数据库管理系统概述 PPT课件

1 第7章数据库管理系统概述 1 数据库管理系统的功能2 数据库管理系统的组成3 事务4 DBMS的进程结构5 DBMS的系统结构6 数据目录7 DBMS和第四代应用开发环境 2 1 数据库管理系统的功能 数据库管理系统 DBMS 是整个数据库系统的核心 是一种系统软件 由厂家提供 DBMS的功能因产品而异 现代DBMS应该具备七个功能 王书 p 5 1 提供高级的用户接口2 查询处理和优化 ch 11查询优化 3 数据目录管理4 并发控制 ch 9并发控制 5 恢复功能 ch 10故障恢复 6 完整性约束检查 ch 8完整性 7 访问控制 ch 7安全性 3 2 数据库管理系统的组成 王书p 90 图4 1 DBMS组成结构 了解工作原理 DBMS是一个有机的整体 应该用动态的观点看待DBMS各个功能模块 一个应用程序或用户通过DBMS读取数据库中数据的过程如下所示 用户A向DBMS发出调用数据库数据的命令 如SELECT命令 命令中给出了一个关系名和查找条件 DBMS先对命令进行语法检查 通过后进行语义检查和用户存取权限检查 DBMS读取数据字典 检查是否存在该关系及相应的字段 该用户能否读取它们等 确认语义正确 存取权限合法后便决定执行该命令 否则拒绝执行 返回错误信息 DBMS执行查询优化 要依据数据字典中的信息 并把该命令转换成一串单记录的存取操作序列 DBMS执行存取操作序列 反复执行以下各步 直至结束 DBMS首先在缓冲区中查找记录 若找到满足条件的记录则转到10 否则转到6 4 DBMS查看存储模式 决定从哪个文件 用什么方式读取哪个物理记录 DBMS根据6的结果 向操作系统发出读取记录的命令 操作系统执行读数据的有关操作 操作系统将数据从数据库的存储区送至系统缓冲区 DBMS根据查询命令和数据字典的内容导出用户所要读取的记录格式 DBMS将数据记录从系统缓冲区传送到程序A的用户工作区 DBMS将执行状态信息 如成功读取或不成功的错误指示 例外状态信息等 返回给应用程序A 5 6 3 事务 1 事务的定义所谓事务 Transaction 是用户定义的一个操作序列 这些操作是一个不可分割的工作单位 即要么全做要么全不做 allornothing 事务的开始与结束可以由用户显式控制 如果用户没有显式地定义事务 则由DBMS按缺省规定自动划分事务 在SQL语言中 定义事务的语句有三条 BEGINTRANSACTIONCOMMITROLLBACK 7 3 事务 1 事务的定义 续 事务通常是以BEGINTRANSACTION开始 以COMMIT或ROLLBACK结束 COMMIT表示提交 即提交事务的所有操作 具体地说就是将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中去 事务正常结束 ROLLBACK表示回滚 即在事务运行的过程中发生了某种故障 事务不能继续执行 系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消 滚回到事务开始时的状态 这里的操作指对数据库的更新操作 8 3 事务 2 事务的性质事务具有四个特性 原子性 Atomicity 一致性 Consistency 隔离性 Isolation 和持续性 Durability 这个四个特性也简称为ACID特性 1 原子性事务是数据库的逻辑工作单位 事务中包括的诸操作要么都做 要么都不做 2 一致性事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态 因此当数据库只包含成功事务提交的结果时 就说数据库处于一致性状态 如果数据库系统运行中发生故障 有些事务尚未完成就被迫中断 系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消 滚回到事务开始时的一致状态 9 3 事务 2 事务的性质 续 3 隔离性一个事务的执行不能被其他事务干扰 即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的 并发执行的各个事务之间不能互相干扰 4 持续性持续性也称永久性 Permanence 指一个事务一旦提交 它对数据库中数据的改变就应该是永久性的 接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响 10 3 事务 3 事务的例子王书p 92 BEGIN 款不足 款不足 11 拨款 拨款完成 12 4 DBMS的进程结构 是作为操作系统的用户进程在其上运行的 多数 把主要功能组成一个 核心进程 核心进程是执行事务的主要进程 进程结构的可能方案较多 实用的方案有两种 一个应用进程对应一个 核心进程应用程序创建相应的应用进程 每个应用进程在访问数据库时创建一个 核心进程 多个 核心进程在操作系统调度下并发运行 实现多事务并发执行 优点 实现较简单 13 4 DBMS的进程结构 续 个缺点 王书 进程操作开销较大 事务增加 进程数激增 内存紧张 性能下降 不适合 不利于事务共享内存 14 4 DBMS的进程结构 续 多线程 进程结构 王书 一个进程创建多个线程 轻量进程 进程称为重量进程 的并发执行从进程级改为线程级 点好处 不受制于操作系统 减少切换开销 提高性能 提高 的可移植性 15 DBMS的系统结构 种主要结构 王书 分时系统环境下的集中式系统结构网络环境下的客户 服务器结构物理上分布 逻辑上集中的分布式数据库结构物理上分布 逻辑上分布的分布式数据库结构 16 6 数据目录 数据目录 Catalog或Directory 是一组关于数据的数据 也称为元数据 meta data DBMS的功能是管理大量的 共享的 持久的数据 有关这些数据的定义和描述也需要长期保存在系统种 关系数据库中数据字典的组织通常与数据本身的组织相同 数据字典按不同的内容在逻辑上组织为若干张表或视图 王书p 98 图a e5张表 数据字典的特点是数据量比较小 与数据本身比 使用频繁 因为任何数据库操作都要参照数据字典的内容 17 7 DBMS和第四代应用开发环境 应该指出 DBMS本身并不能全部解决数据管理的问题 DBMS的设计目标也不是要解决所有问题 这些问题包括数据的存储 访问 处理和表示等等 DBMS提供了丰富的数据管理的基本功