库的4个基本概念

1. 数据（date）

描述数据的符号记录称为数据。

描述数据的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、音频、视屏等，他们都可以进过数据化后存入计算机。

2. 数据库（DateBase，DB）

数据库就是存放数据的仓库。

特点：

• 冗余度小
• 数据独立性高
• 易扩展
• 可共享

3. 数据库管理系统（DateBase Management System，DBMS）

数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件。

它的主要功能包括以下几个方面：

• 数据定义功能

数据库管理系统提供数据定义语言，可以通过它对数据对象的组成与结构进行定义

• 数据组织、储存和管理

数据组织和储存的基本目标是提高储存空间利用率和方便存取，提供多种存取方法（如索引查找、顺序查找等）。

• 数据操纵功能

数据库管理系统还提供数据操纵语言，可以使用它操纵数据，实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。

• 数据库的事务管理和运行管理

  数据库在管理、运营和维护时由数据库管理系统统一管理和控制，以保证事物的正常运行，保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复。

• 数据库的建立和 维护功能

  数据库的建立和 维护功能包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等（这些功能通常是由一些实用程序或管理工具完成的）。

• 其他功能

数据库管理系统与网络中其他软件系统的通信功能，数据库管理系统与另一个数据库管理系统或文件系统的数据转换功能，易购数据库之间的互访和互操作功能等。

4. 数据库系统（DateBase System，DBS）

数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

二、数据库管理技术的产生和发展

1. 人工管理阶段

人工管理数据具有如下特点：

• 数据不保存

  当是计算机主要用于科学计算，一般不需要将数据长期保存。

• 应用程序管理数据

  数据需要有应用程序自己设计、说明（定义）和管理，没有相应地软件系统负责数据的管理工作。

• 数据不共享

  数据是面向应用程序的，一组数据只能对应一个程序。当多个应用程序设计某些相同的数据是必须各自定义。因此程序与程序之间有大量的荣誉数据。

• 数据不具有独立性

  数据的逻辑结构或物理结构发生变化后，必须对应用程序做相应地修改，数据完全依赖于应用程序。
  

2. 文件管理阶段

用文件系统管理数据具有如下特点：

• 数据可以长期保存

  计算机大量用于数据处理，数据需要长期保留在外存上反复进行查询、修改、插入和删除等操作。

• 由文件系统管理数据

  由专门的软件即文件系统进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术。

• 数据共享性差，冗余度大

  在文件系统中一个（或一组）文件基本上对应一个应用程序，即文件仍然是面向应用的。

• 数据独立性差

  

3.数据库系统阶段

数据库系统的特点：

• 数据结构化

  数据库系统实现整体数据的结构化。

  整体结构化是指数据库中的数据不仅针对某一应用程序，而是面向整个组织或企业；不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。

• 数据共享性高，冗余度低且易扩充

  数据共享可以大大减少数据冗余度，节约存储空间，数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。这使得数据库系统弹性大，易于扩充。

• 数据独立性高

• 数据独立性包括数据的物理独立性和逻辑独立性。

  • 物理独立性

    用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。

  • 逻辑独立性

    用户的应用程序与数据库中数据的逻辑结构是相互独立的。

• 数据由数据库管理系统统一管理和控制

  数据库的共享会带来数据的安全隐患，而数据库的共享是并发的，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中同一个数据，这又会带来不同用户间相互干扰的隐患。另外，数据库中的数据的正确与一致性也必须得到保障。所以，数据库管理系统还必须提供以下几方面的数据控制功能：

  1. 数据的安全性保护

     数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏。

  2. 数据的完整性检查

     数据的完整性是指数据的正确性、有效性和相容性

  3. 并发控制

     当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时可能会发生干扰得到错误的结果或使得数据的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。

  4. 数据库恢复

     计算机系统的硬件故障、软件故障、操作员的失误以及故意破坏也会影响数据库中数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢失。数据库管理系统必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能。