数据库技术及应用课件：数据库系统基本概念

1、2022/10/81数据库系统基本概念数据库技术发展简史数据描述数据模型数据库数据库管理系统数据库系统2022/10/82objectives数据库三级模式结构两级映象数据独立性小结数据库管理系统工作模式主要功能模块组成用户界面2022/10/83objectives数据库系统DBS的组成（全局结构图）数据库硬件软件用户(数据库管理员,应用程序设计人员,初级用户)体系结构单用户集中式分布式（C/S， B/S）2022/10/84数据库的三级模式结构三级模式结构（数据抽象的三个级别）外部级（External）概念级（Conceptual）内部级（Internal）模式Vs.实例模式：基于数据模型

2、的数据库总体设计实例：特定时刻存储在数据库中的数据的集合举例：关系模式（表头，表的内容）2022/10/85数据库的三级模式结构类型（Type）和值（Value）类型是指对某一类数据的结构和属性的说明值是类型的一个具体赋值例：类型学生类型（学号，姓名，年龄） 值（PB00001001,徐子陵，20）模式（Schema）和实例（Instance）模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅仅涉及类型的描述，不涉及具体的值模式的一个具体值称为模式的一个实例2022/10/86数据库的三级模式结构美国国家标准学会（ANSI）所属标准计划和要求委员会在1975年公布的研究报告中，把数据库分为三级：

3、外模式(一般用户级模式)模式(概念级模式)内模式(物理级模式)2022/10/87数据库的三级模式结构外模式:（External Schema）用户级数据库, 也称为用户视图，又称为子模式 。是用户看到并获准使用的那部分数据的逻辑结构。由若干外部记录类型组成。用户根据系统所给的子模式，用查询语言（DML）或应用程序去操作数据库中的数据。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施（民可使由之，不可使知之。）2022/10/88数据库的三级模式结构概念模式（Conceptual Schema）对应于概念级数据库，简称模式(数据库管理员看到的数据库，又称DBA视图) 。对数据库中的全部数据的整体逻辑结构

4、描述以某种数据模型为基础，综合考虑所有用户需求，将这些需求有机地组织成一个逻辑整体。涉及数据库中所有对象的逻辑关系，而不涉及存储结构、访问技术等物理细节。2022/10/89数据库的三级模式结构内模式（Internal Schema）对应于物理级数据库，又称存储模式。(物理级数据库也称为系统程序员视图,系统程序员所做的工作)数据物理结构和存储结构的描述，数据在数据库内部的表示方式。定义所有内部记录类型（记录以什么存储方式存储）、索引和文件的组织方式，数据控制方面的细节（数据是否压缩存储，是否加密等）。2022/10/810数据库的两级映像两级映像（mapping） （变换）模式内模式映像外模式

5、模式映像2022/10/811数据库的两级映像模式内模式映像模式/内模式映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。两级的数据结构可能不一致：记录类型、字段类型的命名和组成可能不一样，需要这个映象说明概念记录和内部记录之间的对应性。模式/内模式映像一般放在内模式中描述。2022/10/812数据库的两级映像外模式/模式映像定义：外模式/模式映像存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式之间的对应关系放在外模式中描述2022/10/813应用应用应用子模式1子模式2子模式到模式映射模式模式到内模式映射内模式数据库用户级概念级物理级数据库的模式及其映射 2022/1

6、0/814数据库体系结构数据独立性概念应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响在某个层次上修改模式定义而不影响位于其上一层模式的能力叫做数据独立性。2022/10/815数据独立性物理数据独立性物理数据独立性：为了提高性能，偶尔会在物理层做一些修改。修改物理模式而不必重写应用程序的能力。如何做到？（对模式/内模式映像做相应修改）2022/10/816数据独立性逻辑数据独立性逻辑数据独立性：只要数据库的逻辑结构发生了变化，逻辑层次就需要做一些修改。修改逻辑模式而不必重写应用程序的能力如何做到？（对外模式/模式映像做相应修改）2022/10/817数据库结构小结数据视图数据定义语言描述的名

7、称DBTG报告中的名称外部级外模型外模式子模式概念级概念模型概念模式模式内部级内模型内模式物理模式2022/10/818数据库结构小结数据库系统中实际存储的是物理级数据，是数据访问的基础。概念级数据库是物理级数据库的一种对应描述用户级数据库是用户与数据库的界面。用户根据子模式进行操作通过子模式到模式的映射与概念级数据库联系起来，又通过模式到物理模式的映射与物理级数据库联系起来。 DBMS的中心工作完成三级数据库模式之间的转换，把用户对数据库的操作转化到物理级去执行。2022/10/819数据库管理系统DBMS的概念数据库系统中对数据进行管理的软件。DBMS的工作模式接受应用程序数据请求将用户数

