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数据库系统，现在和未来

Ion LUNGU, Manole VELICANU, Iuliana BOTHA

经济信息学系，经济研究院，布加勒斯特，罗马尼亚

{ion.lungu|manole.velicanu|iuliana.botha}@ie.ase.ro

数据库系统在当今的知识经济社会的作用显得越来越重要，其中计算机已经渗透到各个领域并向全球的活动和领域发展。在当前信息学的背景下，应用数据库的开发是专家的工作。但使用数据库，应用数据库及一些相关的概念，已成为各类用户所访问的内容。本文旨在总结基础数据库系统的问题，这显得很有必要因为可以借此去培养经济信息学高等教育累的专家。数据库系统的集成和信息技术之间等是不同的，因此去了解和使用更难。因此，学生应该了解到是一组最低，强制性的概念和他们的实际执行：计算机系统，编程技术，编程语言，数据结构。本文还介绍了在经济信息学的背景下数据库系统的实际演变趋势，。

关键词：数据库系统—BDS，数据库管理系统—DBMS，数据库–DB、编程语言、数据模型、数据库设计、关系数据库、面向对象的系统，分布式系统，高级数据库系统。

介绍

数据库系统的概念是用来对信息的发展脉络与数据库技术的应用。一个信息技术的应用需要一系列的技术相关元素的收集、传输、存储、数据的计算机处理。一个数据库系统–DBS是一组相互关联的元素，它允许数据库应用程序的开发和应用。这些元素是指在数据库应用程序开发过程中所需要的数据、软件和其他资源。数据结构是存储在计算机上的，在外部存储（数据库）与特定的软件产品（数据库管理系统DBMS和应用程序等）和在一定的工作环境（立法框架、组织框架、设备、人力资源等）中。因此，DBS涉及巨大的复杂性，包括很多组件和一个大的数据量。所有这些方面的结果，所有这些方面源于DBS的结构,即从它的架构中。DBS的架构是一个图形化的建议性表示的系统要素和它们之间的联系。在特殊性的文献提出了各种结构类型的DBS。我们提出了一个简化的架构，以及建议和专业综合检测易于理解和使用。我们在DBS的经验理论和实践，以及在这方面进行的研究，帮助我们建立了这样一个系统的组件体系结构。它的主要优点是，任何类型的数据库体系结构都可以适应组件体系结构。此外，DBS的发展趋势将产生新的组件，我们保证了它可以进入这个架构。因此，它的结果表明我们的架构具有一个大的可移植性，灵活性和简单性。组件架构给出了DBS的构成要素的概念和它们之间的相互依存关系。

从架构方面DBS可分为三个部分：

1．数据被组织在一个数据库–dB，其中包括：数据收集；包含数据结构的数据字典、控制约束等；附件文件请参阅参数文件,索引文件等等

2．软件组件的开发和探索解决包含数据库和内容：数据库管理系统—DBMS和应用程序。

3. 辅助元素是以上两个成分的互补，这有助于完成和整个DBS工作：设置自动程序（例程）和手册；法律、行政和组织法规；硬件使用；类别涉及用户。

DBS的类型可分为不同的类别。这些类别是考虑到一定的分类标准，其中最重要的标准是指逻辑数据模型实现。因此，得到两类，每个子类如下面所示。

bull;DBS实现经典逻辑数据模型（如第一段所示），在历史的顺序，有以下类别：层次、网络、关系、观察对象。在这样的一个数据库，将正常工作的相应的数据库管理系统；在这样的一个数据库，将道具尽相应的数据库管理系统；

bull;DBS实施先进的逻辑数据模型–是基于适用的和新的信息技术开发的经典逻辑数据模型，以达到以下类别：分布空间，分布式，并行，多媒体、XML等（如在第三段所示）。这是交流最后DBS目前的发展趋势。

2.数据库-DB

在开发信息系统的过程中组织数据是一个重要的活动。对信息系统的性能在很大程度上取决于数据是如何组织化。在组织数据的过程是主要的两大目标控制在优化计算资源的快速访问数据和内存空间小的职业分布。有时这两者的目标是矛盾的。如果数据访问速度更快，这是必要的内存空间，除了保证接入提供额外的信息。这些额外的数据可以是：链接、文件地址、指针、索引文件等。

