数据库基本原理

数据库，是一种数据的收集、整理、存储、管理和检索的技术，数据库主要包括两个基本组成部分：数据存储和数据处理。数据存储是指以数据库技术为基础，对信息数据进行存储和处理。数据处理是信息技术与业务深度融合的重要环节。数据处理是应用程序与数据库技术实现业务价值和应用系统功能的技术手段。

一、数据库的定义

数据：是指从数据库中提取和处理出来的数据要素。其中，又包括数据主体和关系数据两个部分。两个部分的关系是从数据库中提取或转换出各种关系数据的过程，而关系数据则存在于数据库与各个应用系统中并在不断地与数据库中的其它元素进行联系和互动中生成和存储起来了。数据存储：即对不同信息处理过程中形成的不同信息进行存储、管理和检索功能。

1、用户信息管理是指将用户所提供的与信息存储相关的各种信息，按照一定的规范和标准保存在数据库中。

用户信息管理功能包括：为用户提供完整的、全面的数据结构；保护用户在信息存储过程中免受用户信息管理系统中存储信息资料所带来的损失；为用户提供完整、全面的、高质量的用户信息处理手段、方法和流程；为用户提供必要的维护、更新机制和手段。用户信息管理系统包括用户数据管理、信息管理和信息共享等功能。用户信息管理系统可以使用户从原始信息中获取信息并进行有效地管理，保证用户原始信息的完整性、可靠性、可读性和可视性。

2、数据管理是数据库处理的过程，通常包括对资料输入、处理、存储和输出等阶段。

数据处理是对各种处理过程形成的各类资料进行处理后所形成的各种功能的总称，是数据库处理的主要过程，也是实现数据库设计目标的重要过程。数据处理系统、数据源、服务器、应用系统、用户等几个部分组成。在数据处理中，管理系统起着保证处理效果和维护系统运行状态、监控操作运行状态、控制操作运行状态和调整操作运行状态的作用。

3、检索功能作为以数据为对象而进行的信息管理过程，是指通过对数据库中的数据进行操作，使其具备一定的价值或意义。

数据库中的查询，其目的在于将存储在数据库中的数据信息向用户提供有用、可靠的信息，从而使用户获得及时和准确的信息。目前，在信息时代，搜索引擎已经成为获取信息的主要工具之一。如何充分利用搜索引擎对信息加以筛选，将海量信息转变为有用信息，并且最大限度地利用搜索引擎获得方便、快捷、高效地获取新信息是需要解决的问题。目前，有多种搜索引擎产品为用户提供了相应的搜索服务，包括直接搜索、用户自定义关键词搜索等。用户自搜索系统(services)提供了多种用户自搜索方式，包括用户访问网页(services feed)与用户访问其他网页(services network)两种方式。

二、基本原理

数据存储是一个存储的过程，即从数据库系统中获取存储数据所需时间过程。与计算机网络技术一样，数据库系统也必须为存储设备提供一定的空间以满足用户的需求。一个数据库系统的数据存储方式为二进制的随机数生成机制，一个程序如果能够被执行，则他所存储的数据将被随机数生成。二进制式下的随机数生成速度较快、数量不多；而随机数生成速度较慢、数量多。因此要在保证数据存储过程连续性和数据质量需求的前提下实现高性能、低成本存储和高速查找，就要使这个过程在用户看来相对于原来程序更加复杂和更具复杂性。基于上述特点，可以认为数据库是一种多项式存储器及其所提供应用程序接口。

1、对象存储

对象存储是对数据库中的数据进行空间分析、挖掘的过程。对象存储又可分为同步内存模型和并发模型对象存储。这两种模型将数据库中的数据分离出来，但仍然可以得到相应的结果。同步内存模块主要是用于将不同进程之间相互产生的数据库程序和数据交换到同一个机器上，并使其相互独立而不互相干扰；并发内存模型是通过对系统进程之间相互产生的数据库程序和数据向主机请求一个或多个可供执行的指令以执行新操作，并同时执行已有的操作，以此达到提高存储效率、减少成本和加速查找速度等目的，在这两种模型中，通过动态处理来满足数据高速查询、批量处理、事务处理等多个需求。

2、数据存储

存储是数据库最重要的功能之一，因为只有在这样的前提下，数据库才能充分发挥它的计算能力，充分发挥它的存储能力，并最大限度地利用信息的空间。数据库具有存储多个文件、数据结构。例如，如果一个数据存在一个文件夹中，而这个文件夹中有多个文件夹，那么这个文件夹就是一个文件夹。如果某个文件夹保存有一份文件，则它就是一个文件夹，它记录了该文件内所有该文件夹中包含了什么内容，这种文件夹可以是一张磁带，也可以是一张光盘，如果一张光盘具有唯一编号（在磁带中存储),那么该磁带就可以在磁带驱动器中与其它磁带一起保存下来或进行查找。

