數據庫管理系統的功能和特徵

數據庫管理系統的功能和特徵


數據庫管理系統 DBMS(Database Management System)主要實現共享數據有效地組織、管理和存取,是一個用來操縱和管理數據庫的大型軟件,用於建立、使用和維護數據庫。

1、DBMS的功能

(1)數據定義

DBMS提供數據定義語言(Data Definition Language,DDL),用戶可以對數據庫的結構進行描述,包括外模式、模式和內模式的定義;數據庫的完整性定義;安全保密定義,如口令、級別和存取權限等。這些定義存儲在數據字典中,是DBMS運行的基本依據。


(2)數據庫操作

DBMS向用戶提供數據操縱語言(Data Manipulation Language,DML),實現對數據庫中數據的基本操作,如檢索、插入、修改和刪除。DML分為兩類:宿主型和自含型。所謂宿主型,是指將DML語句嵌入某種主語言(如C、COBOL等)中使用;自含型是指可以單獨使用DML語句,供用戶交互使用。

(3)數據庫運行管理

數據庫在運行期間多用戶環境下的併發控制、安全性檢查和存取控制、完整性檢查和執行、運行日誌的組織管理、事務管理和自動恢復等是DBMS的重要組成部分。這些功能可以保證數據庫系統的正常運行。

(4)數據組織、存儲和管理

DBMS分類組織、存儲和管理各種數據,包括數據字典、用戶數據和存儲路徑等。要確定以何種文件結構和存取方式在存儲級上組織這些數據,以提高存取效率。實現數據間的聯繫、數據組織和存儲的基本目標是提高存儲空間的利用率。

(5)數據庫的建立和維護

數據庫的建立和維護包括數據庫的初始建立、數據的轉換、數據庫的轉儲和恢復、數據庫的重組和重構、性能監測和分析等。

(6)其他功能

如DBMS與網絡中其他軟件系統的通信功能,一個DBMS與另外一個DBMS或文件系統的數據轉換功能等。

2、DBMS的特徵與分類

(1)DBMS的特徵

通過DBMS管理數據具有如下特點:

數據結構化且統一管理。數據庫中的數據由DBMS統一管理。由於數據庫系統採用複雜的數據模型表示數據結構,數據模型不僅僅描述數據本身的特點,還描述數據之間的聯繫。數據不再面向某個應用,而是面向整個應用系統。數據易維護、易擴展,數據冗餘明顯減少,真正實現了數據的共享。

有較高的數據獨立性。數據的獨立性是指數據與程序獨立,將數據的定義從程序中分離出去,由DBMS負責數據的存儲,應用程序關心的只是數據的邏輯結構,無須瞭解數據在磁盤上的數據庫中的存儲形式,從而簡化了應用程序,大大減少了應用程序編制的工作量。數據的獨立性包括數據的物理獨立性和數據的邏輯獨立性。

數據控制功能。DBMS提供了數據控制功能,以適應共享數據的環境。數據控制功能包括對數據庫中數據的安全性、完整性、併發和恢復的控制。

數據庫的安全性保護:是指保護數據庫以防止不合法的使用所造成的數據洩露、更改或破壞。這樣,用戶只能按規定對數據進行處理,例如:劃分不同的權限,有的用戶只有讀取數據的權限,有的用戶有修改數據的權限,用戶只能在規定的權限範圍內操作數據庫。

數據的完整性:數據庫的完整性是指數據庫的正確性和相容性,是防止合法用戶使用數據庫時向數據庫加入不符合語義的數據。保證數據庫中數據是正確的,避免非法的更新。

併發控制:在多用戶共享的系統中,許多用戶可能同時對同一數據進行操作。DBMS的併發控制子系統負責協調併發事務的執行,保證數據庫的完整性不受破壞,避免用戶給得到不正確的數據。(例如網上訂票系統)

故障恢復:數據庫中的故障分為事務內部故障、系統故障、介質故障和計算機病毒4類。故障恢復主要是指恢復數據庫本身,即在故障引起數據庫當前狀態不一致後,將數據庫恢復到某個正確狀態或一致狀態。恢復的原理就是建立冗餘(redundancy)數據。換句話說,確定數據庫是否可恢復的方法就是其包含的每一條信息是否都可以利用冗餘地存儲在別處的信息重構。冗餘是物理級的,通常認為邏輯級是沒有冗餘的。

(2)DBMS分類

DBMS通常可分為如下3類。

a. 關係數據系統(Relation DataBase System,RDBS)。RDBS是支持關係模型的數據庫系統。在關係模型中,實體以及實體間的聯繫都是用關係來表示。在一個給定的現實世界領域中,相應於所有實體和實體之間聯繫的關係的集合構成一個關係數據庫,有型和值之分。關係數據庫的型稱為關係數據庫模式,是對關係數據庫的描述,是關係模式的集合;關係數據庫的值也稱為關係數據庫,是關係的集合。關係數據庫模式與關係數據庫通常統稱為關係數據庫。在微型計算機方式下常見的FoxPro和Access等DBMS,嚴格地講不能算是真正的關係型數據庫,對許多關係類型的概念並不支持,但它卻因為簡單實用、價格低廉,目前擁有很大的用戶市場。

b. 面向對象的數據庫系統(Object-Oriented DataBase System,OODBS)。OODBS支持以對象形式對數據建模的數據庫管理系統,包括對對象的類、類屬性的繼承,對子類的支持。面向對象數據庫系統主要有兩個特點:面向對象數據模型能完整描述現實世界的數據結構,能表達數據間嵌套、遞歸的聯繫;具有面向對象技術的封裝性和繼承性,提高了軟件的可重用性。

c. 對象關係數據庫系統(Object-Oriented Relation Database System,ORDBS)。ORDBS是在傳統的關係模型基礎上,提供元組、數組、集合一類更為豐富的數據類型以及處理新的數據類型操作的能力,這樣形成的數據模型被稱為“對象關係數據模型”。基於對象關係數據模型的DBS稱為對象關係數據庫系統。


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