DBMS-基本概念
文件處理系統(tǒng)（file-processing system）的主要弊端：
數(shù)據(jù)冗余和不一致（data redundancy and inconsistency）、數(shù)據(jù)訪問困難（difficulty in accessing data）、數(shù)據(jù)孤立（data isolation）、完整性問題（integrity problem）、原子性問題（atomicity problem）、并發(fā)訪問異常（concurrent-access anomaly）、安全性問題（security problem）。
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數(shù)據(jù)抽象的三個(gè)層次
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1）物理層（physical level）：詳細(xì)描述復(fù)雜的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2）邏輯層（logical level）：描述數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)什么數(shù)據(jù)及這些數(shù)據(jù)間存在的關(guān)系。
物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性（physical data independence）：應(yīng)用程序不依賴于物理模式，即使物理模式改變也無須重寫應(yīng)用程序，邏輯層用戶不必知道邏輯層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可能涉及的復(fù)雜物理層結(jié)構(gòu)。
3）視圖層（view level）：只描述數(shù)據(jù)庫的某個(gè)部分，系統(tǒng)可以為同一數(shù)據(jù)庫提供多個(gè)視圖，使用戶與系統(tǒng)交互更簡(jiǎn)單。
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數(shù)據(jù)庫模式
實(shí)例（instance）：特定時(shí)刻存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的信息的集合稱作數(shù)據(jù)的一個(gè)實(shí)例。
數(shù)據(jù)庫模式（schema）：數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì)，即使發(fā)生變化，也不頻繁。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可分為幾種不同的模式：e.g.物理模式、邏輯模式、子模式（subschema，描述數(shù)據(jù)庫的不同視圖）。
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數(shù)據(jù)模型（data model）：描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)語義及一致性約束的概念工具的集合，提供一種描述物理層、邏輯層及視圖層數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方式。
數(shù)據(jù)模型可被劃分為四類：
關(guān)系模型（relational model）：一種基于記錄的模型，用表的集合來表示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，每個(gè)表有多個(gè)列，每列有唯一的列名。
實(shí)體-聯(lián)系模型（entity-relationship model，a.k.a. E-R）：基于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種認(rèn)識(shí)——現(xiàn)實(shí)世界由一組基本對(duì)象（實(shí)體）及這些對(duì)象間的聯(lián)系構(gòu)成。實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界中可區(qū)別于其他對(duì)象的一件事情或一個(gè)物體。
E-R提供一種方便的圖形化方式來觀察數(shù)據(jù)、聯(lián)系和約束。
數(shù)據(jù)庫中實(shí)體通過屬性（attribute）集合來描述；
聯(lián)系（relationship）是幾個(gè)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)；
同一類型的所有實(shí)體的集合稱為實(shí)體集（entity set），同一類型的所有聯(lián)系的集合稱作聯(lián)系集（relationship set）；
基于對(duì)象的數(shù)據(jù)模型（object-based data model）：可看作E-R模型增加了封裝、方法和對(duì)象標(biāo)志等概念后的擴(kuò)展。對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)模型結(jié)合了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和關(guān)系數(shù)據(jù)模型的特征。
半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型（semistructured data model）：允許相同類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)含有不同的屬性集的數(shù)據(jù)定義。
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型（network data model）、層次數(shù)據(jù)模型（hierarchical data model）如今已經(jīng)很少使用。
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數(shù)據(jù)庫語言
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)定義語言（data-definition language）和數(shù)據(jù)操縱語言（data-manipulation language），構(gòu)成了單一數(shù)據(jù)庫語言的不同部分。
1. 數(shù)據(jù)操縱語言（DML）：使用戶可以訪問或操縱那些按某種適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型組織起來的數(shù)據(jù)。
DML的訪問類型包括：增、刪、查、改。
查詢（query）：要求對(duì)信息進(jìn)行檢索的語句，DML中涉及信息檢索的部分稱作查詢語言（query language）。
通常有兩類基本的DML：
1）過程化DML（procedural DML）：要求用戶指定需要什么數(shù)據(jù)以及如何獲得這些數(shù)據(jù)。
2）聲明式DML（declarative DML）：也稱非過程化DML，還要求用戶指定需要什么數(shù)據(jù)，而不指明如何獲得這些數(shù)據(jù)。
