1-5+绪论(数据库系统结构及组成)教学课件

数据库系统

胡敏合肥工业大学计算机与信息学院情感计算与先进智能机器安徽省重点实验室办公地点：翡翠科教楼A座807jsjxhumin@QQ：495109389第一章绪论1.1数据库系统概述1.2

数据模型1.3

数据库系统的结构1.4数据库系统的组成1.5小结1.3数据库系统的结构从数据库应用开发人员角度看

数据库系统采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构从数据库最终用户角度看

数据库系统的结构有：单用户结构主从式结构分布式结构客户-服务器浏览器-应用服务器／数据库服务器等1.3数据库系统的结构（续）

1.3.1数据库系统模式的概念1.3.2数据库系统的三级模式结构

1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性

1.3.1数据库系统模式的概念数据模型中的“型”和“值”型(Type)：对某一类数据的结构和属性的说明值(Value)：是型的一个具体赋值例如：学生记录型：（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）一个记录值：（20155130，李明，男，计算机，22，江苏）数据库系统模式的概念（续）模式（Schema）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是型的描述；反映的是数据的结构及其联系；模式是相对稳定的。实例（Instance）模式的一个具体值，反映数据库某一时刻的状态；同一个模式可以有很多实例；实例随数据库中的数据的更新而变动。

学号姓名年龄性别系名年级2015004王小明19女社会学20152015006黄大鹏20男商品学20152015008张文斌18女法律2015………………型模式值实例课程编号课程名称学分先修课C01高等数学8C02数据结构3.5C05数据库3.5学号课程编号成绩2015006C01882015006C05892005008C01901.3数据库系统的结构（续）

1.3.1数据库系统模式的概念1.3.2数据库系统的三级模式结构

1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性

1.3.2数据库系统的模三级模式结构数据库系统的三级模式结构模式（Schema）外模式（ExternalSchema）内模式（InternalSchema）

数库据应用程序1应用程序2应用程序3外模式A外模式B

外模式/模式模式

模式/内模式用户级数据库概念级数据库物理级数据库DBMS1.模式（Schema）模式（也称逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述；所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求；一个数据库只有一个模式。模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层与数据的物理存储细节和硬件环境无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关数库据应用程序1应用程序2应用程序3外模式A外模式B

外模式/模式模式

模式/内模式用户级数据库概念级数据库物理级数据库DBMS1.模式（Schema）（续）模式的定义DDL定义数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等），以某种数据模型为基础数据之间的联系；数据有关的安全性、完整性要求。2.外模式（ExternalSchema）外模式（也称子模式或用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述；数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式与模式的关系

外模式通常是模式的子集，一个模式可以有多个外模式。反映了不同用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求对模式中结构、类型、长度、保密级别等都可以不同外模式与应用的关系一个外模式可以个应用系统所使用,一个应用程序只能使用一个外模式外模式的用途每个用户只能和访问所对应的外模式中的数据,简化用户视图保证数据库安全性的一个有力描施3.内模式（InternalSchema）内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述；是数据在数据库内部的表示方式，包括：记录的存储方式（顺序、聚簇）索引的组织方式（B+树、HASH索引）数据是否压缩存储数据是否加密数据存储记录结构的规定—如定长/不定长、记录是否跨页存放等一个数据库只有一个内模式

3.内模式（InternalSchema）（续）堆方式存储按学号升序存储按年龄聚簇存储汉语字典是聚簇索引的典型应用，在汉语字典里，索引项是字母+声调，字典正文也是按照先字母再声调的顺序排列。若插入一条学生记录S3

1.3数据库系统的结构（续）

1.3.1数据库系统模式的概念1.3.2数据库系统的三级模式结构

1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性

1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性数据库的二级映像功能与数据独立性三级模式是对数据的三个抽象级别二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换外模式/模式映像模式/内模式映像据应用程序1应用程序2应用程序3外模式A外模式B

外模式/模式模式

模式/内模式用户级数据库概念级数据库物理级数据库DBMS1.外模式／模式映像外模式/模式映像对每一个外模式，有一个外模式/模式映像

定义外模式与模式之间的对应关系映像定义通常包含在各外模式的描述中保证数据的逻辑独立性

当模式改变时，DBA多外模式/模式映像作相应改变，使外模式保持不变；应用程序是依据外模式编写的，应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性2.模式／内模式映像模式/内模式映像定义了数据全局逻辑结构与存储结构（物理结构）之间的对应关系

如:说明摸个逻辑记录对应何种存储结构。模式/内模式映像是唯一的

当数据库的存储结构改变了，DBA修改模式/内模式映像，使模式保持不变；模式不变，则应用程序不变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性保证了应用程序的稳定性

除非应用需求发生变化，否则应用程序一般不需要修改从程序为中心—发展为以数据为中心

具有了数据与程序之间的独立性，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去。

数据的存取由数据库管理系统管理简化了应用程序的编制大大减少了应用程序的维护和修改第一章绪论1.1数据库系统概述1.2

数据模型1.3数据库系统的结构1.4数据库系统的组成1.5小结1.4数据库系统的组成

数据库系统的组成数据库数据库管理系统（及其开发工具）应用系统数据库管理员

四部分:硬件、软件、数据库和人员组成

数据库

应用系统应用开发工具

操作系统数据库管理系统

数据库管理员用户用户用户1.硬件平台及数据库硬件平台及数据库

数据库系统对硬件资源的要求(1)足够大的内存操作系统DBMS的核心模块数据缓冲区应用程序

(3)较高的通道能力，提高数据传送率

(2)足够大的磁盘或磁盘阵列等外部设备

--磁盘操作系统DBMS应用程序数据库及其备份光盘、磁带、软盘数据备份2.软件软件DBMS操作系统与数据库接口的高级语言及其编译系统以DBMS为核心的应用开发工具为特定应用环境开发的数据库应用系统数据库管理员系统分析人员数据库设计人员应用程序编程人员最终用户3.人员{用户应用程序员DBA系统分析员内模式应用系统外模式数据表示模式DBDBMSOS数据抽象级别软件系统层次不同的人员涉及不同的数据抽象级别，具有不同的数据视图1.参与确定数据库中的信息内容和结构2.参与数据库的存储结构和存取策略的设计3.参与确定数据安全性要求和完整性约束条件4.监控数据库的使用和运行周期性转储数据库数据文件日志文件系统故障恢复介质故障恢复监视审计文件DBA的职责5.数据库的改进和重组

性能监控和调优定期对数据库进行重组织，

以提高系统的性能需求增加和改变时，数据库

须需要重构造。2.

系统分析员、数据库设计人员

3.应用程序员2

.系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明与用户及数据库管理员结合，确定系统的硬软件配置参与数据库系统的概要设计3.应用程序员设计和编写应用系统的程序模块进行调试和安装2.

数据库设计人员参加用户需求调查和系统分析确定数据库中的数据设计数据库各级模式4.

用户用户是指最终用户（End

User）。他们通过应用系统的用户接口使用数据库。

1.

偶然用户不经常访问数据库，但每次访问数据库时往往需要不同的数据库信息

企业或组织机构的高中级管理人员2.

简单用户主要工作是查询和更新数据库银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员3.

复杂用户工程师、科学家、经济学家、科技工作者等直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于数据库管理系统的应用程序接口编制自己的应用程序An

Introductionto

Database

System第一章绪论1.1数据库系统概述1.2

数据模型1.3数据库系统的结构1.4数据库系统的组成1.5小结1.5小结数据库的基本概念数据管理的发展过程数据模型数据