数据库系统概述.ppt

1,数据库技术及应用,第1章 数据库系统概述,2,教学目标和要求,学习数据库系统的基本概念、原理、技术和方法； 掌握数据操纵、数据管理、数据库编程的知识； 培养数据库应用系统开发及项目开发的基本能力,3,基本概念 数据库技术产生发展的背景及研究的内容 数据库系统的组成 数据库系统结构 数据库应用系统计算模式 Oracle数据库系统,本章知识点,4,1.1 基本概念,5,数据与信息 数据是客观事物的符号表示，即用数字，文字、声音，图形、图像描述的客观事物称为数据。 信息 信息就是消息，用来消除和减少人类认识事物过程中的不确定性；,信息是事物存在的方式或运动状态，以及这种方式或状态的直接或间接的表述。,111 数据与信息,6,信息的特点 跨越时空，打破国界，快速、准确的传递 共享性及可处理性 具有时效性及价值,数据是信息的载体，而信息又为数据表达了语义、内涵、价值和用途。,数据强调它的客观存在性，而信息是人类思维的素材，强调对主体的影响和价值，其价值是通过决策者的行为体现的。,7,数据处理指把数据加工成信息的过程。 收集、分类、组织、存储 按照使用要求及业务规则对数据进行处理（如选择、排序、查询、统计等),112 数据处理,8,112 数据处理,数据与信息的关系,信息是按照使用要求经过加工处理、选择排序、统计计算、分析以后的数据。,9,113 计算机信息系统,计算机信息系统是由人、计算机硬软件及管理规则组成的能进行管理信息的收集、传送、存储、加工、维护和使用的系统。从使用者的角度来看，信息系统是提供信息，提供数据管理及辅助管理者进行控制和决策的数据支持系统,10,114 数据管理,数据管理指利用现代信息技术及时地收集和获取有关企业和组织日常业务运行中的各类数据，并且有效地对数据进行组织、存储和管理的活动。,11,1.2 文件系统与数据库系统,数据库技术产生发展的背景及研究的内容,12,数据组织与管理的三个阶段,人工方式 文件方式 数据库方式,12 文件系统与数据库系统,13,文件系统阶段,文件方式组织存储数据的特点：,以功能为中心按照程序的要求组织数据； 数据以记录为单位存储在数据文件中，且数据与程序分离，数据可以被多个程序共享； 数据依赖程序的数据结构,14,数据不能在大范围共享 冗余存储产生数据不一致,文件方式存在问题：,15,应用对数据存储维护方式的要求： 要求数据共享 要求程序和数据具有独立性 要求能够维护数据之间的关系 要求保证数据的一致性，安全性和可靠性,16,数据库系统阶段,有专门的软件管理数据 数据库管理系统 (Database Management System, DBMS),17,数据库管理系统提供数据共享服务和数据管理的功能。,18,1.3.数据库系统的组成,19,数据库系统的组成,数据库系统通常指一个实际可运行的数据库支持系统，由人 、 方法、工具及数据处理规则的集合组成。,20,131 数据库,数据库（DataBase）是按照一定的数据模型组织并存放在外存上的一组相关数据的集合，通常这些数据是面向一个企业与组织的。,21,132 数据库管理系统,数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）是对数据进行管理的软件，它是数据库系统的核心软件。,22,数据库管理系统的主要成分,DBMS提供下列功能： 数据定义功能； 数据存取功能； 数据库管理功能 并发控制； 安全管理； 存储空间管理； 数据备份与恢复等。,23,133应用开发工具与应用程序,开发工具指面向对象、可视化的第四代语言开发工具，如微软的VS.Net，VB,VC数据库开发工具，Oracle公司提供的Developer 2000开发工具，第三方厂商提供的Delphi开发工具等。 应用程序指根据数据处理需求和业务规则，利用应用开发工具或集成开发环境提供的软构件设计、开发的完成特定任务或实现应用系统功能的软构件的集合。,24,134数据库管理员及相关人员,通常，数据库系统涉及下列人员：,用户：指数据库的最终使用者，他们通过数据库应用程序提供的操作界面使用数据库，完成日常事务及业务工作； 应用程序员：负责设计、开发数据库应用系统的功能模块； 系统分析及设计员：负责数据库应用系统的需求分析、系统设计、数据库设计和数据库实现； 数据库管理员（DataBase Administrator, DBA）：在数据库应用系统开发期间参与数据库的设计与实现工作。