0001-数据库系统——(总述)

本文介绍了数据库系统的定义、目的、特征及架构等内容,探讨了数据库系统如何有效地管理和应用数据信息,包括其逻辑与视图层的区别、模式与实例的区分以及评价指标。

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!逻辑主线:   1.现实世界的事物——事物产生的数据——数据库系统

                            2.

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一、数据库系统的定义、目的、特征、思路。

         数据库系统就是存储和管理数据的系统。数据库系统是人类构造的电子信息系统,它将自然界、人类在运行、生产、生活中的混沌元素,有逻辑有目的有意识的进行了组织、记录、管理、应用。世界并不需要数据库系统,而是人类需要数据库系统,它的产生是科技文化技术发展的结果。数据在数据库系统中走了一遭,最终还是为人们服务。

         数据库系统的目的是数据信息的管理与应用。

         任何人造系统,都涉及人机交互的渠道、途径、工具。既要满足人造系统自身的构造特征,又要满足人类的获取、认知、理解。那么可以用分层的方式,将底层屏蔽和隐藏,将高层提供展示给人类。

         数据库中的数据信息在物理层面是按照特定存储格式在存储介质(硬盘等)进行存储(连续存储、链式结构等),在逻辑层面是由若干特定格式的记录来构成,它可以是二维表的集合,也可以是数据仓库?在视图层面(抽象视图)是由特定的数据展示需求,进行的底层数据的查询调用展示。

         

二、数据库系统的研究域。

        既然数据库系统的目的是对数据的管理,那么数据信息的管理将会涉及:数据信息存储的结构和方式、数据信息操作机制、数据信息的安全性保障措施、数据信息共享应用的正常保障机制等需要设计和考虑的领域。简单划分至少包括:存储管理、查询处理等方面。


三、数据库系统应该具备的特征。

       1.数据记录不能冗余,重复数据本身没有意义,而且浪费存储资源等,冗余数据的访问、修改将会产生更多的开销,修改不完全,还将导致同一数据的不同副本的值不一致。

       2.数据信息不能无规则无组织的记录,即使是在底层也得符合底层的存储规则(保障增、删、查、改的效能),同时必须提供快速有效的高层服务,否则将导致特定的数据查询和统计需求等不到满足,违背了数据系统设计的初衷(更好的记录、管理、应用数据)。

          数据应该记录在特定的物理结构和逻辑结构中,不管数据是按照特定的文件格式记录,还是采用不同的文件格式,无论是记录在同一物理连续位置,还是分布式的存储位置,所有的方式,都要以不影响数据库系统的核心目标为标准,当然还要考虑技术难度和代价。

       3.数据记录应该不只是无条件的记录,还应该具有一定机制、措施、方法,保障和现实世界数据特征的一致性。比如:现实世界中,人的年龄没有-1岁的定义,那么在数据库系统中就需要通过约束和强制,保障不会出现这样的记录。

         (这个问题是由于人类构造的数据库系统并不是自适应、自深度学习、智能的系统,是一个牛顿类系统,而不是量子系统)

       4.数据记录应该具有100%可靠的联动性,以计算机的方式来保障数据记录和现实世界数据变化的一致性,先不说同步的反映现实世界数据的变化,关键是保障数据记录的变化不出现错误这个问题的产生是由于人类构造的数据库系统,不能保证永远可靠,当崩溃后恢复期间,需要保障系统数据记录与现实世界继续保持一致)。比如:A账户的钱转账给B账户,即使计算机发生过崩溃,也得保障这个事件发生后,能准确无遗漏的联动记录(A减少a,B增加a)。    

       5.数据变化,在现实世界中,能准确实时的无误运作,基于自然规律。但当映射到数据库系统的时候,由于系统是人类构造的线性系统,没有相关设计就没有相关功能保障,为完美模拟现实世界的运行,需要考虑更多的系统设计问题,比如:数据库系统的并发读写,需要通过合理的机制、策略、方式措施来保障,对同一数据的同一时间有多个修改源修改时,数据记录不会出错。 

       6.  数据记录,由于人类政治、国防军事、文化、法律、历史、隐私等原因,不能让所有人都具有对所有数据的知悉权,故人类设计的数据库系统只是为特定对象人服务的。

       另:自然界的数据是天然存在,而人类数据是在活动中产生,两者无论自然界数据还是人类社会的数据,获取会产生成本,而且目前只能通过主动获取的方式,没有智能的自动数据系统。


四、数据库的三层架构中(物理层、逻辑层、视图层),后两者的区别?

    无论是逻辑层还是视图层,常用的关系型数据库,都是以二维表结构组织的。

        1.逻辑层:提出了基本表的概念,基本表建立了基本关系模式,变更则是对数据库中的基本表进行删除和修改。

        2.视图层:它是从一个或几个基本表中导出的表部分,通过触发后在基本表中抽取若干子集组成用户期望的“临时视图表”。

    表是内容,视图是窗口。

         1、视图是已经编译好的sql语句,通过触发呈现,而表不是;视图没有实际的物理记录,而表有;表只用物理空间而视图不占用物理空间。

         2、视图是查看数据表的一种方法,可以查询数据表中某些字段或属性构成的数据,只是一些SQL语句的集合。从安全的角度说,用户只接触视图层的数据表,并不掌握和获取逻辑层的基本表结构。
         3、视图的建立和删除只影响视图本身,不影响对应的基本表。联系:视图(view)是在基本表之上建立的表,它的结构(
即所定义的列)和内容(即所有数据行)都来自基本表,它依据基本表存在而存在。一个视图可以对应一个基本表,也可以对应多个基本表。视图是基本表的抽象和在逻辑意义上建立的新关系表。


 五、数据库模式和数据库实例的区分?

         数据库模式:数据库的逻辑设计

         数据库实例:特定时刻下数据库中某些数据的集合

                                                                                                                                                                                             

六、数据库系统的组件和工作原理,oracal又是怎么架构的?

存储管理器:权限及完整性管理器、事务管理器、文件管理器、缓冲区管理器

查询处理器:解释器、编译器、查询执行引擎

事务管理器:并发控制管理器、恢复管理器


七、评价特定数据库系统的指标有哪些呢?还需要基于数据库系统的架构去分别讨论。

      1.数据库系统从架构来划分:至少有集成式、C/S模式、分布式模式?

      2.不同架构的数据库的系统的性能评价标准?

        由于数据库系统很多程度依赖于目前的计算机硬件架构,所以对于CPU-内存-磁盘架构,或者更复杂的硬件架构而言,就是数据新增、存储、修改、删除、读取的时间等代价。由于数据的不同,应用需求不同,对以上5个类型的操作的占比和方式是不同的。

      3.分布式数据库系统特点:

         (1)物理分布性、逻辑整体性、场地自治性

         (2)优点:灵活、扩展性好、易集成

         (3)劣势:存取结构复杂、通信开销大、数据安全性较差

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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