2. 數(shù)據(jù)庫定義語言（DDL）：用于表達(dá)說明數(shù)據(jù)庫模式的一系列定義（定義數(shù)據(jù)庫模式），也可用于定義數(shù)據(jù)的其他特征。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和定義（data storage and definition）語言：一系列特殊的DDL語句，用于說明數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所使用的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和訪問方式，定義了數(shù)據(jù)庫模式的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)值必須滿足某些一致性約束（consistency constraint），DDL語言提供指定這種約束的工具，每當(dāng)數(shù)據(jù)庫更新時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都會(huì)檢查這些約束。
·域約束（domain constraint）：每個(gè)屬性都對(duì)應(yīng)于一個(gè)所有可能的取值構(gòu)成的域。
·參照完整性（referential integrity）：一個(gè)關(guān)系中給定屬性集上的取值也在另一關(guān)系的某一屬性集的取值中出現(xiàn)。
·斷言（assertion）：數(shù)據(jù)庫需要時(shí)刻滿足某一條件。斷言創(chuàng)建后系統(tǒng)會(huì)監(jiān)測(cè)其有效性，如果斷言有效，則以后只有不破壞斷言的數(shù)據(jù)庫更新才被允許。
·授權(quán)（authorization）：對(duì)于不同用戶在數(shù)據(jù)庫中的不同數(shù)據(jù)值上允許不同的訪問類型，這些區(qū)別以授權(quán)來表達(dá)。如：a. 讀權(quán)限（read authorization）允許讀取數(shù)據(jù)但不能修改數(shù)據(jù)；b. 插入權(quán)限（insert authorization）允許插入新數(shù)據(jù)但不允許修改已有數(shù)據(jù)；更新權(quán)限（update authorization）允許修改但不能刪除數(shù)據(jù)；刪除權(quán)限（delete authorization）允許刪除數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)字典：DDL以指令（語句）作為輸入，生成輸出放在數(shù)據(jù)字典（data dictionary）中。數(shù)據(jù)字典包含元數(shù)據(jù)（metadata）。數(shù)據(jù)字典可以看做一種特殊的表，只能由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身來訪問和修改，在讀取和修改實(shí)際數(shù)據(jù)前數(shù)據(jù)系統(tǒng)要先參考數(shù)據(jù)字典。
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關(guān)系數(shù)據(jù)庫：基于關(guān)系模型，使用一系列表來表達(dá)數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。一種基于記錄的模型，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)時(shí)幾種固定格式的記錄。
表：每個(gè)表包含一種特定類型的記錄，每種記錄類型定義固定數(shù)目的字段或?qū)傩?#xff08;每個(gè)表有多個(gè)列），表的列對(duì)應(yīng)記錄類型的屬性（每個(gè)列有唯一的名字）。
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來自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫訪問
大多數(shù)計(jì)算和動(dòng)作必須用一種宿主語言（如C/C++/Java）來完成，再在其中使用嵌入式的SQL查詢來完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問。由宿主語言執(zhí)行DML訪問數(shù)據(jù)庫的兩種途徑包括：
1. 通過提供應(yīng)用程序接口（過程集），將DML和DDL語句發(fā)送給數(shù)據(jù)庫再取回結(jié)果。e.g. C語言+ODBC、Java+JDBC
2. 通過擴(kuò)展宿主語言的語法，在宿主語言的程序中嵌入DML調(diào)用。
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規(guī)范化
設(shè)計(jì)關(guān)數(shù)據(jù)庫所用到的一種方法，通過設(shè)計(jì)一種符合適當(dāng)范式（normal form）的模式，生成一個(gè)關(guān)系模式集合，使存儲(chǔ)信息時(shí)沒有不必要的冗余，同時(shí)又能輕易檢索數(shù)據(jù)。
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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能部件大致可分為存儲(chǔ)管理器和查詢處理部件。
1） 存儲(chǔ)管理器： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的低層數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序以及向系統(tǒng)提交的查詢之間提供接口的部件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和更新。
存儲(chǔ)管理部件包括：
·權(quán)限及完整性管理器（authorization and integrity manager）：檢測(cè)是否滿足完整性約束，檢查視圖訪問數(shù)據(jù)的用戶的權(quán)限。
·事務(wù)管理器（transaction manager）：保證即使發(fā)生故障，數(shù)據(jù)庫也保持在一致（正確）的狀態(tài)，并保證并發(fā)事務(wù)的執(zhí)行不發(fā)生沖突。
·文件管理器（file manager）：管理磁盤存儲(chǔ)空間的分配，管理用于表示磁盤上所存儲(chǔ)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
·緩沖管理器（buffer manager）：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從磁盤取到內(nèi)存中來，并決定哪些數(shù)據(jù)應(yīng)被緩沖存儲(chǔ)在內(nèi)存中。
存儲(chǔ)管理器實(shí)現(xiàn)了幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，作為系統(tǒng)物理實(shí)現(xiàn)的一部分：
·數(shù)據(jù)文件（data files）：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫自身。
