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数据库技术新发展

数据库技术新发展. 第十二章. 12.1 数据库技术三个发展阶段. 第一代数据库系统 层次和网状数据库系统 特点： 支持三级模式的体系结构 用存取路径来表示 数据之间的联系 独立的数据定义语言 导航的数据操纵语言. 数据库技术三个发展阶段. 第二代数据库系统 关系数据库系统 特点 概念单一，实体及实体间的联系均用关系来表示 以关系代数为基础 数据独立性强，数据的物理存储和存取路径对用户隐藏. 传统数据库系统的局限性. 传统数据库系统 层次、网状、关系数据库系统 传统数据库系统的局限性 数据类型简单、固定

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Presentation Transcript

  1. 数据库技术新发展 第十二章

  2. 12.1 数据库技术三个发展阶段 • 第一代数据库系统 • 层次和网状数据库系统 • 特点： • 支持三级模式的体系结构 • 用存取路径来表示数据之间的联系 • 独立的数据定义语言 • 导航的数据操纵语言

  3. 数据库技术三个发展阶段 • 第二代数据库系统 • 关系数据库系统 • 特点 • 概念单一，实体及实体间的联系均用关系来表示 • 以关系代数为基础 • 数据独立性强，数据的物理存储和存取路径对用户隐藏

  4. 传统数据库系统的局限性 • 传统数据库系统 • 层次、网状、关系数据库系统 • 传统数据库系统的局限性 • 数据类型简单、固定 • 只能进行离散化的信息处理，无法抽象和描述非格式化数据 • 只能定义结构，无法定义行为 • 存储管理的对象有限

  5. 新一代数据库技术的特点 • 提出对象模型 • 与多学科技术有机结合 • 如面向对象技术、分布处理技术、并行处理技术、人工智能技术、多媒体技术、模糊技术、移动通信技术、GIS技术等 • 面向应用领域 • 如数据仓库、多媒体数据库、空间数据库、移动数据库等

  6. 第三代数据库系统 • 1990年，高级DBMS功能委员会，《第三代数据库系统宣言》 • 三个基本特征 • 支持数据管理，对象管理和知识管理 • 必须保持或继承第二代数据库系统的技术 • 必须对其它系统开放

  7. 数据库技术与其它学科的结合 12.2 数据库新技术 • 分布式数据库系统DDBS • 物理上分散而逻辑上集中的数据库系统 • 物理分散：各站点（Site）或各结点（Node）分散在不同的地方 • 逻辑集中：各站点之间是一个逻辑整体，并由一个统一的数据库管理系统进行管理 • 全局用户与局部用户 • 全局用户：访问两个或以上的站点 • 局部用户：只访问本站点数据

  8. 分布式数据库系统特点 • 数据的物理分布性：与集中式DB最大区别 • 数据的逻辑整体性：与分散式DB最大区别 • 判断分散式和分布式DB：该DBS是否支持全局应用 • 全局数据库(GDB)与局部数据库（LDB） • 数据的分布独立性 • 用户看依然是整体 • 场地（站点）自治和协调 • 结点独立，数据由本地DBMS管理，完成本地应用：分布式数据库系统与多处理机系统的区别 • 多处理机虽然也把数据分散在不同DB中，但与应用系统没有直接联系，都由前端机处理，依然是集中式DBS • 整体协调，全局共享，设有集中控制机制

  9. 分布式数据库系统特点 • 数据的冗余及冗余透明性 • 提高系统效率和可靠性，但用户不知道 • 要着重处理数据不一致的问题 • 不利于更新，增加了维护成本 • 事务管理的分布性 • 数据分布性比如造成事务执行和管理的分布性

  10. 分布式数据库系统分类 • 按局部DBMS的数据模型分 • 同构型(Homogeneous DDBS)：各个站点的数据模型都是同一类型 • 同构同质型：连DBMS都是同一种（通常是一个厂家的产品） • 同构异质型：不是同一种DBMS • 异构型（Heterogeneous DDBS）：各个站点的数据模型不是同一类型 准分布式DB：未达到DDBS的综合指标的系统

  11. 分布式数据库系统分类 • 按DDBS控制系统类型分 • 集中型：全局控制信息位于一个中心站点 • 有助于保持一致性，但容易产生瓶颈，且如果中心站点失效，整个系统将崩溃 • 分散型：每个站点上包含全局控制信息的一个副本 • 可用性好，但保持信息的一致性较难，需要复杂设施 • 可变型：将站点分为两组 • 主站点：包含全局控制信息副本 • 辅站点：不包含全局控制信息副本