一旦数据库应用系统投入实际运行后，数据库管理员负责管理和维护数据库系统的正常运行。,25,两种数据管理方式的比较,文件方式,数据库方式,没有专门的软件管理数据 按照某个程序的需求组织数据,有专门的软件管理数据 数据库中不仅存放数据，还存放数据的结构、数据之间的关系及数据满足的约束条件 按照一个组织或部门中所有应用的需求组织数据、存储数据 提供数据共享，程序和数据具有高度独立性 能够保证数据的安全性、完整性，一致性和可靠性。,26,1.4 数据库系统结构,27,ANSI/X3/SPARC/DBMS（1978）,141三级模式结构,28,内模式(物理层),内模式也叫存储模式。描述和定义数据的物理结构和存储方式。 例如：索引, 聚集存储方式等 内模式用DDL语言定义,29,概念模式（逻辑层）,概念模式又称为数据库模式。描述和定义数据库中全部数据的逻辑结构和属性特征。 概念模式是用DDL语言描述的数据结构的集合，包括数据结构、结构上支持的操作及数据值满足条件。,30,外模式（视图层）,外模式是概念模式的子集，描述某个特定的用户或用户组使用的那一部分数据库数据，并对他们隐藏数据库的其他部分。 外模式用DDL语言定义。,30,31,数据库的三级模式结构,31,支持数据的独立性(逻辑独立性和物理独立性),数据的逻辑独立性指当对数据库的概念模式作修改或扩充时，不影响外模式，不需要重新生成外模式和应用程序。,数据的物理独立性指数据的物理组织的改变不会影响到数据库的逻辑结构，不需要对模式和应用程序作修改。,外模式 概念模式 内模式,32,142 Oracle数据库的三级模式结构,如下图所示。视图对象的集合组成了Oracle数据库的外模式；关系表对象的集合组成了Oracle数据库的概念模式；索引对象和聚集对象的集合组成了Oracle数据库的内模式。,33,1.5.数据库应用系统计算模式,34,计算模式,指软件系统中软部件（或模块）之间相互作用的关系和接口方式,35,数据库应用系统的计算模式,主机终端计算计算 客户机 / 服务器 (Client / Server) 网络计算 (Browser/Server),36,1.5.1 主机终端计算计算,这种运行方式的主要特征是数据库管理系统、数据库、用户程序接口及应用程序全部在一台主机上，主机配置多台（几十或上百台）终端，用户通过终端机运行程序，共享主机的各类资源。,37,1.5.2 客户/服务器（C/S)计算模式,特点：连入网络中的计算机根据其功能分为二类角色： 服务器方： 响应请求 管理连接 执行程序，提供服务 维护数据的安全性、一致性、可靠性 客户方： 发起请求 有效接收数据 用户交互 显示管理,38,客户/服务器计算模式,39,1.5.3 Internet应用模式,两层C/S结构被分解为三层B/S结构如下：,40,客户端： 运行浏览器程序 以超文本方式向web服务器提出请求 Web服务器： 将数据库访问转化为SQL语句送数据库服务器处理 将数据库服务器返回的结果转换成HTML格式给浏览器 数据库服务器： 接收Web服务器传递的信息 进行数据库的操作 返回结果给Web服务器,41,C/S、B/S两种计算模式比较,42,154 分布式数据库计算模式,分布式数据库计算模式把网络中的多个数据库系统互连起来组成一个整体，这种系统的主要特点是其数据的物理分布性和逻辑的整体性； 由于数据物理上被分散存放在网络中的多个数据库中，用户可以通过一条SQL语句或一个应用程序同时获取网络中多个数据库中的数据。,43,1.6 Oracle数据库系统,44,Oracle数据库管理系统,Oracle数据库管理系统是美国Oracle公司研究开发的一个关系型数据库产品。1986年Oracle公司推出其第一个开放型分布式关系数据库管理系统SQLstar (Oracle RDBMS V5.1)版本，之后其产品不断更新换代，从Oracle7版本开始Oracle数据库管理系统以其跨平台、分布处理能力强、数据库系统安全性好等特点，得到了用户的认可，成为各类信息管理系统尤其是跨平台、跨地域信息系统解决方案的首选数据库产品。