数据库系统 设计、实现与管理 (基础篇)xmind

该博客围绕数据库系统展开,涉及系统的设计、实现与管理等方面内容,聚焦信息技术领域中数据库系统相关的关键环节。

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数据库管理系统的设计实现 1.DBMS的目标 (1)用户界面友好 对一个实用DBMS来说,用户界面的质量直接 影响其生命力。DBMS的用户接口应面向应用,采用适合最终用户的交 互式、表格式、菜单式、窗口式等界面形式,以方便使用和保持灵活 性。一般地说,用户界面应具有可靠性、简单性、灵活性和立即反馈等 特性。 (2)功能完备 DBMS功能随系统的规模的大小而异。大型DBMS 功能齐全,小型DBMS功能弱一些。DBMS主要功能包括数据定义、数 据库数据存取、事务控制、数据库组织和存储管理、数据库安全保护等 等。我们在下面讨论这些功能的内容。 (3)效率高 系统效率包括三个方面:一是计算机系统内部资源的使 用效率。能充分利用资源(包括存储空间、设备、CPU等),并注意使 各种资源负载均衡以提高整个系统的效率,二是DBMS本身的运行效 率。三是用户的生产率。这是指用户学习、使用DBMS和在DBMS基础 上开发的应用系统的效率。 2.DBMS的基本功能 (1)数据库定义 对数据库的结构进行描述,包括外模式、模式、 内模式的定义;数据库完整性的定义;安全保密定义(如用户口令、级 别、存取权限);存取路径(如索引)的定义。这些定义存储在数据字 典(亦称为系统目录)中,是DBMS运行的基本依据。为此,提供数据 定义语言DDL。 (2)数据存取 提供用户对数据的操纵功能,实现对数据库数据的 检索、插入、修改和删除。一个好的DBMS应该提供功能强易学易用的 数据操纵语言(DML)、方便的操作方式和较高的数据存取效率。 DML有两类:一类是宿主型语言,一类是自含型语言。前者的语句不能 独立使用而必须嵌入某种主语言,如C语言、COBOL语言中使用。而后 者可以独立使用,通常以供终端用户交互使用和批处理方式两种形式使 用。 (3)数据库运行管理 这是指DBMS运行控制、管理功能。包括多 用户环境下的并发控制、安全性检查和存取权限控制、完整性检查和执 行、数据加密、运行日志的组织管理、事务的管理和自动恢复(保证事 务的正确性),这些功能保证了数据库系统的正常运行。 (4)数据组织、存储和管理 DBMS要分门别类地组织、存储各类 数据,包括数据字典(亦称系统目录)、用户数据、存取路径等等。要 确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据,如何实现数 据之间的联系。数据组织和存储的基本目标是提高存储空间利用率,选 择合适的存取方法确保较高存取(如随机查找、顺序查找、增、删、 改)效率。 (5)数据库的建立和维护 包括数据库的初始建立、数据的转换、 数据库的转储和恢复、数据库的重组织和重构造以及有性能监测分析等 功能。 (6)其它功能 包括DBMS网络中其它软件系统的通信功能;一个 DBMS另一个DBMS或文件系统的数据转换功能等。 3.DBMS操作系统 通常DBMS是建立在操作系统环境之上的。根据具体操作系统的特 点,DBMS可以用不同的方法利用操作系统的基本功能来实现DBMS。 一般有下面3类方法: (1)共享模块法 (2)分离进程法 (3)和操作系统融合 4.DBMS程序模块的组成 作为一个庞大的系统软件,DBMS由众多程序模块组成,它们分别 实现DBMS复杂而繁多的功能。数据库定义方面 有DDL翻译处理程序 (包括外模式、模式、存储模式处理程序)、保密定义处理程序(如授 权定义处理程序)、完整性约束定义处理程序等。这些程序接收相应的 定义,进行语法、语义检查,把它们翻译为内部格式存储在数据字典 中。DDL翻译程序还根据模式定义负责建立数据库的框架(即形式一个 空库),等待装入数据。 数据库操纵方面 有DML处理程序、终端查询语言解释程序、数据 存取程序、数据更新程序等。DML处理程序或终端查询语言解释程序 对用户数据操纵请求进行语法、语义检查,由数据存取或更新程序完成 对数据库的存取操作。 数据库运行管理方面 有系统初启程序,负责初始化DBMS、建立 DBMS的系统缓冲区、系统工作区、打开数据字典等等。还有安全性控 制、完整性检查、并发控制、事务管理、运行日志管理等程序模块,在 数据库运行过程中监视着对数据库的所有操作,控制管理数据库资源, 处理多用户的并发操作等。它们一方面保证用户事务的正常运行,一方 面保证数据库的安全性和完整性。数据库组织、存储和管理方面 有文 件读写维护程序、存取路径(如索引)管理程序、缓冲区管理程序 (包括缓冲区读、写、淘汰等模块),这些程序负责维护数据库的数据 和存取路径,提供有效的存取的方法。 数据库建立、维护和其它。有数据库初始数据装入程序、转储程 序、恢复程序、数据库重构造程序、数据转换程序、通信程序等。 DBMS的这些组成模块互相联系,互相依赖,共同完成DBMS复杂 的功能。这些模块之间的联系有一定的
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