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數據庫系統

      數據庫系統(database systems),是由數據庫及其管理軟件組成的系統。它是為適應數據處理的需要而發展起來的一種較為理想的數據處理的核心機構。它是一個實際可運行的存儲、維護和應用系統提供數據的軟件系統,是存儲介質、處理對象和管理系統的集合體。

      構成:  

      數據庫系統一般由4個部分組成:

  (1)數據庫(database,DB)是指長期存儲在計算機內的,有組織,可共享的數據的集合。數據庫中的數據按一定的數學模型組織、描述和存儲,具有較小的冗余,較高的數據獨立性和易擴展性,并可為各種用戶共享。

  (2)硬件:構成計算機系統的各種物理設備,包括存儲所需的外部設備。硬件的配置應滿足整個數據庫系統的需要。

 (3)軟件:包括操作系統、數據庫管理系統及應用程序。數據庫管理系統(database management system,DBMS)是數據庫系統的核心軟件,是在操作系統的支持下工作,解決如何科學地組織和存儲數據,如何高效獲取和維護數據的系統軟件。其主要功能包括:數據定義功能、數據操縱功能、數據庫的運行管理和數據庫的建立與維護。

  (4)人員:主要有4類。第一類為系統分析員和數據庫設計人員:系統分析員負責應用系統的需求分析和規范說明,他們和用戶及數據庫管理員一起確定系統的硬件配置,并參與數據庫系統的概要設計。數據庫設計人員扶著數據庫中數據的確定、數據庫各級模式的設計。第二類為應用程序員,負責編寫使用數據庫的應用程序。這些應用程序可對數據進行檢索、建立、刪除或修改。第三類為最終用戶,他們利用系統的接口或查詢語言訪問數據庫。第四類用戶是數據庫管理員(data base administrator,DBA),負責數據庫的總體性息控制。DBA的具體職責包括:具體數據庫中的信息內容和結構,決定數據庫的存儲結構和存取策略,定義數據庫的安全性要求和完整性約束聽見,監控數據庫的使用和運行,負責數據庫的性能改進、數據庫的重組和重構,以提高系統的性能。

  ①能夠保證數據的獨立性。數據和程序相互獨立有利于加快軟件開發速度,節省開發費用。②冗余數據少,數據共享程度高。③系統的用戶接口簡單,用戶容易掌握,使用方便。④能夠確保系統運行可靠,出現故障時能迅速排除;能夠保護數據不受非受權者訪問或破壞;能夠防止錯誤數據的產生,一旦產生也能及時發現。⑤有重新組織數據的能力,能改變數據的存儲結構或數據存儲位置,以適應用戶操作特性的變化,改善由于頻繁插入、刪除操作造成的數據組織零亂和時空性能變壞的狀況。⑥具有可修改性和可擴充性。⑦能夠充分描述數據間的內在聯系。

  數據庫研究跨越于計算機應用、系統軟件和理論三個領域,其中應用促進新系統的研制開發,新系統帶來新的理論研究,而理論研究又對前兩個領域起著指導作用。數據庫系統的出現是計算機應用的一個里程牌,它使得計算機應用從以科學計算為主轉向以數據處理為主,并從而使計算機得以在各行各業乃至家庭普遍使用。在它之前的文件系統雖然也能處理持久數據,但是文件系統不提供對任意部分數據的快速訪問,而這對數據量不斷增大的應用來說是至關重要的。為了實現對任意部分數據的快速訪問,就要研究許多優化技術。這些優化技術往往很復雜,是普通用戶難以實現的,所以就由系統軟件(數據庫管理系統)來完成,而提供給用戶的是簡單易用的數據庫語言。由于對數據庫的操作都由數據庫管理系統完成,所以數據庫就可以獨立于具體的應用程序而存在,從而數據庫又可以為多個用戶所共享。因此,數據的獨立性和共享性是數據庫系統的重要特征。數據共享節省了大量人力物力,為數據庫系統的廣泛應用奠定了基礎。數據庫系統的出現使得普通用戶能夠方便地將日常數據存入計算機并在需要的時候快速訪問它們,從而使計算機走出科研機構進入各行各業、進入家庭。

  數據的結構化,數據的共享性好,數據的獨立性好,數據存儲粒度小,數據管理系統,為用戶提供了友好的接口。

  數據庫系統的核心和基礎,是數據模型,現有的數據庫系統均是基于某種數據模型的。

  數據庫系統的核心是數據庫管理系統。

  數據庫系統一般由數據庫、數據庫管理系統(DBMS)、應用系統、數據庫管理員和用戶構成。DBMS是數據庫系統的基礎和核心。

數據庫系統的三級模式結構:

數據庫系統內部的體系結構從邏輯上分為三級:外模式、模式、內模式。對用戶而言可以對應地分為一般用戶級模式、概念級模式和物理級模式。它們分別反映了看待數據庫的三個角度。

1、模式。也稱為邏輯模式、概念模式,是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述。模式處于三級結構中的中間層。

2、外模式。又稱為子模式或用戶模式。外模式是三級結構的最外層,它是數據庫用戶能看到并允許使用的部分局部數據的邏輯結構和特征的描述。

3、內模式。又稱存儲模式,是三級模式的最內層,也是最靠近物理存儲的一層,即與實際存儲數據方式相關的一層,它是對數據可存儲結構的描述,是數據在數據庫內部的表示方式。

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