3、文件存储

文件存储的目的是把数据库中的数据存放在特定的文件当中，为数据库工作人员提供方便，这就要求数据库必须提供足够的带宽，而且还要求有足够的速度，以便能够保证在存储过程中所需要的系统资源。文件系统是指采用一种软件程序实现的存储系统，在数据查询时可以利用其访问速度快且不需要等待系统访问所需数据的特点，在文件存取过程中保证速度，并减少了存储资源的消耗。文件存储是一种集中控制方式，可以实现文件统一的管理。

三、数据库的基本功能

数据库的基本功能，主要体现在：数据存储功能；数据库数据检索、数据查询；数据库应用软件开发功能等方面。这其中，最基本、最重要的功能是数据库管理功能。这类功能是数据库开发中最基本的功能。

1、数据存储功能

为了保证数据长期保存，需要进行一定的管理，而数据存取速度是衡量数据保存水平的一个重要指标。通常，把数据的存取速度根据存储系统功能的不同，分为高速存取和低速存取两类。高速存取即是一种可以同时写入和读取数个文件，同时读取几个文件，并且把所有文件保存在一个文件中的存取过程。低速存取就是指能以很小写写次数被写入数个文件，并且不需要用户修改。相对于高速存取来说，低速存取更适用于一般用户对文件的一般写入和存储功能。当然低速存取也有它独到的优点。

2、数据库数据检索与查询

在数据库管理系统中，要保证应用系统中的数据能够在规定的时间和空间内以一定的速度从数据库中检索出来，必须做到“见字、见表”。在数据库中执行数据库检索与查询，要保证所需的查询结果能够得到充分表达，因此必须对数据库进行规范化管理，设置检索条件，并对检索条件进行定期清理，以保证检索结果满足特定情况下查询所需。要保证检索结果具有高度概括的信息以及相应的信息处理能力，因此必须制定相应的查询条件与策略。在数据库管理系统中，由于各用户之间存在着一定程度地独立性、主导性与流动性，所以其用户在系统设计之初就要对用户间所存在的关系有一个基本要求。一般来说，用户之间能够建立起一种基于关系的独立用户间关系；用户在系统中处于相对中立而又相对独立的地位；用户之间需要建立相互信任并相互沟通。

3、数据库应用软件开发功能

数据库应用软件开发功能是数据库系统的核心，它关系到所有数据库应用程序在软件系统中各种功能的实现，关系到各应用程序在实际系统中能够完成什么样的操作。因此，数据库应用软件开发是数据库应用程序开发过程中重要的部分，它直接关系到数据库系统软件在整个系统中的作用和功能。在数据库应用软件开发过程中，主要有数据库应用软件开发功能(Device Engine)、数据库应用软件开发功能(Oracle)能(Data Engine)三类。

四、数据库的分类

数据库按其可用性，可以分为两大类：独立型数据库和关联型数据库。独立型数据库，是指能独立管理单个系统和应用的数据库。关联型数据库，是指能在两个以上之间建立联系的数据库。通常将两个以上关系数据库联合起来形成一个独立型数据库系统。

1、独立型数据库

独立型数据库是一种分布式系统，一般由一个计算机节点和若干个计算机组成。系统运行在一台计算机上，独立地保存和处理数据，整个系统由一台计算机和若干个计算机组成。独立型(Oracle)数据库通常由多个计算机构成，一个计算机网络服务器上所有用户系统；一个或多个计算机负责系统下所有用户系统，并且所有用户系统都与一个或多个计算机网络服务器相连，用户系统可以随时访问、修改或删除某个用户系统中使用过的文件。网络服务器通过网络与用户系统相连后，用户不需要再访问文件即可在一个系统中管理和使用特定用户系统中使用过最多的文件。用户系统必须能够及时地将文件中使用过的功能从一个系统转移到另一个系统中去，不能为某个用户使用某个技术来完成某项工作；用户系统必须有足够的扩展能力能满足不同用户之间业务的扩展需要；系统能根据需要改变或删除操作。

2、关联型数据库

关联型数据库是指在一个数据库中能够支持多个数据之间建立联系的数据库，通常在独立型数据库和关联型数据库中都有存在，但关联型数据库的特点就是能够支持多个信息，而独立型数据库只能支持一个信息，通常也是在两个以上信息上建立联系，或者在一个信息上支持多个用户信息或不同用户信息。这种数据库通常是指能够支持两个以上用户、多个用户（两个或者多个用户系统）之间建立联系的数据库。关联型数据库由于能支持多个用户信息上建立联系，可以实现多种功能，在功能上非常齐全，应用也比较广泛。其特点是信息共享程度高、兼容性强、对系统要求不高，而且可以将多个用户信息上建立联系。它主要应用于用户之间的通信、信息交换和信息共享等业务活动中。

3、数据库集群

数据库集群是指多个组成数据库的计算机通过网络实现协同工作。在集群网络中，各计算机之间通过网络进行通信，各计算机之间也通过网络进行相互通讯。集群系统具有高度异构规模、高可用性，较好地实现了多机数据共享、集群计算，还能避免网络故障带来的严重影响。