数据库笔记-导论

Posted 2021-08-08 刘文巾

1 数据库几个重要的概念

·entities ——实体

·relationships ——关系

->数据库不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。

· DBMS（database management system ）——数据库管理系统

1.1 三个易混淆的概念

·data ——数据，用来描述现实世界的符号，信息存在的形式。

·data model ——数据模型，用来描述数据的概念和定义（由数据结构【数据性质、数据关系的性质（静态性质）】、数据操作【动态性质】、完整性约束三部分组成）

由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。

在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。

通俗地讲数据模型就是对现实世界的模拟。

·data schema ——数据模式，我们用一种给定的数据模式，对给定的数据进行描述（将data model类比为编程语言的话，schema就是用该语言编写出来的程序代码）

2 文件VS 数据库

·文件是操作系统提供的，文件是没有结构的，只是一个平滑的字符流（在操作系统里面，关于文件的操作只有create、 open、 read、 write、 lseak【调整指针读写位置】、 delete等；并没有很强的数据管理功能（像内外存转换、查询等都是DBMS负责的））

·并发用户同时访问数据，需要他们看到的东西是一致的。文件是做不到这一点的，而在数据库中，DBMS可以帮助我们做到这一点。

·cash recovery 数据恢复，被储存的数据被破坏时，需要数据库进行恢复，这也是文件不能做到的一点。

换言之，数据库系统，是建立在操作系统的文件系统之上的。数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的联系。

3 数据库的三级结构（数据模式）

数据模式有型和值之分

对于数据库的三级结构来说，首先把现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，不是某一个DBMS支持的数据模型，而是概念级的模型。

然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。

物理模式（内模式）：数据在磁盘上是怎么储存的（eg，用什么数据结构存储的）

概念模式（逻辑模式/基表）：有几张表、每个表用什么结构、每个属性的类型&长度。。。。

外模式（视图）：最终呈现给用户的模式

 

物理模式和概念模式一一对应

同一个概念模式，给不同的用户，提出不同的功能，就可能得到不同的模式。

举一个例子：比如教务系统

Conceptual schema: 概念模式	每一个关系（relation）对应的表中的数据结构
Physical schema: 物理模式	三张概念模式的基表怎么存储
External Schema (View): 外视图	这是提供给教务的外模式，知道一门课，知道有几个人选了这门课

 

3.2 数据独立性：

应用程序和数据的具体结构&存储方式独立，不受他们变化的影响

3.2.1 logical data independence

不受数据逻辑结构的变化（逻辑结构变化，可以修改逻辑视图和外视图之间的映射关系）

比如上面的例子中，enrolled中cid拆成了cid的前一半&cid的后一半两个index，但这个并不影响最终外视图course_info的呈现

3.2.2 physical data structure

不受物理存储方式的变化

比如上面的例子中，我们不用无序文件，使用哈希表，一样得到同样的course_info效果

 

4 数据库（结构）的分类

4.1 Centralized database systems

早期，一台主机+n个终端，数据集中存放在主机上

4.1.1 Centralized structure : Host＋Terminal

和Centralized database systems对应，集中式的，没有网络。

 主机+终端（终端只有键盘、显示器，没有处理能力）

4.2 Parallel database system

一台机器，多个cpu，数据还是集中存储，不过这台机器有了并行处理数据的能力

4.3 Distributed database systems

复杂的大型分布式操作系统，多台联网的电脑连接起来，完成一个任务——分布式操作系统。

企业级数据库中，单台电脑存储不了，也处理不了查询和处理操作。于是把多台电脑连成网络，将数据存储在多台电脑上，联网的机器没有主次之分，一在逻辑上起形成了完整的数据库。

4.4 mobile database system

无线通讯——移动数据库，利用移动网络提供的移动通讯，使得任何时间，任何地点都能获得企业数据.

4.5 Client/Server structure

数据库放在服务器上，提供访问服务。

应用程序在客户端上，需要数据时提出请求，主机把数据找到送回去，客户端对拿到的数据做处理。

4.6 Three tier/multi-tier structure 三层/多层体系结构

1-通过internet、企业内部网提出访问数据的请求。

2-通过网络协议向web server提供请求。

3-web server向app server提出请求。

4-如果需要数据，那么app server向db server提出请求。

5-db server将数据给app server，app server进行运算，将结果传给用户。  

前端只需要简单的浏览器即可。

对比client-server，后者前端要安装应用程序；同时一旦应用程序更新了每个用户都要更新，比较繁琐，

but因为是多层结构，所以效率可能会低。

5 数据系统的组成

1，DBMS数据库管理系统（核心）

-High level user interfaces，高级用户接口（相对于文件接口来说）

-Query processing and optimization 查询处理与优化

-Catalog management目录管理（设计一个映射关系）

-Concurrency control and Recovery 并发控制与恢复功能：并发用户同时访问数据，需要他们看到的东西是一致的；如果软硬件发生故障，数据需要及时恢复。

-integrity constraints checking 完整性约束检查：根据用户制定的规则，保护数据的一致性

-Access control：安全性，合法的用户才能访问给定权限的数据

2，database 数据库

3，app 数据库基础上开发的应用程序

4，DBA 应用程序的管理者