数据库系统基础概念

定义：什么是数据库？

广义来讲，数据库是相关数据的一个集合。这里的数据，指可记录的已知事实。

从使用者的角度来讲，数据库是为了一个特定目标而设计，构建的数据存储系统。

组成：数据库系统=数据库+DBMS软件

一个简化的数据库系统如下图所示：

上层是用户应用程序，通常是一系列针对数据库的操作；中间层是数据库管理系统[database management system,DBMS]，它是支持用户创建和维护数据库的一组程序；底层是实际存储数据的物理介质。

DBMS软件的功能

定义、构建、操作数据库，在不同用户和应用间共享数据，保护以及维护数据库。

数据库方法的特点

自描述性：使用编目存储数据库描述；

程序与数据分离：程序-数据独立性，程序-操作独立性；

支持多用户视图；

数据共享和多用户事务处理。

模型，结构，模式，状态，实例

数据模型是一个可用于描述数据库结构的概念集合，提供了实现数据抽象所必需的方法；

数据结构是数据类型、关系以及数据需要保证的一些约束；

数据库模式是对数据库的描述；

数据库状态（快照）是特定时刻数据库中的即时数据；

在特定的数据库状态下，每个模式都有当前实例集。

上述概念过于抽象，用一个例子来说明：

STUDENT是数据库中的一张数据表，用Name，Student_number，Class，Major来表示STUDENT，这就是数据模型；Name，Student_number，Class，Major都有各自的数据类型，如Name与Major是字符串型，Class是整数型等，多个表之间的数据元素还存在关系与约束等，这就是数据结构；在当前时刻，用户看到的数据就是数据库状态；当前时刻的两行记录，就是实例集。

三层模式体系

三层模式体系结构是一个非常方便的工具，通过这个结构，用户可以直观地了解数据库系统中的模式层次。包括以下三层：

外部层：描述不同用户组的视图，仅显示用户组感兴趣的数据；

概念层：为用户群体描述了整个数据库的结构，重点描述实体、数据模型、关系、用户操作和约束；

内部层：描述数据库的物理存储结构，如数据的存储细节，存取路径等。

在各层间完成请求和结果转换的过程，称为映射，包括外部/概念映射与概念/内部映射。

数据库语言和接口

在明确区分概念层与内部层的DBMS中，数据定义语言[data definition language,DDL]用来指定概念模式，存储定义语言[storage definition language,SDL]用来指定内模式。

通常，DBMS并不明确区分概念层与内部层，DDL可以指定概念模式与内模式。

参考：《Fundamentals of Database Systems》Sixth Edition.

本文关键词：技术 数据库

2019年第2篇，总第5篇；写作用时9分钟

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