·數(shù)據(jù)字典（data dictionary）：存儲(chǔ)關(guān)于數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的元數(shù)據(jù)，尤其是數(shù)據(jù)庫模式。
·索引（index）：提供對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的快速訪問（e.g. 指針、散列）
2）查詢處理器
查詢處理器負(fù)責(zé)編譯和執(zhí)行DDL和DML語句，組件包括：
·DDL解釋器（DDL interpreter）：解釋DDL語句并將這些定義記錄在數(shù)據(jù)字典中。
·DML編譯器（DML compiler）：將查詢語言中的DML語句翻譯為執(zhí)行方案，包括一系列查詢執(zhí)行引擎能理解的低級(jí)指令。
DML編譯器還進(jìn)行查詢優(yōu)化（query optimization），從幾種等價(jià)的具有相同結(jié)果的執(zhí)行方案中選出代價(jià)最小的一種。
·查詢執(zhí)行引擎（query evaluation engine）：執(zhí)行由DML編譯器產(chǎn)生的低級(jí)指令。
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事務(wù)管理
事務(wù)（transaction）：數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中完成單一邏輯功能的操作集合。每一個(gè)事務(wù)是一個(gè)既具有原子性又具有一致性的單元，。
事務(wù)的定義應(yīng)使之不違反數(shù)據(jù)庫的一致性約束。一個(gè)事務(wù)可以被定義為由多個(gè)單獨(dú)程序組成，程序依次執(zhí)行可以保持一致性，但單個(gè)程序自身都不是把數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致狀態(tài)轉(zhuǎn)入一個(gè)新的抑制狀態(tài)，因此這些程序不是事務(wù)。
事務(wù)管理器（transaction manager）包括并發(fā)控制管理器（concurrency-control manager，控制并發(fā)事物間的相互影響，保證一致性）和恢復(fù)管理器（recovery manager，事務(wù)失敗時(shí)進(jìn)行故障恢復(fù)，保證原子性和持久性）。
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數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)
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1. 兩層體系結(jié)構(gòu)（two-tier architecture）：應(yīng)用程序駐留在客戶機(jī)上（前端），通過查詢語言表達(dá)式來調(diào)用服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能（后端）。（應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)e.g.ODBC/JDBC用于進(jìn)行客戶端和服務(wù)器的交互）
2. 三層體系結(jié)構(gòu)（three-tier architecture）：后端分為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；客戶機(jī)只作為前端，不包含任何直接的數(shù)據(jù)庫調(diào)用，通過一個(gè)表單界面與應(yīng)用服務(wù)器（application server）通信；應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通信以訪問數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯（business logic）被嵌入到應(yīng)用服務(wù)器中而不是分布在多個(gè)客戶機(jī)上。
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數(shù)據(jù)庫用戶和管理員
使用數(shù)據(jù)庫的人員可分為數(shù)據(jù)庫用戶和數(shù)據(jù)庫管理員
1. 數(shù)據(jù)庫用戶
數(shù)據(jù)庫用戶可分為四種類型，系統(tǒng)為不同類型用戶設(shè)計(jì)不同類型的用戶界面
·無經(jīng)驗(yàn)的用戶（na?ve user）：通過激活事先寫好的應(yīng)用程序同系統(tǒng)交互，典型用戶界面是表格界面。
·應(yīng)用程序員（application programmer）：開發(fā)用戶界面
·老練的用戶（sophisticated user）：不通過編寫程序同系統(tǒng)交互，而是用數(shù)據(jù)庫查詢語言或數(shù)據(jù)分析軟件等工具表達(dá)要求。
·專門的用戶（specialized user）：編寫專門的、不適合于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理框架的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的富有經(jīng)驗(yàn)的用戶。
2. 數(shù)據(jù)庫管理員
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制的人稱作數(shù)據(jù)庫管理員（DataBase Administrator，DBA），DBA的作用包括：
·模式定義（schema definition）。通過用DDL書寫一系列定義來創(chuàng)建最初數(shù)據(jù)庫模式。
·存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及存取方法定義（storage structure and access-method definition）。
·模式及物理組織的修改（schema and physical-organization modification）。由DBA對(duì)模式和物理組織進(jìn)行修改以反映機(jī)構(gòu)的需求變化，或?yàn)樘岣咝阅苓x擇不同的物理組織。
·數(shù)據(jù)訪問授權(quán)（granting of authorization for data access）。DBA通過授予不同類型的權(quán)限來規(guī)定不同的用戶各自可以訪問數(shù)據(jù)庫的部分。
·日常維護(hù)（routine maintenance），包括：
a. 定期備份數(shù)據(jù)
b. 確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的空余磁盤空間，并在需要時(shí)升級(jí)磁盤空間
c. 監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行，并確保數(shù)據(jù)庫性能不因一些用戶提交了花費(fèi)時(shí)間較多的任務(wù)就下降很多。
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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/RDaneelOlivaw/p/7803410.html
總結(jié)
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