8、据请求转换成复杂的机器代码实现对数据库操作从对数据库操作中取得查询结果对查询结果进行处理（格式转换）将处理结果返回给用户2022/10/820数据库管理系统DBMS的主要功能数据库的定义数据库的操纵（操作）数据库的保护（数据库恢复，并发控制，数据完整性控制，数据安全性控制）数据库的维护2022/10/821DBMS的主要功能数据库的定义DBMS提供 Data Definition Language和DDL的编译程序定义三级结构定义两级映象定义数据的完整性约束定义数据保密限制的约束2022/10/822DBMS的主要功能数据库的操纵DBMS提供DML实现对数据库中数据的操作，还提供DML的编译程

9、序或解释程序两类DML (Data Manipulation Language)过程性：编程时需说明做什么，怎么做非过程性：编程时仅需说明做什么。两类数据操作检索：查询更新：插入、删除、更新等2022/10/823DBMS的主要功能数据库的运行管理（ DBMS运行的核心部分）对数据库进行并发控制安全性检查检查执行完整性约束条件数据库内部维护2022/10/824DBMS的主要功能建立数据库数据库初始数据的输入数据转换维护数据库数据库的转储与恢复数据库的重组织与重构造性能的监视与分析等2022/10/825数据库管理系统DBMS的模块组成2022/10/826用户程序A1工作区用户程序A2工作区

10、用户程序B1工作区用户程序B2工作区外部模式A外部模式B概念模式存储模式数据库存取方法DBCSDBSS外部模式 概念模式外部模式 概念模式概念模式 存储模式DBCS接口系统缓冲区2022/10/827数据库系统数据库系统DBS的组成（数据库系统全局结构图）数据库硬件软件用户(数据库管理员,应用程序设计人员,初级用户)2022/10/828数据库系统全局结构图硬件操作系统DBMS，编译系统应用开发工具软件应用系统PB,VB,VCDELPHIOracle,Db2,Sybase,SQL Server,Informix数据库2022/10/829数据库系统应用架构单用户结构主从式结构分布式结构客户机/

11、服务器结构浏览器/服务器结构2022/10/8301、单用户数据库系统整个数据库系统(应用程序、DBMS、数据)装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。例如一个企业的各个部门都使用本部门的机器来管理本部门的数据，各个部门的机器是独立的。由于不同部门之间不能共享数据，因此企业内部存在大量的冗余数据。例如人事部门、会计部门、技术部门必须重复存放每一名职工的一些基本信息（职工号、姓名等）。2022/10/8312、主从式结构的数据库系统一个主机带多个终端的多用户结构数据库系统，包括应用程序、DBMS、数据，都存放在主机上，所有处理任务由主机来完成，各用户通过终端并发存取数据库，共

12、享数据。易于管理、控制与维护。当终端用户数目增加到一定程度，主机任务过重，系统性能下降。当主机出现故障时，整个系统全部不能使用。2022/10/8323、分布式结构的数据库系统数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上。 网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用2022/10/8333、分布式结构的数据库系统西区图书数据库东区图书数据库南区图书数据库本地应用：借书全局应用：查询网 络2022/10/8343、分布式结构的数据库系统优点适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需

13、求。 缺点数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制约。2022/10/8354、客户机服务器结构数据库系统 把DBMS功能和应用分开某个（些）结点上的计算机专门执行DBMS功能，称数据库服务器。其他结点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具、用户的应用系统，称为客户机。集中的服务器结构（一台数据库服务器，多台客户机）分布服务器结构（网络中有多台数据库服务器）2022/10/8364、客户机服务器结构数据库系统优点客户端请求被传送到服务器，进行处理后将结果返回给用户，显著减少了数据传输量；客户机与服务器在多种不同的硬件和软件平台上运行；使用不同厂商的数据库应用开发工具。缺点系统安装复杂，工作量大。应用程序安装在每一台客户机上，从总体来看，浪费了系统资源。2022/10/8375、浏览器服务器结构数据库系统客户机统一使用浏览器软件，统一的用户界面服务器包括Web服务器和数据库服务器2022/10/8385、浏览器服务器结构数据库系统Internet/Intranet