数据库基础概念与体系结构 - 软考备战（二十九）

数据库系统一参考资料终于有人把数据库讲明白了 - 数据集成与治理 - 博客园数据库基础知识总结 | JavaGuide一文读懂数据库中的DB、DBMS、DBS、DBAS-云社区-华为云数据库一三级模式与两级映像 - 技术栈【数据库系统概论】MySQL中三级模式和二级映像指的是什么开篇 - 小林野夫 - 博客园目录数据库系统一5.1. 数据库基础概念与体系结构5.1.1 核心概念辨析1. 概念范围递增与包含关系2. 数据库系统的核心特点数据结构化最本质区别数据的共享性高、冗余度低、易扩充数据独立性高数据由 DBMS 统一管理和控制5.1.2 数据管理技术的演进按数据模型分类1. 第一代非关系型格式化模型—— 层次与网状层次模型网状模型2. 第二代关系模型 (RDBMS) —— 当前绝对主流3. 第三代对象-关系模型 (ORDBMS)5.1.3 数据库系统三级模式与两级映像1. 三级模式结构从上到下视角不同外模式—— “用户看什么”模式—— “全局有什么”内模式—— “底层怎么存”2. 两级映像连接三级的桥梁实现独立性的机制外模式/模式映像定义在外模式中描述模式/内模式映像定义在模式中描述通常只有一个5.1. 数据库基础概念与体系结构5.1.1 核心概念辨析1. 概念范围递增与包含关系数据描述事物的符号记录。数据库 (DB)长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库管理系统 (DBMS)位于用户与操作系统之间的数据管理软件如 MySQL、Oracle。它是科学有效地组织和存储数据、获取和维护数据的关键。数据库系统 (DBS)引入了数据库后的整个计算机系统。注意DBMS不是数据库本身而是管理数据库的软件DBS DB DBMS 应用程序 DBA数据库管理员 硬件平台2. 数据库系统的核心特点为什么不用文件系统如 Excel、TXT存数据而非要用数据库文件系统具体说明链接文件管理 - 软考备战二十-CSDN博客核心在于以下四点数据结构化最本质区别文件系统内部是无结构的如一篇 Word 文档即使有结构如 Excel也只是针对单一文件而数据库是全局结构化的不仅描述数据本身还描述数据之间的联系如外键约束。数据的共享性高、冗余度低、易扩充数据面向整个系统多用户共享大大减少数据重复存储。易扩充体现在可以随时增加新的应用而不必修改原有结构。数据独立性高通过后面要讲的“两级映像”实现这是数据库的绝对核心优势。数据由 DBMS 统一管理和控制DBMS 提供了以下四个方面的控制功能安全性防止非法用户存取。完整性保证数据的正确性、有效性和相容性如年龄不能是负数。并发控制防止多用户同时操作时产生数据不一致如超卖。数据库恢复在系统发生故障后将数据恢复到一致状态如基于日志的回滚。5.1.2 数据管理技术的演进按数据模型分类数据模型是数据库系统的核心和基础。任何 DBMS 都是基于某种数据模型的。1. 第一代非关系型格式化模型—— 层次与网状层次模型结构像一棵倒挂的树有且只有一个根节点其他节点有且只有一个父节点。本质是1:N一对多联系。优点结构简单查询效率高。缺点无法直接表达 M:N多对多 关系必须通过引入冗余节点来转换查找子节点必须通过父节点独立性较差。(代表IBM的IMS)网状模型结构像一个图允许一个节点有多个父节点节点之间无严格层级。本质是可以表达 M:N多对多 关系。优点能够更直接地描述现实世界。缺点结构极其复杂用户必须了解系统底层的指针和存取路径编写应用程序难度极大。2. 第二代关系模型 (RDBMS) —— 当前绝对主流结构严格的二维表格结构。革命性优势概念单一。无论是实体如学生还是实体间的联系如选课全部统一用“表”来表示。用户完全不需要关心物理存储路径只需用 SQL 语句告诉系统“要什么”而不是“怎么找”。理论基础严格的数学基础集合论和关系代数。具体SQL内容链接SQL学习文档-CSDN博客3. 第三代对象-关系模型 (ORDBMS)背景传统关系模型只能处理简单的数据类型数字、字符串面对 CAD、多媒体图像、视频等复杂数据类型时显得力不从心。特点在关系模型的基础上吸收了面向对象方法的思想增加了面向对象的复杂数据类型如抽象数据类型、继承机制等。代表PostgreSQL 原生支持Oracle 也扩展了对象特性。5.1.3 数据库系统三级模式与两级映像ANSI美国国家标准学会提出了数据库系统的三级模式结构——数据独立性1. 三级模式结构从上到下视角不同模式视角抽象对应定义具体用途外模式子模式用户视图层最高应用程序视图、部分基本表用户能看到的数据视图通过DML进行CURD数据库操作简化终端用户与系统交互保证数据保密性和安全性模式概念模式或逻辑模式整体逻辑层中间逻辑结构基本表描述全部数据逻辑结构和特征通过DDL定义结构对库、表、视图等不涉及具体值存储什么数据以及数据之间的关系内模式存储模式存储物理层最低物理结构存储文件描述数据在物理介质上的存储方式和物理结构底层数据的存储结构和存取方法数据文件存盘位置、数据存储方式顺序、B树、Hash方法、数据是否加密压缩、表的索引等外模式—— “用户看什么”也叫用户模式或子模式。它是数据库用户包括应用程序员和最终用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征。举例一个学校系统有“教务外模式”看课表、成绩、“财务外模式”看学费、工资、“后勤外模式”看宿舍。不同用户看到的内容和权限是完全不同的。数量一个数据库可以有多个外模式对应不同用户群。一个外模式可以被多个应用共享。模式—— “全局有什么”也叫逻辑模式或概念模式。它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述是所有外模式的公共部分。举例包含了学校数据库里所有的表结构学生表、课程表、教师表、宿舍表等不考虑这些表在物理上怎么存。数量一个数据库只有一个模式。它是数据库体系结构的中间层也是 DBMS 模式定义语言DDL描述的核心。内模式—— “底层怎么存”也叫存储模式。它是数据在数据库系统内部的物理存储结构和物理存取方法的描述。举例学生表的数据是存放在 D盘 还是 E盘用的是 B树索引 还是 哈希索引数据块的大小是多少数量一个数据库只有一个内模式。2. 两级映像连接三级的桥梁实现独立性的机制如果在模式中增加了一个字段难道要重写所有用户的程序吗不需要这就靠“映像”来缓冲。外模式/模式映像定义在外模式中描述作用机制当模式全局逻辑结构发生改变时例如把“学生表”拆分成“本科生表”和“研究生表”数据库管理员DBA只需修改“外模式/模式映像”就可以使外模式保持不变。产生的效果因为外模式没变应用程序是根据外模式编写的所以应用程序不用修改。结论保证了数据与程序的逻辑独立性简称逻辑独立性。模式/内模式映像定义在模式中描述通常只有一个作用机制当内模式物理存储结构或存取方法发生改变时例如为了提高查询速度把某个字段的索引从 B树 换成 哈希索引或者换了存储硬盘DBA 只需修改“模式/内模式映像”就可以使模式保持不变。产生的效果因为模式没变外模式自然也不会变所以应用程序不用修改。结论保证了数据与程序的物理独立性简称物理独立性。