数据库系统概述

数据库系统概述

1 相关概念

1.1 DD 分布式数据库系统

分布式数据库系统（Distributed DataBase，DD）通常使用较小的计算机系统，每台计算机可单独放在一个地方，都有DBMS的一份完整拷贝副本，都有自己局部的数据库。位于不同地点的许多计算机通过网络互相连接，共同组成一个完整的、全局的大型数据库。

1.2 DB 数据库

数据库（Database，简称DB）是持久储存在计算机中、有组织的、可共享的大量数据的集合

• 数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储可以被各种用户共享
• 具有较小的冗余度
• 较高的数据独立性
• 易于扩展

1.3 DBS 数据库系统

数据库系统（Database System，DBS）由数据库、DBMS（及其开发工具）、应用系统和数据库管理员组成。

1.4 DBMS 数据库管理系统

数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是一种重要的程序设计系统，它由一个相互关联的数据集合和一组访问这些数据的程序组成。这个数据集合称为数据库，它包含了一个企业、政府部门或一个单位的全部信息。DBMS的基本目标是提供一个方便、有效地访问这些信息的环境。

1.5 DDL

数据定义语言（Data Definition Language，DDL）是用于描述数据库中要存储的现实世界实体的语言。

1.6 DML 数据操纵语言

用户可以使用数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML），表达对按照某种数据模式组织起来的数据的访问

1.7 DCL 数据控制语言

数据控制语言（Data Control Language，DCL）用于定义用户对数据对象的访问权限和审计

• DCL提供授权语句保证数据的安全性
• DCL还提供了回收授权和建立审计的语句

1.8 DBA 数据库管理员

负责管理数据库，实施数据的集中控制的人称为数据库管理员（Database Administrator，DBA）

2 数据模型的三要素及其作用

数据模型的三个基本要素是：

• 数据结构：描述数据库的对象和对象之间的联系，是对数据的静态描述。
• 数据操作：数据库中各种对象允许的操作和操作规则，使对系统的动态描述。
• 完整性约束：一组完整性规则，用以限定符合数据模型的数据库状态和状态的变化，保证数据的正确、有效和相容。 对于关系数据库而言，关系模型只有一种数据结构——关系。现实世界中的对象和对象之间的联系都用关系表示。关系是元组的集合。从用户角度来看，关系是一张二维表。

在关系模型中，定义数据操作的方法有两种：关系代数和关系演算。关系代数显式地定义了一些关系运算，而关系演算的基础是一阶谓词逻辑，它用逻辑公式表示查询结果必须满足的条件。

关系模型的完整性约束包括实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。其中实体完整性和参照完整性是通用完整性约束，由关系模型明确定义。

3 简要说明数据库的三级模式结构。

数据库系统的三级模式是指外模式、模式和内模式。

• 外模式是特定数据库用户的数据视图，是与某一具体应用相关的数据局部逻辑结构的描述。
• 模式是数据库中全体数据的总体逻辑结构描述，是所有用户的公共数据视图。
• 内模式是数据物理结构和存储方式的描述，定义数据在数据库内部的表示方式。

数据库系统的三级模式提供了三个层次的数据抽象。这样做的一个优点是可以隐蔽数据存储细节，从而隐蔽系统内部的复杂性，简化系统的用户界面。另一个优点是可以带来数据的独立性。

4 数据库系统的三级模式结构中是如何实现数据的物理独立性、逻辑独立性的

所谓数据独立性是指数据独立于应用程序，分数据的逻辑独立性和数据的物理独立性两种。

数据的逻辑独立性是指应用程序与数据库的逻辑结构之间的相互独立性。当数据的逻辑结构改变时，通过修改外模式-模式映像，保持外模式不变，从而使得建立在外模式上的应用程序也可以不变。

数据的物理独立性是指应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据之间的相互独立性。 当数据的物理存储结构改变时，通过修改模式-内模式映像，保持模式不变。由于外模式是定义在模式上的，模式不变，则外模式不需要改变，从而使得建立在外模式上的应用程序也可以不变。

数据的逻辑独立性是指数据的逻辑结构改变不影响应用程序，而数据的物理独立性是指数据的物理组织（存储结构）改变不影响应用程序。