数据库系统的概论【概念】_数据库系统的核心组成

数据库系统的概论【概念】

　　数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后构成的系统，一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。

　　数据库系统是一个由硬件、软件(操作系统、数据库管理系统和编译系统等)、数据库和用户构成的完整计算机应用系统。数据库是数据库系统的核心和管理对象。因此，数据库系统的含义已经不仅仅是一个对数据进行管理的软件，也不仅仅是一个数据库，数据库系统是一个实际运行的，按照数据库方式存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统。

　　用数据库系统来管理数据具有如下特点：

　　1.数据结构化

　　在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的联系。数据结构化是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。在同一数据库中，各个数据文件存在联系，且在整体上服从一定的结构形式(图)。

　　

　　2.数据共享性高、冗余度低、易扩充

　　共享性高：数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据不再面向某个应用而是面向整个系统，这样可以减少数据冗余，节约存储空间。即数据库中的数据可以被多个用户、多个应用同时使用。

　　冗余度低：冗余度是指同一数据被重复存储的程度，数据库系统由于数据结构化，使得冗余度可能降到最低程序。

　　易扩充：由于设计时主要考虑数据结构化，即面向系统，而不是面向某个应用，所以容易扩充。

　　数据共享和减少冗余还能避免数据之间的不相容性和不一致性。

　　不相容性：例如，某人工作了两个部门，1986-1990年在甲部门，19901996年在乙部门，在写档案材料时，甲部门写成了1986-1990年，由于信息不共享，加之工作疏忽，乙部门写成了1989-1996年，即造成了不相容，两部门间重复了1年。

　　不一致性：例如，某职工为“李萍”，由于信息不共享，系别输入的姓名为“李萍”，但工资记录输入的姓名为“李平”，即造成了不一致。

　　3.数据独立性高

　　由于应用程序取数不是直接从数据库中取数，而是通过DBMS间接取数，故保持了应用与数据库数据的物理独立性和逻辑独立性。所谓物理独立性是指：当数据的存储结构(或物理结构)改变时，通过DBMS的相应改变可以保持数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。逻辑独立性是指：当数据的总体逻辑结构改变时，通过DBMS的相应改变可以保持数据的局部逻辑结构不变，应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必改变。

　　4.数据由DBMS统一管理和控制

　　由于数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中同一个数据。为此DBMS必须提供以下几方面的数据控制功能：

　　(1)数据的安全性保护指保护数据，防止不合法使用数据造成数据的泄密和破坏，使每个用户只能按规定，对某些数据以某些方式进行访问和处理。

　　(2)数据的完整性检查指数据的正确性、有效性和相容性。即将数据控制在有效的范围内，或要求数据之间满足一定的关系。

　　正确性：如输入工资时，应该输入数值，而实际输入了字符，即不正确。

　　有效性：如输人年龄时，应该输人0～150之间的数据，而实际输入了-5，即无效。

　　相容性：如输入饲料配比百分比时，应该5种原料百分比之和加起来为100，而实际输入数据加起来大于100，即不相容。

　　(3)并发控制指控制多个用户同时存取、修改数据库中的数据，以保证数据库的完整性。例如，多个用户可以同时读，但同一时间只能允许一个用户写数据。

　　(4)数据库恢复指将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为完整状态或一致状态)的功能。计算机系统的硬件故障、软件故障、操作员的失误，以及故意的破坏均会影响数据库中数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢失。

数据库系统的核心组成

　　数据库系统的组成如下图所示：

　　1)硬件

　　数据库系统的硬件包括计算机的主机、键盘、显示器和外围设备(例如打印机、光盘机、磁带机等)。由于一般数据库系统所存放和处理的数据量很大，加之DBMS丰富的功能软件，使得自身所占用的存储空间很大，因此整个数据库系统对硬件资源提出了较高的要求。这些要求是：①有足够大的内存以存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓冲区和应用程序；②有足够大的直接存取设备存放数据(如磁盘)，有足够的存储设备来进行数据备份；③要求计算机有较高的数据传输能力，以提高数据传送率。

　　2)软件

　　数据库系统的软件除了数据库管理系统之外，还包括操作系统各种高级语言处理程序(编译或解释程序)、应用开发工具软件和特定应用软件等。应用开发工具包括应用程序生成器和第四代语言等高效率、多功能的软件工具，如报表生成系统、表格软件、图形编辑系统等。它们为数据库系统的应用开发人员和最终用户提供了有力的支持。特定应用软件是指为特定用户开发的数据库应用软件，如基于数据库的各种管理软件、管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)和办公自动化(OA)等。

　　3)数据

　　数据是数据库的基本组成，是对客观世界所存在事物的一种表征，也是数据库用户的操作对象。数据是数据库系统，也是企业或组织的真正财富。数据应按照需求进行采集并有结构地存人数据库。由于数据的类型多样性，数据的采集方式和存储方式也会不同。数据作为一种资源是数据库系统中最稳定的成分，即硬件可能更新，甚至软件也可以更新，但只要企业或组织的性质不改变，数据将是可以长期使用的财富。数据库中的数据具有如前所述的集合、共享、最少冗余和能为多种应用服务的特征。

　　4)用户

　　数据库用户是管理、开发、使用数据库的主体。根据工作任务的差异，数据库用户通常可以分成终端用户、应用程序员和数据库管理员等3种不同类型。

　　(1)终端用户

　　终端用户使用数据库系统提供的终端命令语言，或者菜单驱动、表格驱动、图形显示和报表生成等对话方式，来存取和应用数据库中的数据。这类人员是一些并不精通计算机和程序设计的各级管理人员，但必须接受必要的数据库应用培训。

　　(2)应用程序员

　　应用程序员是负责设计和编制应用程序的人员。他们通常使用C语言、数据库语言或4GL(第四代语言)等来设计和编写应用程序，供终端用户使用。应用程序员不仅要求具有较高的技术专长，而且还要具备较深的资历，熟悉部门全部数据的性质和用途，兼有系统程序员、系统分析员的能力。其具体职责是：①决定数据库的内容和结构；②决定数据库的存储结构和存取策略，使数据的存储空间利用率和存取效率均较优；③定义数据的安全性要求和完整性约束条件；④根据终端用户的需要，设计和编制各种功能强劲的应用程序。

　　对于应用程序员而言，有两个重要的工具是必需的，一个是系列的实用程序(DBMS的装配、重组日志、恢复、统计等程序)；另一个是数据字典(存储数据库结构的定义、记录类型和字段定义等信息)。数据库系统建立时，DBA还必须和系统分析员一起负责应用系统的需求分析和规范说明，确定系统的软硬件配置并参与数据库的设计。

　　(3)数据库管理员

　　数据库管理员(data basead ministrator，DBA)是指全面负责数据库系统的日常管理、维护和运行的人员。DBA处于终端用户与应用程序员之间，是数据库系统能否正常运转的关键，大型数据库系统需要设置专门的管理办公室。其职责是监督控制数据库的使用和运行，实施数据库系统的维护、改进和重组，开展信息社会化服务。

　　对于不同规模的数据库系统，用户的人员配置是不相同的。只有大型数据库系统才配备有应用程序员和数据库管理员。应用型微机数据库系统比较简单，其用户通常兼有终端用户和数据库管理员的职能，但必要时也应当兼有应用程序员的能力。