,45,1.6.1 Oracle数据库系统的产品结构,Net8是Oracle的通信模块，支持C/S和B/S结构 SQLPlus是Oracle的交互式用户接口 Pro*C、Pro*C、SQLJ（SQLJava）是Oracle支持的高级语言编程 接口 Develop2000是Oracle公司提供的可视化、面向对象的快速开发工具 支持微软的VS.net开发工具，以及第三方厂商提供的开发工具如Delphi等,46,1.6.2 Oracle系统体系结构,每当Oracle数据库被启动的时候，Oracle会自动生成一个实例， 一个Oracle实例由系统全局区（System Global Area）和多个后台进程组成,47,数据库缓冲区 存放从数据文件中读出的数据块 日志缓冲区 以记录项的形式存储数据库缓冲区中被修改的数据块，这些信息将被写到日志文件中 存放SQL或PL/SQL语句的文本、语法分析形式及执行方案等。还存放字典缓冲区的信息及一些控制信息（如封锁信息）等,48,Oracle的进程,DBWR 数据库写进程 LGWR 日志写进程 SMON 系统监控进程 PMON 监控用户进程，一旦发现异常终止的用户进程，清除异常终止进程，撤销异常终止进程，恢复数据，释放故障进程占用的资源 RECO 恢复进程，负责分布事务恢复 ARCH 日志归档进程，数据库归档运行模式下，负责把已写满的联机日志文件归档到指定的存贮设备 LCKn 负责进程间封锁 CKPT 检查点进程，每当检查点事件出现的时候，负责将SGA区中全部修改的数据块写入数据库文件 其它进程： Dispatcher Process多线程调度器 Shared Server Process共享服务器等,49,1.6.3 Oracle数据库的存储结构,一个表空间可以包含一个或多个数据文件，但每个数据文件只能属于一个表空间。 一张关系表中的数据可以存储在一个表空间的一个文件中，也可以存放在一个表空间的多个数据文件中。Oracle8以后的版本由于分区功能的支持，一张关系表中的数据还可以跨越表空间存放的多个表空间的不同数据文件中。,50,Oracle数据库存储对象之间的关系,51,1.6.4 Oracle的数据字典,Oracle的数据字典由一组表和视图组成，它们是Oracle数据库管理系统管理数据的重要依据，也是数据库系统的重要组成部分。Oracle数据库系统的数据字典由数据库管理系统自动生成和维护，其中存放了多种信息如数据库中各种对象（如表、视图、索引、聚集、同义词、过程、函数、包等）的定义信息，列的缺省值及完整性约束信息，以及这些对象分配的空间信息；用户及用户授予或被授予的角色与权限；数据空间的使用情况等,52,查看数据字典命令：,查询数据字典中的全部表和视图 select * from dict; (dictionary)； 如，查询当前用户可以存取的视图 Select * from all_views; 如，查询当前用户自己建立的视图 Select * from user_views; 如，查询dba_作为前缀的视图（必须具有DBA权限） select * from dba_data_files ;,53,教学内容及方式,54,教学内容,基本概念、原理 数据库操作 数据库设计 数据库管理 数据库应用系统开发,55,数据库系统的基本结构及组成； 数据库方法管理数据的特点； 概念模型、数据模型； DBMS的主要功能及数据字典； 数据库三级模式结构； 数据库语言与接口； 数据库应用系统的主要结构，C/S及B/S；,56,2. 关系数据库及关系操作,关系代数； 关系完整性 数据查询（简单查询、复杂查询）； 数据插入、更新、删除操作； 数据库对象的定义，例如：如表、视图、索引、存储过程、触发器等； 嵌入式SQL；,57,3. 数据库设计,概念设计： 掌握用E-R方法建模，了解其它建模方法。 逻辑设计： E-R模型转换为关系模式； 关系模式规范化的必要性； 函数依赖与范式定义（1NF, 2Nf, 3NF）； 范式分解方法与模式规范化。 物理设计： 物理设计的意义； 物理设计的内容、步骤及技术。,58,数据库存储技术 数据完整性的概念及定义 并发控制技术 数据库的安全性(授权及存取控制) 备份与恢复技术 数据库的日常管理工