  12. 客户机/服务器模式 • Client/Server模式：一种特殊的分布式处理，协作完成。把一个计算机系统分为三个基本组成 • 服务器：专门从事提供某项服务功能的计算机系统 • 如应用、通信、打印、文件、数据库服务器 • 客户机：面向最终用户、完成各自业务处理及用户界面的计算机系统 • 中间件：连接服务器和客户机的部分 • Browser/Server模式

  13. 数据库新技术 • 并行数据库系统 • 传统串行方式的局限 • 不能发挥应用种内在可并行处理的特性 • DBMS性能收到I/O瓶颈的很大影响 • 通过并行运行提高数据库系统的性能，采用多处理机结构 • 通过高速通信介质连接的多个可独立处理的单元组成 • 各个独立处理单元可以独立执行各种DB操作，管理独立的磁盘、并行存取

  14. 并行数据处理系统 • 与分布式DBMS的不同 • 应用目标不同：用户不是专门使用某个特定站点，没有必要苛求最大程度的本地性处理 • 实现方式不同：各站点采用高速网络互连（100MBps以上），可通过调节实现负载平衡 • 各站点地位不同：不存在全局应用和局部应用的概念。各站点是完全不独立的，只能发挥协同作用

  15. 数据库新技术 • 知识库系统 • 数据库和人工智能相结合 • 数据库的智能化：将数据库作为AI来提高DBMS表达、推理和查询能力 • 智能化的数据库：扩大数据库的功能，使其具有AI功能，提高数据库的演绎、推理及智能化程度 • 逻辑数据库：Logic DB • 演绎数据库：Deductive DB • Prolog语言

  16. 数据库新技术 • 主动数据库 • 结合人工智能技术和面向对象技术，以提供对紧急情况及时作出反应并提高数据库管理系统的模块化程度 • 一般，可通过在传统数据库中嵌入事件－条件－动作规则加以实现 WHEN<事件> IF <条件1> THEN 动作1； …… IF <条件n> THEN 动作n；

  17. 数据库新技术 • 多媒体数据库 • 特点： • 能够表示多种媒体的数据 • 能够协调处理各种媒体数据，正确识别各种媒体在空间或时间上的关联。　 • 能提供比传统数据管理系统更强的适合非格式化数据查询的搜索功能

  18. 数据库新技术 • 面向对象数据库 • 综合了面向对象技术与数据库技术 • 优越性 • 强大的面向对象建模能力和灵活性能够适应复杂数据库应用的设计，如CAD、OA • 提供高级数据库特性，如稳固的数据、面向集合的处理及事务管理等 • 最重要的，可以完全用面向对象的数据库编程语言（处理记录）独立完成复杂的数据库应用，避免嵌入式查询语言（面向集合）存在的失配问题

  19. 数据库新技术 • 模糊数据库系统： • 存储、组织和管理操作模糊数据的数据库系统 • 特点 • 存储的是各种形式的模糊数据 • 数据结构与数据间联系、数据上的运算及操作均是模糊的 • 数据的约束是模糊的 • 用户视图是模糊的 • 数据的一致性和无冗余性的定义也是模糊的

  20. 面向应用领域的数据库新技术 • 数据仓库(Data Warehouse) • 面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合，用以支持企业或组织的决策分析处理 • 特征 • 主题与面向主题 • 数据仓库是集成的 • 数据仓库是不可更新的 • 数据仓库是随时间变化的

  21. 面向应用领域的数据库新技术 • 工程数据库 • 能存储和管理各种工程设计图形和工程设计文档，并能为工程设计提供各种服务的数据库 • 统计数据库 • 用来对统计数据进行存储、统计、分析的数据库系统

  22. 面向应用领域的数据库新技术 • 空间数据库 • 描述，存储和处理空间数据及其属性数据的数据库系统 • 空间数据：是用于表示空间物体的位置、形状、大小和分布特征等诸方面信息的数据，适用于描述所有二维、三维和多维分布的关于区域的现象

  23. 讨论 • 数据仓库与数据挖掘（Data Mining） • 什么是数据挖掘？ • 为什么需要数据挖掘？ • 设想可以运用数据挖掘技术的应用？ • 大胆想象未来的数据库技术 • 还有哪些学科可以结合？ • 还有那些应用领域？

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