数据库概论

迁手一生

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文章标签：数据库

于 2024-09-19 10:37:57 首次发布

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1.1、数据(Data)

是数据库中存储的基本对象

1.2、数据库(Database)

数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合

数据库的基本特征：

数据按一定的数据模型组织、描述和储存
可为各种用户共享冗余度较小
数据独立性较高
易扩展

1.3、数据库管理系统(DBMS)

DBMS的定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。是基础软件，是一个大型复杂的软件系统

DBMS的作用：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据

1.4、数据库系统(DBS)

定义：在计算机系统中引入数据库后的系统构成

数据库系统的构成：

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

DBS的特点	体现
数据结构化	数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释数据可以变长数据的最小存取单位是数据项
数据的共享性高，冗余度低，易扩充	数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。
数据独立性高	物理独立性指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。逻辑独立性指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变
数据由DBMS统一管理和控制	DBMS提供的数据控制功能：数据的安全性（Security）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（Integrity）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。并发（Concurrency）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态

1.5 数据模型

1.5.1、数据模型的定义：数据模型就是现实世界的模拟

1.5.2、数据模型分为两类（分属两个不同的层次）

概念模型也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。用E-R图来描述现实世界的概念模型
逻辑模型和物理模型

逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。
物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。

客观对象的抽象过程---两步抽象：

客观事物->概念模型->DBMS支持的数据模型

1.5.3 数据模型的组成

数据结构
数据操作
完整性约束条件

1.5.4 常用的数据模型

非关系模型 ->如 MongoDB
关系模型(Relational Model) ->如Mysql
面向对象模型(Object Oriented Model） ->如ObjectDB
对象关系模型(Object Relational Model)

非关系型数据库常用的模型有

层次模型(Hierarchical Model) ：层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系；满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型 1. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点 2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点
网状模型(Network Model)：满足下面两个条件的基本层次联系的集合： 1. 允许一个以上的结点无双亲； 2. 一个结点可以有多于一个的双亲。

1.6、数据库系统结构

从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构

逻辑模式（模式）（Schema）
外模式（External Schema）
内模式（Internal Schema）

从数据库最终用户角度看（数据库系统外部的体系结构），数据库系统的结构分为:

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／数据库服务器多层结构等

1.6.1逻辑模式

模式（也称逻辑模式）定义：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

1.6.2 外模式

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

外模式的地位：

介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多
外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用 但一个应用程序只能使用一个外模式

外模式的用途：

保证数据库安全性的一个有力措施
每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据

1.6.3、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

一个数据库只有一个内模式

1.6.4、二级映象

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二级映象分为：

外模式／模式映像
模式／内模式映像

模式：描述的是数据的全局逻辑结构

外模式：描述的是数据的局部逻辑结构

1.6.4.1、外模式／模式映象

同一个模式可以有任意多个外模式，每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映象，定义外模式与模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各自外模式的描述中。

保证数据的逻辑独立性

当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，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

1.6.4.2、模式／内模式映象

模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

数据库中模式／内模式映象是唯一的

该映象定义通常包含在模式描述中

保证数据的物理独立性

当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变
应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

数据库模式即全局逻辑结构是数据库的中心与关键，独立于数据库的其他层次，设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式。

总结：

数据库的内模式依赖于它的全局逻辑结构，独立于数据库的用户视图---即外模式，独立于具体的存储设备，将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其联系按照一定的物理存储策略进行组织，以达到较好的时间与空间效率。
数据库的外模式面向具体的应用程序，定义在逻辑模式之上,独立于存储模式和存储设备,当应用需求发生较大变化，相应外模式不能满足其视图要求时，该外模式就得做相应改动设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性。
数据库的二级映像保证了数据库外模式的稳定性，从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。

实现数据库系统安全性的技术和方法