數據庫系統

數據庫系統

由數據庫及其管理軟件組成的系統
數據庫系統(database systems),是由數據庫及其管理軟件組成的系統。它是為适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。
    中文名:數據庫系統 外文名:database systems 别名: 英文名:database systems 簡稱:DBS 組成:由數據庫及其管理軟件組成

概述

數據庫系統(database systems),是由數據庫及其管理軟件組成的系統。它是為适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。  數據庫系統DBS(Data Base System,簡稱DBS)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。它通常由軟件、數據庫和數據管理員組成。其軟件主要包括操作系統、各種宿主語言、實用程序以及數據庫管理系統。數據庫由數據庫管理系統統一管理,數據的插入、修改和檢索均要通過數據庫管理系統進行。數據管理員負責創建、監控和維護整個數據庫,使數據能被任何有權使用的人有效使用。數據庫管理員一般是由業務水平較高、資曆較深的人員擔任。 

數據庫系統的個體含義是指一個具體的數據庫管理系統軟件和用它建立起來的數據庫;它的學科含義是指研究、開發、建立、維護和應用數據庫系統所涉及的理論、方法、技術所構成的學科。在這一含義下,數據庫系統是軟件研究領域的一個重要分支,常稱為數據庫領域。 

數據庫系統是為适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。計算機的高速處理能力和大容量存儲器提供了實現數據管理自動化的條件。 

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着指導作用。數據庫系統的出現是計算機應用的一個裡程牌,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複雜,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将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。

構成

數據庫系統一般由4個部分組成:

①數據庫,即存儲在磁帶、磁盤、光盤或其他外存介質上、按一定結構組織在一起的相關數據的集合。

②數據庫管理系統(DBMS)。它是一組能完成描述、管理、維護數據庫的程序系統。它按照一種公用的和可控制的方法完成插入新數據、修改和檢索原有數據的操作。

③數據庫管理員(DBA)。

④用戶和應用程序。

分類

目前常見的數據庫系統有IBM的DB2、甲骨文的Oracle、微軟的SQL和Access、Sybase的Sybase、MySQL AB公司的MySQL等。不同的數據庫系統,有不同的特點,也有相對獨立的應用領域和用戶支持。

1.Oracle數據庫系統

Oracle公司為了最大限度地搶占市場,針對不同規模和應用需求的用戶推出了不同功能組合的版本,而且所支持的操作系統也可說是全面覆蓋,UNIX、Linux和Windows都可以,所以Oracle數據庫不僅适用大公司選擇,可以滿足各種不同規模的企業用戶選擇。當然對于不同的用戶,所選擇的操作系統平台也不一樣,大型企業一般選擇基于UNIX或者Linux操作系統,而中、小型企業則選擇基于Linux或者Windows操作系統。

2.DB2數據庫系統

DB2盡管是IBM開發的,但它與其他數據庫系統一樣,也不僅局限于自身的服務器,而是同樣是采取了開放的政策。所以現在許多非IBM自有品牌服務器也提供了對DB2數據庫系統支持。

先來看一下操作系統支持。在UNIX操作系統方面,除了IBM自己的AIX操作系統外,DB2有支持目前主流的Sun Solrais和HP-UX操作系統的版本,其他的像主流版本的Linux和Windows系統,IBM都有提供了相應的DB2數據庫系統版本。

3.SQL/Access數據庫系統

因為它們與應用最為普通的Windows系統一樣,都是微軟公司的産品,所以SQL和Access的最佳操作系統環境就是微軟的Windows。而目前支持Windows操作系統的服務器架構已非常普遍,可以說所有主流處理器架構都有很好的支持,包括IBM的Power處理器、Sun的UltraSparc處理器。所以在這方面,基于這兩大數據庫軟件的數據庫服務器是沒有什麼限制的。

4.MySQL數據庫系統

MySQL是MySQL AB公司提供的一款開放而且免費的數據庫系統。雖然功能不是非常強大,性能也隻能算是一般,但在各種中、小型應用中還是非常普及的,畢竟它比起針對小型辦公應用而設計的Acess來說還是非常有優勢的。

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冗餘數據少,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能夠确保系統運行可靠,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産生,一旦産生也能及時發現。

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,以适應用戶操作特性的變化,改善由于頻繁插入、删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内在聯系。

特點

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。

基本要求

對數據庫系統的基本要求是:

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冗餘數據少,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能夠确保系統運行可靠,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産生,一旦産生也能及時發現。

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,以适應用戶操作特性的變化,改善由于頻繁插入、删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内在聯系。

