第五讲数据库系统结构和数据库保护

第五讲数据库系统结构与数据库保护本讲内容数据库系统结构是怎样的数据库系统的组成数据库保护三级模式结构应用A应用B应用C应用D外模式3外模式2外模式1123模式内模式DB一个数据库只有一个模式外模式/模式映象模式/内模式映象也称子模式、用户模式。是模式的子集。是用户的数据视图，与某一应用有关。也称逻辑模式。是所有用户的公共数据视图。与应用开发工具、应用无关；与物理存储、硬件环境无关。也称存储模式。数据在数据库的表示方式。只有一个内模式；主要描述存储方式，如顺序存储、B树存储，hash存储；以及如何进行索引、压缩、加密等。数据独立性逻辑独立性当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式/模式的映象作相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而也不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。物理独立性当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性。数据库系统的组成硬件平台及数据库足够大的内存足够大的磁盘较高的通道能力软件DBMS支持DBMS的OS具有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人员数据库管理员系统分析员和数据库设计人员应用程序员用户用户偶然用户不经常访问数据库。一般是企业或组织机构的高中级管理人员。简单用户查询和修改数据库。银行的职员、航空公司的机票预定工作人员、旅馆总台服务员等。复杂用户包括工程师、科学家、经济学家、科学技术工接使用数据库语言访问数据库，甚至编制应用程序的人。DBA的工作职责决定数据库中的信息内容和结构决定数据库的存储结构和存取策略定义数据的安全性要求和完整性约束条件监控数据库的使用和运行数据库的改进和重组重构数据库管理系统数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。DBMS建立在操作系统的基础上，是位于操作系统与用户之间的一层数据管理软件，负责对数据库进行统一的管理和控制。用户发出的或应用程序中的各种操作数据库中数据的命令，都要通过数据库管理系统来执行。数据库管理系统还承担着数据库的维护工作，能够按照数据库管理员所规定的要求，保证数据库的安全性和完整性。DBMS的功能和组成功能数据定义模式、存储模式和外模式，各模式间的映象定义，及定义结束条件数据操纵检索、插入、删除、修改等数据库运行管理并发控制、安全性检查、完整性约束条件等的检查与执行。维护（包括索引、数据字典的自动维护）

数据组织、存储和管理文件结构、存取方式（如何保证空间利用率和处理效率（时间效率））数据库的建立与维护初始数据输入、数据转换等。转储（备份）与恢复、重组、重构等。数据通信接口与用户的通信接口，各服务器间的通信接口等组成数据定义语言及其翻译处理程序DDL数据操纵语言及其编译（或翻译）程序DML，宿主型、自主型（自含型）数据库运行控制程序

实用程序

数据库保护DBMS的数据控制功能数据安全性（Security）保护数据完整性（Integrity）控制并发（Concurrency）控制数据库恢复（Recovery）安全性控制三层安全防线操作系统的安全保护机制DBMS的安全保护机制数据库中对象的安全保护机制计算机系统采用的安全措施用户标识和鉴定存取控制视图数据加密数据库审计完整性约束此外，还可以分立即执行约束（语句结束）和延迟执行约束（事务结束）粒度/状态列级元组级关系级静态类型格式值域空值其它元组值应满足的条件实体完整性约束参照完整性约束函数依赖约束统计约束动态改变列定义或列值元组新旧值之间应满足的约束条件关系新旧状态间应满足的约束条件Oracle示例CREATETABLEEMP(EmpnoNUMERIC(4)PRIMARYKEY,EnameVARCHAR(10)NOTNULL,JobVARCHAR(9),MgrNUMERIC(4),SalNUMERIC(7,2)CHECK(Sal>300),DeptnoNUMERIC(2),

CONSTRAINTFK_DEPTNOFOREIGNKEY(Deptno)

REFERENCEDEPT(Deptno)

ONDELETECASCADE);并发控制并发控制的单位—事务（transaction）Begintransaction数据库操纵语句集mit/rollback并发操作导致数据的不一致性丢失数据不可重复读读“脏”数据不一致性的示例时间事务1事务2t1检索，读A=16

t2

检索，读A=16t3更新，A←A-1写回A=15

t4

更新，A←A-1写回A=15时间事务1事务2t1检索，读B=200

t2

检索，读B=200t3更新，B←B*2写回B=400t4检索，读B=400

时间事务1事务2t1检索，读C=200更新，C←C+100写回C=300

t2

t3检索，读C