数据管理系统-week1-文件系统、数据库和数据库管理系统

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前言

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一、 文件系统

• 对于更高级的数据处理应用程序来说，基于数据块的持久存储逻辑模型过于简单
• 数据块序列被划分为称为文件的数据块的可变子序列，与文件相关的名称唯一地标识每个文件
• 文件是记录的集合
• 一个记录可以存储在一个或多个数据块中，数据块可以包含多个记录
• 记录是一系列字段
• 字段是一对[地址，值]，其中值被实现为位于数据块中的字节序列，地址由文件名、块号和块内的偏移量组成
• 文件定义确定字段名称和每个字段的长度

文件系统的限制

• 数据的分离和隔离：数据的含义在应用软件中定义。（非逻辑独立性）
• 数据冗余
• 文件格式不兼容
• 修复了应用程序的查询/扩散
• 无安全或完整性规定
• 无法从硬件或软件故障中恢复
• 没有提供共享访问

二、 数据库系统

• 数据库系统消除了文件系统的一些重要限制：
  -数据库系统存储与数据一起存储的数据的定义
  -数据库系统提供了一种通用查询语言，可用于快速实现对数据的自组织访问
  -数据库系统实现了不同类型数据的标准统一集合，例如，integer、float、string、date等
  -数据库系统提供了加强数据安全性和完整性的机制
  -数据库系统实现了在硬件或软件故障后自动恢复数据的机制
  -数据库系统实现了许多不同用户共享和并发访问数据的机制

• 数据库是逻辑相关数据的共享集合，旨在满足组织的信息需求

• 我们也可以说，在更高的抽象级别上，数据库是对现实中选定片段的描述

• 数据库在概念（抽象）层面和逻辑层面可能有不同的视图

• 通常，在概念层面（抽象层面），数据库是由属性（属性）的值描述的对象（实体）的集合，并通过关联（关系）相互关联，例如，请参阅下面表示“供应商”和“零件”（对象）的图，以及链接“供应商”与“零件”的关联“供应”

• 通常，在逻辑级别上，数据库作为表的集合对用户可见，其中表由具有属性名称的标题和具有相应属性值的行组成

• 也有可能在逻辑级别上，用户可以将数据库视为与指针链接的记录集合或层次结构集合

• 数据库概念视图示例：
  -数据库包含有关供应商、零件和供应商完成的零件装运的信息
  概念模式：
  

• 数据库的概念性视图示例：
  -数据库包含有关供应商、零件和供应商完成的零件装运的信息。
  -实例图：
  

• 抽象级别：
  硬件级别：位、字节、扇区、轨道、圆柱体
  物理级别：字节、数据块、数据块的顺序
  文件级别：字段、字段地址、记录、文件
  逻辑级别：属性、值、行、列、链接、表、层次结构、网络
  概念级别：对象、属性、值、链接、对象的类别、关联

三、 数据库管理系统

• 数据库管理系统（DBMS）是一种软件系统，允许用户定义、创建、维护和控制对数据库的访问

• DBMS实现以下语言：-数据定义语言（DDL）允许用户在概念或逻辑级别指定数据库结构
  -数据操作语言（DML）允许用户在概念或逻辑级别插入、修改和删除数据库的内容
  -查询语言（QL）允许用户在概念或逻辑级别检索数据库的内容
  -访问控制语言（ACL）允许用户在概念或逻辑级别上确定对数据的许多不同访问级别
  -数据库管理语言（DAL）允许用户在逻辑或物理级别管理数据库。

• 数据库管理系统的优势
  -数据冗余控制
  -数据一致性控制
  -数据共享
  -提高了安全性
  -性能提高（并非总是如此）
  -提高生产力

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参考文献

• C. Coronel, S. Morris, A. Basta, M. Zgola, Data Management and
  Security, Chapter 1, Cengage Compose eBook, 2018, eBook: Data
  Management and Security, 1st Edition
• T. Connoly, C. Begg, Database Systems, A Practical Approach to Design, Implementation, and Management, Chapter 1 Introduction to Databases, Pearson Education Ltd, 2015