組成

1. 計算機硬件

計算機硬件是數據庫系統的物質基礎,是存儲數據庫及運行數據庫管理系統的硬件資源,主要包括主機、存儲設備、輸入輸出設備以及計算機網絡環境。

2. 計算機軟件

數據庫系統中的軟件包括操作系統、數據庫管理系統及數據庫應用系統等。

數據庫管理系統是數據庫系統的核心軟件之一。它提供數據定義、數據操作、數據庫管理、數據庫建立和維護以及通信等功能。DBMS提供對數據庫中數據資源進行統一管理和控制的功能,将用戶、應用程序與數據庫中數據相互隔離,是數據庫系統的核心,其功能的強弱是衡量數據庫系統性能優劣的主要指标。DBMS必須運行在相應的系統平台上,有操作系統和相關系統軟件的支持。 DBMS功能的強弱随系統而異,在大型系統中功能較強、較全,在小型系統中功能較弱、較少。目前較流行的數據庫管理系統有Visual FoxPro,Access,SQL Server,Oracle,Sybase等。

數據庫應用系統是指系統開發人員利用數據庫系統資源開發出來的,面向某一類實際應用的應用軟件系統。它分為兩類。

(1) 管理信息系統。這是面向機構内部業務和管理的數據庫應用系統。例如,人事管理系統、教學管理系統等。

(2) 開放式信息服務系統。這是面向外部、提供動态信息查詢功能,以滿足不同信息需求的數據庫應用系統。例如,大型綜合科技信息系統、經濟信息系統和專業的證券實時行情、商品信息系統。

3. 數據庫

數據庫(DateBase,DB)是指數據庫系統中按照一定的方式組織的、存儲在外部存儲設備上的、能為多個用戶共享的及與應用程序相互獨立的相關數據集合。它不僅包括描述事物的數據本身,而且還包括相關事物之間的聯系。

數據庫中的數據是面向多種應用,可以被多個用戶、多個應用程序共享。其數據結構獨立于使用數據的程序,對于數據的增加、删除、修改和檢索由DBMS進行統一管理和控制,用戶對數據庫進行的各種操作都是DBMS實現的。

4. 數據庫系統的有關人員

數據庫系統的有關人員主要有3類:最終用戶、數據庫應用系統開發人員和數據庫管理員(DataBase Administrator,DBA)。最終用戶指通過應用系統的用戶界面使用數據庫的人員,他們一般對數據庫知識了解不多。數據庫應用系統開發人員包括系統分析員、系統設計員和程序員。系統分析員負責應用系統的分析,他們和用戶、數據庫管理員相配合,參與系統分析;系統設計員負責應用系統設計和數據庫設計;程序員則根據設計要求進行編碼。數據庫管理員是數據管理機構的一組人員,他們負責對整個數據庫系統進行總體控制和維護,以保證數據庫系統的正常運行。

優點

1. 數據共享

數據共享是指多個用戶可以同時存取數據而不相互影響,數據共享包括3個方面:所有用戶可以同時存取數據;數據庫不僅可以為當前的用戶服務,也可以為将來的新用戶服務;可以使用多種語言完成與數據庫的接口。

2. 減少數據冗餘

數據冗餘就是數據重複,數據冗餘既浪費存儲空間,又容易産生數據的不一緻。在非數據庫系統中,由于每個應用程序都有自己的數據文件,所以數據存在着大量的重複。

數據庫從全局觀念來組織和存儲數據,數據已經根據特定的數據模型結構化,在數據庫中用戶的邏輯數據文件和具體的物理數據文件不必一一對應,從而有效地節省了存儲資源,減少了數據冗餘,增強了數據的一緻性。

3. 具有較高的數據獨立性

所謂數據獨立是指數據與應用程序之間的彼此獨立,它們之間不存在相互依賴的關系。應用程序不必随數據存儲結構的改變而變動,這是數據庫一個最基本的優點。

在數據庫系統中,數據庫管理系統通過映像,實現了應用程序對數據的邏輯結構與物理存儲結構之間較高的獨立性。數據庫的數據獨立包括兩個方面。

(1) 物理數據獨立:數據的存儲格式和組織方法改變時,不影響數據庫的邏輯結構,從而不影響應用程序。

(2) 邏輯數據獨立:數據庫邏輯結構的變化(如數據定義的修改,數據間聯系的變更等)不影響用戶的應用程序。

數據獨立提高了數據處理系統的穩定性,從而提高了程序維護的效益。

4. 增強了數據安全性和完整性保護

數據庫加入了安全保密機制,可以防止對數據的非法存取。由于實行集中控制,有利于控制數據的完整性。數據庫系統采取了并發訪問控制,保證了數據的正确性。另外,數據庫系統還采取了一系列措施,實現了對數據庫被破壞後的恢複。

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