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第1章 数据库系统世界 主讲人：骆炎民 Email：lym@hqu.edu.cn 基本概念 数据 (Data) 能输入计算机并被计算机程序识别处理的信息集合 数据处理 对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。 数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储。检索和维护 它是数据处理的中心问题 基本概念(续) 数据库 (Database) 本质上是信息的集合 一般而言，数据库是指在数据库管理系统管理和控制之下，存放在存储介质上的数据集合。 数据库管理系统(DataBase Management System-DBMS) 数据库系统中对数据进行统一管理控制的软件系统 DBMS的功能 (1) 数据库定义功能 提供数据定义语言(DDL); 定义数据库中的数据对象 (2) 数据库操纵功能 提供数据操纵语言(DML); 操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)。 (3) 数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性；多用户对数据的并发使用；发生故障后的系统恢复 DBMS的功能(续) (4) 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等 数据管理技术的发展历程 在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术经历了三个阶段： (1) 人工管理阶段 时间：20世纪50年代中期以前 应用背景：科学计算 硬件背景：无直接存取存储设备 软件背景：无操作系统 处理方式：批处理 人工管理特点 （1）数据的管理者：用户(程序员) （2）数据面向的对象：某个应用程序 （3）数据共享程度：数据不共享，冗余度极大 （4）数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 （5）数据的结构化：无结构 （6）数据控制能力：应用程序控制, 数据不保存　 (2) 文件系统阶段 时间：20世纪50年代中期 应用背景：科学计算、数据管理 硬件背景：磁盘、磁鼓 软件背景：文件系统 处理方式：联机实时处理、批处理 文件系统的缺陷 （1）数据的管理者：文件系统 （2）数据面向的对象：基本还是面向应用程序 （3）数据共享程度：共享性差，冗余度大 （4）数据的独立性：有一定独立性, 但独立性差 （5）数据的结构化：记录内有结构, 整体无结构 （6）数据控制能力：应用程序控制 数据可长期保存 (3) 数据库系统阶段 时间：20世纪60年代末70年代初以来 应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：数据库管理系统 处理方式：联机实时处理, 分布式处理, 批处理 数据库系统的特点 （1）数据的管理者：数据库管理系统 （2）数据面向的对象：整个组织、系统(多个应用) （3）数据共享程度：共享性高，冗余度低，易扩充 （4）数据的独立性：高度的物理独立性 一定的逻辑独立性 （5）数据的结构化：整体结构化，用数据模型描述 （6）数据控制能力：由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力　 数据库系统体系结构 三级模式/二级映像 三级模式 外模式 (子模式/用户模式) 局部逻辑结构 为特定的应用设计、面向应用的局部视图 模式(概念模式/逻辑模式) 全局逻辑结构 综合考虑各项应用组织成的整体数据结构，面向整个系统；供多项应用共享。 内模式(存储模式) 存储结构 全体数据库数据的内部表示或者低层描述，用来定义数据的存储方式和物理结构。 二级映像与数据独立性 外模式/模式映像（逻辑独立性） 定义某个外模式和模式之间的对应关系。 当模式改变时，外模式/模式映像要作相应的改变,以保持外模式不变。(除非模式结构的变化使得子模式中的某些数据无法再从数据库中导出) 模式/内模式映像（物理独立性） 定义数据的逻辑结构和存储结构之间的对应关系 当数据库的存储结构改变时，可相应修改模式/内模式映像，从而使模式保持不变。 主要内容 1.1 数据库系统的发展 1.2 数据库管理系统概述 1.3 本书概述 数据库管理系统的组成 数据库管理系统的组成 数据定义语言命令---修改模式/元数据（红色轨迹） 查询处理过程（绿色轨迹） 事务处理（黄色轨迹）：ACID(Atomic、 Consistent、 Isolated、Durable)。记日志、并发控制与消除死锁。 1. 数据与元数据 数据:数据库本身的内容 元数据(metadata) 描述有关数据结构、数据模式以及语义限制等的信息，如表结构信