DBMS的基本功能和系统结构ppt课件

.第13次DBMS的基本功能和系统结构、数据库技术、1、DBMS的基本功能数据库定义描述数据库的结构，包括外部模式、模式、内部模式的定义在内的数据库一致性的定义安全秘密的定义(用户密码、级别、访问权限等)索引这些定义存储在数据字典(也称为系统目录)中，是DBMS运行的基本依据。数据访问提供用户操作数据的功能，实现数据库数据的检索、插入、修改、删除。 优秀的DBMS必须提供强大、易于使用的数据操作语言(DML )、方便的操作方法和高数据访问效率。 数据库运行管理DBMS的运行控制和管理功能。 包括多用户环境中的事务管理和自动恢复、并发控制和死锁检测(或防止死锁)、安全检查和访问控制、完整性检查和执行以及执行日志的组织管理。 这些功能确保了数据库系统的正常运行。数据的组织、保存、管理DBMS必须对数据辞典、用户数据、访问路径等各种数据进行分类、保存、管理。 决定如何实现数据之间的联系，以确定如何以文件结构和访问方式在存储级别组织数据。 数据组织和存储的基本目标是通过提高存储空间利用率和便于访问，提供多种访问方法(如索引、散列和按序搜索)来提高访问效率。数据库的构建和维护包括初始数据库构建、数据转换、数据库转储和恢复、数据库重组和重建以及性能监视分析等功能。 其他功能包括DBMS的网络通信功能、DBMS和DBMS或文件系统的数据转换功能，以及异构数据库之间的互访问和互操作性。 2、DBMS的系统结构DBMS和OS :从计算机软件系统的构成来看，DBMS是在OS上构筑的软件系统，是OS的用户。 由于OS负责计算机系统的过程管理、作业管理、内存管理、设备管理、文件管理等，DBMS不能将数据共享组织、管理和访问与OS支持分离。 当有制作、取消进程、进程通信、磁盘读写、存储器分配等请求时，DBMS必须请求操作系统的服务。 例如，在DBMS读取数据库所记录的记录时，操作系统调用读取盘块的操作，操作系统从盘读取物理块，物理块的解释通常由DBMS进行。不同的操作系统提供了不同的服务方式。 例如，现代操作系统不仅进行过程管理，还进一步发展了线程的概念和技术。 操作系统的不同服务方式导致了DBMS技术和实现方法的诸多差异。 DBMS可以对同一操作系统具有不同的实现选项。 在影响DBMS性能的因素中，特别突出了DBMS在操作系统上的操作方式。 例如，DBMS过程结构方案的选择是DBMS实现的重要问题，影响DBMS的总体设计思想和DBMS性能，这影响DBMS实现的难度。 应用程序1、应用程序2、应用程序n、DB、OS、DBMS、DBMS、应用程序1、应用程序2、应用程序n、2N场景，每个用户进程由一个DBMS进程进行服务。 这种情况下，数据库系统中的每个活动进程是独立执行的。DB，OS，DBMS，应用程序1，应用程序2，应用程序n，N 1方案的一个DBMS进程为所有的用户进程提供服务。 在这种情况下，DBMS进程的工作方式类似于服务器。 由于、设计了自己的多任务处理机制和调度算法，N 1方案的DBMS设计总体上比2N方案复杂。 如果调度策略不正确，或者数据库进程未优先处理所有用户的请求，则服务器将成为瓶颈。 此外，在N 1方案中，使用操作系统级别的消息机制来实现从多进程到单进程和从单进程到多进程的数据传输。 许多文献指出消息系统是昂贵的设施，并且在许多操作系统中，消息往返开销是若干指令。N 1方案的一个优点是能够采用多线程技术来实现，从而大大提高系统性能、降低系统资源开销并简化DBMS的许多部分的设计。 这是因为线程机构制造n！ 方案能够以统一的“线程”思想处理所有执行流，省略所有后台过程，包括DBMS核心执行流，适应系统软件设计和开发的微内核要求，简洁紧凑地移植DBMS核心代码，数据库实例(Instance ) :一系列操作系统进程和内存区域的集合。 Oracle和SQLServer用于管理对数据库的访问。 典型的数据库服务用作其同义词。 数据库实例是用于访问数据库文件集的存储结构和后台进程的集合。 这样，一个数据库就可以从多个实例访问(并行服务器方法)。 WindowsNT上的每个数据库实例都以包含多个轻量级执行后台线程的单个进程运行。 每个后台服务器线程都执行特色系统功能。 专用服务器体系结构Oracle为每个连接到实例的客户机启动专用前台服务器线程。 此线程仅在客户机上运行。客户端、实例、专用服务器、多线程服务器体系结构(MTS )、客户端、实例、调度程序、数据库、和其处理对象是各种各样的数据库应用程序。 此层是DBMS和最终用户以及应用程序的接口层。 第二层是语言翻译处理层。 处理对象是数据库语言，如SQL。 向上提供的数据接口是关系、视图或元组的集合。 其功能对数据库语言的各种语句进行句法分析、视图转换、批准检查、完整性检查、查询优化等。 对较低级别的基本模块的调用生成可执行代码。 执行这些代码可满足数据库语句的功能要求。 第3层是数据访问层。 此层处理的对象是单个元组。 将上层集合操作转换为单记录操作。 执行基本操作，如扫描(例如表扫描)、排序、查找元组、插入、修改、修改、删除和阻塞。 完成访问数据记录、维护访问路径、并发控制和事务管理等任务。 第4层是数据存储层。 此层处理的对象是数据页面和系统缓冲区。 执行文件逻辑打开、关闭、页读取、页写入、缓冲读取和写入、页废弃等操作，完成缓冲管理、内外存储器交换、外部存储器数据管理等功能。 数据存储层、os、DB、数据访问层、翻译处理层、应用层、os是DBMS的基础。 处理对象是数据文件的物理块。 执行物理文件的读写操作，确保DBMS确保数据的逻辑读写映射到物理文件。 操作系统所提供的访问原文和基本访问方法通常为与DBMS存储层的接口。DBMS的执行过程的图像，应用，数据辞典，RDBMS，OS，DB，系统缓冲，1，2，1用户发出Select指令的2DBMS首先语法性地调查指令。 语法检查合格后，进行语义检查和访问权限检查。 3DBMS进行查询优化。 4DBMS在缓冲区中查找记录。