【从零开始的数据库系统概念】 1.引言

第1章 引言

数据库系统用于管理: 1. 具有很高价值的数据集合, 2. 相对庞大的数据集合

常用的数据库方式：OLTP(online trasaction processing) , OLAP

1.1 文件系统和数据库的区别

文件系统由操作系统控制，个人认为最大的区别就是，文件系统只能存储数据而不能感知数据。因此它具有下面几个缺点：

1. 数据冗余和不一致性。也就是说可能重复存储或者存储的信息不具有一致性。
2. 数据访问困难，主要原因是它没有很好的管理数据。

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这段内容并不影响我们对数据库的理解，其实也并不重要，我们只需要知道。想要很好的管理并且使用数据，我们需要拥有数据库。

1.2 数据抽象和数据库语言

数据库系统抽象成三层：

1. 物理层 物理层是数据实际上如何存储的抽象，在物理层会有一些底层的数据结构，表示数据是如何存储的。例如 索引 数据库元数据等信息都会在物理层进行表述。
2. 逻辑层 比物理层稍高一层，描述数据库存储什么数据以及数据间的关系，是逻辑层面的，程序员一般本层进行操作。
3. 视图层 最高层次的抽象，描述数据库的某个部分，逻辑层需要大量描述数据之间相关的关系，而视图层只需要关注用户想要关注的部分信息，例如某个学校由多少学生，这些都是视图层需要做的，普遍用于信息展示。

针对数据库的操作，数据库提供了数据定义语言(DDL)，数据操作语言(DML)。数据定义语言例如完整性约束等，说明数据库系统所采用的存储结构和访问方式，DDL的输出在数据字典当中，数据字典包括元数据，也就是描述数据库的数据，数据字典可以通俗的理解为一些存放关键信息的空间。而数据操作语言则是对数据库数据的具体操作，著名的数据操作语言即是SQL语句。

1.3 应用程序对数据库的访问

由于SQL语句并不能支持普适性的计算，例如从用户这获取输入等基本操作，因此应用程序往往采取使用宿主语言，例如C++,Python等，在其中内嵌SQL语句来支持数据库访问。为什么访问数据库，需要将DML从宿主机发送到执行这些语句的数据库，这一般采用应用程序接口来实现，著名的JDBC就是相应的Java语言提供的接口。

数据库系统被划分成多个模块，大致可以分为存储管理器，查询处理器，事务处理器。

1. 存储管理器就是管理最底层的数据是如何存储的，并且提供相应操作的接口，存储管理器件包括：权限与完整性管理器，事务管理器（其实也就是维护了相应的信息），文件管理器(管理磁盘存储空间的分配)，缓冲区管理(这在后面将会有一大章讲解)，数据字典等。
2. 查询处理器主要包括DDL解释器，DML编译器，查询执行引擎。前两个就是将语句翻译成查询执行引擎能够理解的形式，然后由查询执行引擎进行执行，结果就是操作了存储管理器部分，维护相应的文件。
3. 事务管理器，这个主要讲究的是比较高级的事务概念，与存储管理器有着不同的理解，他更多的从逻辑层来掌控事务，维护事务的ACID性质，负责故障恢复等，而前文所指更多表示具体的物理层实现。

上图是系统的整体架构。

1.4 总结

本文是对《数据库系统概念》一书第一章的总结与提炼，揭开了数据库神秘的面纱，后面内容将会更将精彩，这本书主要讲述了传统数据库的基本概念，是数据库入门的一本佳作，配套CMU15445课程食用更佳。