0001-數據庫系統——(總述)

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!邏輯主線:   1.現實世界的事物——事物產生的數據——數據庫系統

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一、數據庫系統的定義、目的、特徵、思路。

         數據庫系統就是存儲和管理數據的系統。數據庫系統是人類構造的電子信息系統,它將自然界、人類在運行、生產、生活中的混沌元素,有邏輯有目的有意識的進行了組織、記錄、管理、應用。世界並不需要數據庫系統,而是人類需要數據庫系統,它的產生是科技文化技術發展的結果。數據在數據庫系統中走了一遭,最終還是爲人們服務。

         數據庫系統的目的是數據信息的管理與應用。

         任何人造系統,都涉及人機交互的渠道、途徑、工具。既要滿足人造系統自身的構造特徵,又要滿足人類的獲取、認知、理解。那麼可以用分層的方式,將底層屏蔽和隱藏,將高層提供展示給人類。

         數據庫中的數據信息在物理層面是按照特定存儲格式在存儲介質(硬盤等)進行存儲(連續存儲、鏈式結構等),在邏輯層面是由若干特定格式的記錄來構成,它可以是二維表的集合,也可以是數據倉庫?在視圖層面(抽象視圖)是由特定的數據展示需求,進行的底層數據的查詢調用展示。

         

二、數據庫系統的研究域。

        既然數據庫系統的目的是對數據的管理,那麼數據信息的管理將會涉及:數據信息存儲的結構和方式、數據信息操作機制、數據信息的安全性保障措施、數據信息共享應用的正常保障機制等需要設計和考慮的領域。簡單劃分至少包括:存儲管理、查詢處理等方面。


三、數據庫系統應該具備的特徵。

       1.數據記錄不能冗餘,重複數據本身沒有意義,而且浪費存儲資源等,冗餘數據的訪問、修改將會產生更多的開銷,修改不完全,還將導致同一數據的不同副本的值不一致。

       2.數據信息不能無規則無組織的記錄,即使是在底層也得符合底層的存儲規則(保障增、刪、查、改的效能),同時必須提供快速有效的高層服務,否則將導致特定的數據查詢和統計需求等不到滿足,違背了數據系統設計的初衷(更好的記錄、管理、應用數據)。

          數據應該記錄在特定的物理結構和邏輯結構中,不管數據是按照特定的文件格式記錄,還是採用不同的文件格式,無論是記錄在同一物理連續位置,還是分佈式的存儲位置,所有的方式,都要以不影響數據庫系統的核心目標爲標準,當然還要考慮技術難度和代價。

       3.數據記錄應該不只是無條件的記錄,還應該具有一定機制、措施、方法,保障和現實世界數據特徵的一致性。比如:現實世界中,人的年齡沒有-1歲的定義,那麼在數據庫系統中就需要通過約束和強制,保障不會出現這樣的記錄。

         (這個問題是由於人類構造的數據庫系統並不是自適應、自深度學習、智能的系統,是一個牛頓類系統,而不是量子系統)

       4.數據記錄應該具有100%可靠的聯動性,以計算機的方式來保障數據記錄和現實世界數據變化的一致性,先不說同步的反映現實世界數據的變化,關鍵是保障數據記錄的變化不出現錯誤這個問題的產生是由於人類構造的數據庫系統,不能保證永遠可靠,當崩潰後恢復期間,需要保障系統數據記錄與現實世界繼續保持一致)。比如:A賬戶的錢轉賬給B賬戶,即使計算機發生過崩潰,也得保障這個事件發生後,能準確無遺漏的聯動記錄(A減少a,B增加a)。    

       5.數據變化,在現實世界中,能準確實時的無誤運作,基於自然規律。但當映射到數據庫系統的時候,由於系統是人類構造的線性系統,沒有相關設計就沒有相關功能保障,爲完美模擬現實世界的運行,需要考慮更多的系統設計問題,比如:數據庫系統的併發讀寫,需要通過合理的機制、策略、方式措施來保障,對同一數據的同一時間有多個修改源修改時,數據記錄不會出錯。 

       6.  數據記錄,由於人類政治、國防軍事、文化、法律、歷史、隱私等原因,不能讓所有人都具有對所有數據的知悉權,故人類設計的數據庫系統只是爲特定對象人服務的。

       另:自然界的數據是天然存在,而人類數據是在活動中產生,兩者無論自然界數據還是人類社會的數據,獲取會產生成本,而且目前只能通過主動獲取的方式,沒有智能的自動數據系統。


四、數據庫的三層架構中(物理層、邏輯層、視圖層),後兩者的區別?

    無論是邏輯層還是視圖層,常用的關係型數據庫,都是以二維表結構組織的。

        1.邏輯層:提出了基本表的概念,基本表建立了基本關係模式,變更則是對數據庫中的基本表進行刪除和修改。

        2.視圖層:它是從一個或幾個基本表中導出的表部分,通過觸發後在基本表中抽取若干子集組成用戶期望的“臨時視圖表”。

    表是內容,視圖是窗口。

         1、視圖是已經編譯好的sql語句,通過觸發呈現,而表不是;視圖沒有實際的物理記錄,而表有;表只用物理空間而視圖不佔用物理空間。

         2、視圖是查看數據表的一種方法,可以查詢數據表中某些字段或屬性構成的數據,只是一些SQL語句的集合。從安全的角度說,用戶只接觸視圖層的數據表,並不掌握和獲取邏輯層的基本表結構。
         3、視圖的建立和刪除隻影響視圖本身,不影響對應的基本表。聯繫:視圖(view)是在基本表之上建立的表,它的結構(
即所定義的列)和內容(即所有數據行)都來自基本表,它依據基本表存在而存在。一個視圖可以對應一個基本表,也可以對應多個基本表。視圖是基本表的抽象和在邏輯意義上建立的新關係表。


 五、數據庫模式和數據庫實例的區分?

         數據庫模式:數據庫的邏輯設計

         數據庫實例:特定時刻下數據庫中某些數據的集合

                                                                                                                                                                                             

六、數據庫系統的組件和工作原理,oracal又是怎麼架構的?

存儲管理器:權限及完整性管理器、事務管理器、文件管理器、緩衝區管理器

查詢處理器:解釋器、編譯器、查詢執行引擎

事務管理器:併發控制管理器、恢復管理器


七、評價特定數據庫系統的指標有哪些呢?還需要基於數據庫系統的架構去分別討論。

      1.數據庫系統從架構來劃分:至少有集成式、C/S模式、分佈式模式?

      2.不同架構的數據庫的系統的性能評價標準?

        由於數據庫系統很多程度依賴於目前的計算機硬件架構,所以對於CPU-內存-磁盤架構,或者更復雜的硬件架構而言,就是數據新增、存儲、修改、刪除、讀取的時間等代價。由於數據的不同,應用需求不同,對以上5個類型的操作的佔比和方式是不同的。

      3.分佈式數據庫系統特點:

         (1)物理分佈性、邏輯整體性、場地自治性

         (2)優點:靈活、擴展性好、易集成

         (3)劣勢:存取結構複雜、通信開銷大、數據安全性較差

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