数据库系统实现概论

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1、论数据库系统实现技术随着计算机硬件、软件技术的飞速发展和计算机系统在各行各业的广泛应用，数据已经成为各种机构的宝贵资源，数据库系统对于当今科研部门、政府机关、企事业单位等来说都是至关重要。在云时代来临后，大数据吸引了越来越多的关注，数据收集与分析也越来越重要，数据库管理系统在其中扮演了重要作用。数据库管理系统主要有以下功能：1.数据定义:DBMS提供数据定义语言DDL,供用户定义数据库的三级模式结构、两级映像以及完整性约束和保密限制等约束。DDL主要用于建立、修改数据库的库结构。DDL所描述的库结构仅仅给出了数据库的框架，数据库的框架信息被存放在数据字典中；2.数据操作：DBMS提

2、供数据操作语言DML，供用户实现对数据的追加、删除、更新、查询等操作；3.数据库的运行管理：数据库的运行管理功能是DBMS的运行控制、管理功能，包括多用户环境下的并发控制、安全性检査和存取限制控制、完整性检査和执行、运行口志的组织管理、事务的管理和自动恢复，即保证事务的原子性。这些功能保证了数据库系统的正常运行；4.数据组织、存储与管理：DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典、用户数据、存取路径等，需确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据，如何实现数据之间的联系。数据组织和存储的基本S标是提高存储空间利用率，选择合适的存取方法提高存取效率；5.数据库的保护

3、：数据库屮的数据是信息社会的战略资源，所以数据的保护至关重耍。DBMS对数据库的保护通过4个方面来实现：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据库的完整性控制、数据库安全性控制。DBMS的其他保护功能还有系统缓冲区的管理以及数据存储的某些自适应调节机制等6.数据库的维护：这一部分包括数据库的数据载入、转换、转储、数据库的重组合重构以及性能监控等功能，这些功能分别由各个使用程序来完成；7.通信：DBMS具有与操作系统的联机处理、分时系统及远程作业输入的相关接口，负责处理数据的传送。对网络环境下的数据库系统，还应该包括DBMS与网络中其他软件系统的通信功能以及数据库之间的互操作功能。数据库

4、实现主要从三个方面进行研究：1.存储管理：如何利用基于磁盘的存储来组织数据以对数据进行高效访问；2.查询处理：该主题分为两部分，查询执行和査询编译，杳询执行用于实现构成斉询的操作算法，杳询编译研究如何从一个给定的查询的所有可能执行方法中选择一个高效的查询计划：3.事务处理：这方面沿着几条线索来考察，一个是考虑H志：为DBMS所做的事而维护可靠的记录，目的是在崩溃后能够进行恢复。另一个是调度：控制事务中事件的顺序来保证ACID特性。此外，如何处理死锁，以及当一个事务分布在许多独立的站点上时如何对算法进行改进也在讨论范围内。数据库系统实现和数据库管理系统之间既有联系也有差异，从内容上看

5、，前者主要研宄的是原理以及数据库相关相关功能实现的技术，后者更注重的是运用SQL语句去实现相关功能。在数据库系统实现中，许多操作需要用SQL语言来操作实现，在数据库管理系统屮查询的相关索引是数据库实现的重要体现。数据库系统是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。数据库系统实现的核心技术是数据模型，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是用来描述数据的一组概念和定义，是数据库管理的教学形式框架。在数据库系统中，用数据模型提供信息表示和操作手段的形式构架。在20世纪60年代后期，在文件系统基

6、础上发展起来的模型有层次模型、网状模型和关系模型等传统数据模型，20世纪70年代后期产生丫E-R数据模型，自20世纪80年代以来又相继推出面向对象数据模型、棊于逻辑的数据模型等新的模型。数据模型包括三个部分：数据结构、数据操作、数据约束。1.数据结构:数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结构是数据模型的基础，数据操作和约束都基本建立在数据结构上。不同的数据结构具有不同的操作和约束。2.数据操作:数据模型屮数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。3.数据约束：数据模型中的数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的

7、制约和依存关系，以及数据动态变化的规则，以保证数据的正确、有效和相容。数据关系中的多元关系与自反关系都可以建立模型来实现，与其他技术相比，数据模型来的更为直接，更容易让我们理解和接受。它主要运用了数据结构的相关知识，以二维表和关系阁的形式来进行描述与表达，它使得数据库系统功能的实现更为井井有条。不同的数据库管理系统采用不同的数据模型，常用的数据模型有三种：层次模型：用树形结构来表示实体及实体之间联系的模型称为层次模型。这种数据模型具有层次淸楚，容易理解等优点，所以在早