1.1 数据库系统简介

 

 

1.1.数据库系统简介 

前言：

数据库系统是一个软件系统，用于管理和操作数据库。它提供了一个组织良好、高效并能够方便存取的数据存储机制，并且能够支持各种数据操作、事务管理、并发控制和恢复功能。以下是数据库系统的一些主要特点和组件：

1. **数据的组织与管理**：数据库系统提供了一种高效的方式来存储、检索和管理大量的数据。

2. **数据独立性**：物理数据独立性是指应用程序与存储在磁盘上的数据格式或数据的物理位置分离。逻辑数据独立性是指应用程序与逻辑数据结构（如表、视图等）分离。

3. **数据安全性**：数据库管理系统(DBMS)提供安全功能，如访问控制、加密等，以确保只有授权的用户可以访问数据。

4. **数据一致性与完整性**：DBMS可以实施各种完整性约束，如主键、外键等，以确保数据的一致性和正确性。

5. **事务管理**：事务是一个或多个SQL语句的序列，它作为一个整体执行，以确保数据库的一致性和完整性。DBMS支持ACID属性（原子性、一致性、隔离性、持久性），这些属性确保即使在系统崩溃的情况下，数据库也能保持一致状态。

6. **并发控制**：并发控制机制确保当多个用户同时访问数据库时，数据库的完整性和一致性得到维护。

7. **数据恢复**：在系统崩溃或其他故障情况下，DBMS可以从备份中恢复数据，以减少数据丢失。

8. **查询语言**：大多数数据库系统提供一种查询语言（如SQL），使得用户和程序员可以轻松地查询和修改数据。

9. **视图管理**：数据库系统允许创建视图，这是一个虚拟的表，它是基于一个或多个实际的表。视图可以为用户提供所需的特定视角，而不必显示基础表的所有数据。

10. **数据字典**：这是一个“关于数据库的数据库”，包含了关于数据库结构的元数据。例如，表结构、视图、权限等。

11. **多样化的数据模型**：例如关系模型、面向对象模型、层次模型、网络模型等。

数据库系统在现代企业中发挥着至关重要的作用，支持各种业务应用，从简单的数据记录和检索到复杂的数据分析和决策支持。

1.1.1 数据库技术的发展历史

我的理解

首先，数据库技术的发展可以分为三个主要阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。

1. **人工管理阶段（20世纪50年代之前）**:
    - 这一阶段主要发生在计算机刚诞生的时期。那时的计算机被主要用于科学计算。
    - 数据管理非常简单，且通过穿孔卡片或磁带来处理和存储数据。
    - 特点：
        - 数据基本不保存。
        - 缺乏管理数据的软件系统。
        - 没有文件的概念，导致数据冗余。
        - 数据与程序紧密耦合，当数据结构改变时，应用程序也需要修改。

2. **文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代中期）**:
    - 随着技术的发展，现在有了可以直接访问的存储设备如磁盘和磁鼓。
    - 也有了操作系统中的文件系统来管理数据。
    - 特点：
        - 数据可以长期保存。
        - 由文件系统管理数据。
        - 文件格式多样化，提供了多种访问方式。
        - 尽管数据管理有所进步，但数据的共享性和独立性仍然有限。

3. **数据库系统阶段（20世纪60年代之后）**:
    - 由于传统文件系统不能满足日益增长的数据管理需求，数据库管理系统（DBMS）开始应用。
    - 数据库技术允许更高级别的数据管理和共享。
    - 特点：
        - 采用复杂的结构化数据模型。
        - 较高的数据独立性，意味着数据结构的变化不会影响程序的运行。
        - 数据库系统提供了复杂的功能，支持大量数据的处理。

总之，从20世纪50年代到60年代，数据库技术经历了从简单的数据处理和存储到复杂的数据管理系统的演变。随着计算机技术的进步，数据管理变得越来越重要，导致了数据库技术的快速发展和广泛应用。

1. **数据库技术的产生背景**：随着20世纪60年代数据处理自动化的发展，数据处理开始在计算机应用中占主导地位，因此需要更好地管理这些数据。这就催生了数据库技术的产生。

2. **人工管理阶段**：在计算机技术尚未完善之前，即20世纪50年代末之前，计算机的主要任务是进行科学计算。数据是直接从卡片或磁带读取的，没有长期存储，也没有管理数据的软件系统，数据处理是批处理的方式，数据管理十分简单。

3. **文件系统阶段**：在20世纪50年代后期至60年代中期，随着直接存取的存储设备（如磁盘）的出现，操作系统中也开始有了文件系统，不再仅限于批处理，还有实时处理。此时，数据开始可以长期保存，并由文件系统来管理。

4. **数据库系统阶段**：进入20世纪60年代，人们对数据的共享提出了更高的要求，传统的文件系统已经不能满足需求，因此数据库管理系统(DBMS)应运而生。此时的数据库不再是为某个应用服务，而是为整个企业或应用服务，数据管理变得更加复杂。

5. **数据库的当前应用和未来趋势**：随着技术的进步，数据库技术被广泛应用于各个领域，如金融业、航空业、学校等。但由于各行业的需求不断增长，现有数据库技术无法完全满足，因此新一代的数据库技术开始孕育并逐渐应用于各个领域。这一代的数据库支持多种数据模型，并与许多新技术结合。总的来说，随着科技的发展，未来的数据库技术将会有更高的要求。

简而言之，从人工管理、文件系统，到现代的数据库系统，数据库技术已经经历了一个长时间的发展过程。随着科技的进步，我们可以预期未来的数据库技术将更加先进、复杂，并广泛应用于各个领域。

 

1.1.2 数据库系统的基本概念 

这段内容介绍了数据库系统相关的几个核心概念，以下是其要点总结：

1. **数据 (Data)**：数据是数据库中存储的基本对象，包括数字、文字、图形、声音等多种形式。它们可以被计算机识别并存储。数据本身的形式并不能完全传达其意义，因此需要对数据的语义进行解释。

   例子：学生李飞扬的信息如学号、姓名等都是数据。

2. **数据库 (DataBase, DB)**：数据库是一个仓库，存放在计算机存储设备中。数据库中的数据有组织地存储，数据之间相互关联。它是一个长期、有组织、可共享的大量数据的集合。

3. **数据库管理系统 (DataBase Management System, DBMS)**：是用于管理数据库的计算机系统软件，位于应用程序和操作系统之间。它为数据库提供数据定义、建立、维护、查询等功能，同时也控制数据的完整性和安全性。

   常用的DBMS：SQL Server, Access, Oracle, MySQL, DB2, Informix等。

4. **数据库系统 (DataBase System, DBS)**：引入数据库后的计算机系统。它由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户构成。硬件包括主机、存储设备等；软件主要包括操作系统和数据库管理系统。用户可以是数据库管理员、应用程序员或终端用户。

   总结：数据库存放数据；数据库管理系统负责数据的管理和控制；数据库系统是一个整体的计算机应用系统，强调系统的整体性。

图1-4说明了数据库系统在整个计算机系统中的地位

此外，文章中还提到了应用系统、应用开发工具、操作系统和硬件的概念。