数据库系统

[拼音]：shujuku xitong

[外文]：database systems

由数据库及其管理软件组成的系统。数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据管理方法。

发展概况

人类社会离不开信息和数据。新技术的不断出现,生产力的高速发展,引起社会信息量急剧增加，数据管理成了人类社会活动面临的一个主要问题。计算机出现之前，人们通过各种报表、档案来管理数据，分门别类地建立各种检索工具。电子计算机的高速处理能力和大容量存储器提供了实现数据管理自动化的条件。大量的数据按一定结构形式组织起来，存放于计算机的存储设备中。需要时能够快速而有效地找出所需的数据。早期，数据管理任务由文件系统执行。但是，文件系统中的数据是面向应用的，每项应用各自建立自己的一组文件，造成数据大量冗余，浪费了存储空间。文件本身是无结构的、不易扩充的信息集合，用户程序和数据相互依赖,难于实现数据的共享,文件系统还难于保证数据的安全和完整。60年代以来在传统的文件系统的基础上发展了数据库技术。1968年美国数据系统语言协会数据库任务组(DBTG)提出关于数据库技术的报告，并于1971年通过文件，正式确定了数据库设计的网络方法（DBTG方法）,为数据库技术奠定了基础。1968年美国IBM公司研制的信息管理系统(IMS),是著名的层次模型数据库系统的典型代表。1970年，E.F.科德提出数据库的关系模型，开创了数据库的关系方法和数据库规范化理论的研究。关系方法的出现促进了数据库理论的研究，把数据库的理论与技术推向了一个高级阶段。数据库系统的应用已深入到人类生活的各个领域，数据库系统已成为数据处理的核心机构。

基本组成

数据库系统一般由四个部分组成（图1）。

（1）数据库：即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质上、按一定结构组织在一起的相关数据的集合。一般说,数据库的容量是很大的,数据按一定的组织结构存放，以便查询利用。数据库中的数据没有不必要的冗余,能为多种应用服务,且数据的存储方式和位置相对地独立于使用它们的程序。

（2）数据库管理系统(DBMS)：它是一组能完成描述、管理、维护数据库的程序系统。它按照一种公用的和可控制的方法完成插入新数据、修改和检索原有数据的操作。

（3）数据库管理员 (DBA)：负责设计、建立、维护、管理数据库。

（4）用户和应用程序：它们的操作是以数据库中的数据为基础进行的。每个用户只用到数据库中的一部分数据，不同用户使用的数据常以多种方式重叠。

根据美国国家标准化协会关于数据库系统的总结构的建议，整个数据库系统分为三级（图2）：面向用户或应用程序员的外级；面向建立和维护数据库人员的概念级；面向具体实现在计算机中存储数据人员的内级。各级有各自的描述语言和内容，数据在各级之间进行转换或映射。描述信息和数据的格式及方法称为模式。在外级的称为外模式，在概念级的称为概念模式，在内级的称为内模式。这样一种结构使得数据库系统的概念更加清楚，各级目的、功能、作用彼此界限分明。这种结构的思想已被国际上广泛接受。

基本要求

对数据库系统的基本要求是：

（1）能够保证数据的独立性。数据库的用户程序、数据逻辑结构与数据存储结构之间应相对独立，其中之一发生变化对其他二者不发生影响或影响很小。在数据处理系统中软件费用占很大比重，而且越来越大。对于软件来说，数据和程序是同样重要的因素，而且数据具有更大的稳定性。数据和程序相互独立，有利于加快软件开发速度，节省开发费用。

（2）冗余数据少，数据共享程度高。

（3）系统的用户接口简单,用户容易掌握,使用方便。

（4）能够确保系统运行可靠，出现故障时能迅速排除；能够保护数据不受非受权者访问或破坏；能够防止错误数据的产生，一旦产生也能及时发现。

（5）有重新组织数据的能力，能改变数据的存储结构或数据存储位置，以适应用户操作特性的变化，改善由于频繁插入、删除操作造成的数据组织零乱和时空性能变坏的状况。

（6）具有可修改性和可扩充性。

（7）能够充分描述数据间的内在联系，不仅能够描述简单的数据逻辑结构，也能够描述复杂的数据逻辑结构。

发展趋势

数据库系统的研究主要集中在以下几个方面：

（1）实现数据库标准化,建立通用的、标准化的数据库，使用户接口尽量简单通用。一方面研究现有主要数据模型之间的相互转换，另一方面对现行数据库系统进行简化和统一。

（2）研制数据库计算机，设计专用的计算机硬件来实现部分或大部分数据库管理系统的功能，从而减少数据库的询问执行时间，提高数据库系统的执行效率。

（3）改善数据库设计方法,制定完善的工程规范,逐步提高数据库设计的自动化程度。

（4）建立分布式数据库系统，这是数据库技术和计算机网络技术相结合的产物。数据不是全部存储在一台计算机内，而是分散存储在计算机网络中的各台计算机中，以供分散在各地的用户共享。