数据库系统原理之初步认识数据库

本科阶段没有好好学习，数据库的知识落下了不少，现在做前端，接触到 Node 的时候越来越频繁，有时候避免不了操作数据库。对于基本的操作增删改查没有太大的问题，但是对于数据库缺乏整体宏观的认识，导致了一些迷茫。
因此，我决定重新学习下数据库原理的课程，课程用的是网易云课堂上战德臣老师讲授的数据库系统原理。
我新建了一个针对数据库原理的文集，在这个文集中存放学习课程所做的笔记。

什么是数据库

我们可以这样为（关系）数据库下一个定义：数据库是一个存放一系列具有相互的关联关系的数据集合。
只要是用来存放具有相互关联关系的数据集合，我们就可以称之为数据库，数据库并不只局限于计算机，还可以应用在多种存储媒介上。
对于计算机环境，我们主要从两个方面来考虑数据库：

• 如何将数据存放在计算机上
• 如何对存储的数据进行检索，操作

表

关系型数据库起源于对规范化的表格的处理和分析，下面是一个简单的学生信息表：

学生信息表.png

上面这个表格，由以下一些元素构成：

• 表名，此例中表名是“学生情况表”
• 格式（表标题），此例中就是“姓名”，“性别”，“学号”等构成表的元素
• 表内容（值），就是表中具体的数据，如上表中存放的三个学生的数据

表内容（值）由行和列构成，其中行又叫做元组或记录，列又叫做字段，属性或数据项。每一列由列名和列值组成。
关系型数据库存放数据的基本结构就是表，在关系型数据库中，表名和表格式共同称为模式，整个表称为关系。

再次定义数据库

关系型数据库是由一个个的表构成的，我们也可以这样下一个定义：关系型数据库就是相互之间具有关联关系的表的集合。
这个”关系“有两部分的含义：一个是表与表之间的关系，一个是表中存放的数据之间的关系。

什么是数据库系统

在计算机上，数据库系统就是围绕着数据库的一系列环境集合，包含以下五个方面的内容：

• 数据库（DB）
  一系列具有相互关联关系的表的集合
• 数据库管理系统（DBMS）
  用来管理数据库的系统软件
• 数据库应用程序（DBAP）
  基于数据库管理系统来使用数据库，开发出的应用程序
• 数据库管理员（DBA）
  使用 DBMS，对数据库进行管理和维护
• 基础的计算机系统

上述的一系列环境，构成了数据库系统。需要注意数据库系统和数据库管理系统之间的区别。

数据库管理系统

对于一个数据库管理系统，可以从两个方面看待：

• 从使用者的角度，数据库管理系统需要具有哪些功能
• 从实现的角度，数据库管理系统需要实现哪些功能

下面依次看下这两个方面的内容：

从用户角度来看待数据库管理系统

从用户的角度，数据库管理系统需要具有以下几个方面的功能。
1.数据库定义功能
用户需要对数据库以及数据库中的表进行定义（定义模式），包括表名，表标题，以及表名所对应的列的数据类型等。
为了实现数据库定义的功能，数据库管理系统提供了数据库定义语言 DDL（Database Definition Language），用来让用户对数据库进行定义。
2.数据库的操作功能
定义好数据库后，用户需要向表中插入数据，以及从已存在的数据中进行检索。为了实现这个功能，数据库管理系统提供了数据库操作语言 DML。使用 DML，用户可以对表中的数据进行增删改查。
3.数据库的控制
数据库还应具有身份控制的功能，用来控制哪些用户能看到哪些数据。为了实现这个功能，数据库管理系统提供了数据库控制语言 DCL。使用 DCL，可以对访问数据库的人员进行身份和权限的控制。
4.数据库维护的功能
为了对数据库进行维护，数据库管理系统还应该提供诸如转储/恢复/重组/备份/性能监控/分析等功能，提供一些实用的程序，通过这些工具，DBA 可以对数据库进行维护。

随着数据库管理系统的发展和演进，出现了一种将 DDL，DML 和 DCL 联合起来的语言：结构化查询语言（SQL），通过 SQL，可以更加方便的使用数据库管理系统。

从系统的角度来看待数据库管理系统

在使用数据库管理系统的时候，根据使用的目的，有了 DDL，DML 和 DCL 的区别，这些语言是数据库管理系统提供的，用户使用这些语言（以及后面出现的 SQL 语言），可以实现对数据库的操作。
不论是 DDL，DML，DCL 还是 SQL，都是由数据库管理系统提供的，要想将这些语言转换为具体的执行操作，需要编译器对这些语言进行解释后交给执行引擎，执行引擎再进行底层的操作。如数据的存储，缓存，建立索引等功能。
除了编译器，DBMS 为了对 DB 进行管理，还需要很多的工具或者功能：

• 编译与执行控制
• 查询优化
• 存储与索引
• 事务处理
• 控制程序
• 通信控制
• 故障恢复
• 完整性控制
• 安全性控制
• 应用程序接口
• ···

为了实现对 DB 的管理，DBMS 需要实现一系列的功能，我们也可以认为 DBMS 就是一个程序包。

总结

本文主要介绍了数据库相关的基本概念，包括数据库，表，数据库系统和数据库管理系统。以及从用户角度和系统角度对数据库管理系统的功能进行理解，通过这些概念，可以建立起对数据库的一个初步的认识。

完。