数据文件包含一组同源性数据，这是由一个给定的组织技术在电子燮端口可以处理计算机。数据文件的描述有2个层次：逻辑和物理。组织数据文件的方式主要有：索引、直接，相对的，通过分区、多指标、反向链接等多项技术来组织数据文件的方法也用于数据库中的数据组织。文件管理是由操作系统指定的文件管理系统的一部分进行。

术语数据库中出现了一个计算机中心数据库会议的开发和管理，1964通过在圣塔莫尼卡的系统开发组织。然而，这个定义是在承认的技术报告的年代，这是专门的数据管理语言。与数据文件，新颖性是由一个文件的存在，在全局（概念）描述的数据和它们之间的联系。以这种方式，它是确保数据对应用程序的逻辑和物理独立性。

数据库管理是由软件系统调用的数据库管理系统，它是可移植于特定的操作系统和某些计算机系统的数据库管理系统。

在数据库的情况下，在同一时间，在不同的形式和标准的同时，数据访问是快速完成的，它增加了数据的保护水平，它保持了一个最小和控制冗余；数据结构，根据数据模型等。数据库和他们的设施已经从第一类数据库的最新出现的。

考虑到数据库的发展现状和目前的趋势，我们提出了一个完整的数据库概念的定义。数据库-DB是一个完整的数据收集，存储在外部存储器中，具有以下特性：

bull;三个层次的组织结构（概念、逻辑性、物理性DBS的三层结构）；

bull;根据逻辑数据模型（层次、网络数据库，关系，观察对象）；

bull;一致性，确保完整性约束和数据保护；

bull;具有最小的冗余，通过实现一个数据模型和控制应用设计技术（技术标准化为关系数据库）；

bull;可及时人的方式更多的用户，所以多用户可以使用的信息，当他们需要从数据库调用。

第一个出现的分层数据库，数据库和网络数据源。它们分别是基于分层模型和网络模型。他们的特点是三个层次的描述：逻辑，物理和概念，一个最小的冗余，并通过物理地址或通过指针的数据之间的联系的事实。这些数据库可以方便地访问多个密钥，但也存在一个缺点，因为缓慢的日期所造成的物理数据链路问题。这是一个主要的原因，寻找新的解决方案，组织数据。在关系模型的前提下，可以发现概念的集合/合奏数据模型，这是1968 D. F. Childs所提出的，他表示，任何数据结构可以表示通过数据表之间的关系。关系型数据库，作为一种新的数据组织形式，已经在关系模型的基础上被E. F. Codd 发表在年1969和1970的两篇论文所提出。他定义了关系模型的关系型数据结构，是关系代数与关系演算的操作和完整性规则或约束（限制）保持准确和一致的数据要求。

关系数据模型的数学基础和关系语言建立在关系数据库管理系统的基础上。这种模式是相关的规范化理论，可以优化数据库结构，消除可能的更新异常。

关系结构，为基本单元的关系，这是一个不同的数据域的笛卡尔积的一部分，包含元组与意义，并有一个名字。所有元组的关系应该是唯一的。表示在一个二维表（数据表）的关系是容易理解和使用。数据表之间的关系可以通过连接码（主键、外键）进行逻辑的创建。活动领域中的关系，根据定义的规则进行强制规范化，以及它们之间的关系，构成该领域的关系数据结构。该结构是在数据库模式中实现的，其中包含了每个表的名称和属性，以及它们之间的关系，可以在逻辑上建立。在这个关系结构上，关系演算和关系代数的代理运算符。

关系演算（RC）是由E.F.Codd提出的基于一阶的谓词演算，这是一种数学逻辑。

在关系演算的基本建设是元组关系的表达，微积分或域关系演算（取决于使用的变量的类型）。关系式进行计算：操作、变量（元组或领域）、条件，定义的公式（常数、变量、函数、谓词）、等关系微积分算子：全称量词（forall;），存在量词（exist;）。

关系代数（RA）是一个正式的业务应用的关系，它是数学基础也由E.F.Codd提出。在关系代数表达式中实现的操作，即数据库查询。它们是由操作数和关系运算符组成的。操作数总是数据表（一个或多个），而关系式表达式的结果则是唯一的一个数据表。

关系代数和关系理论，在逻辑上是等价的：对于任何代数表达式，对于任何代数表达式，在关系演算中有一个等价的表达式，反之亦然。非程序性的定义是由定义的非过程性（描述性），而关系演算允许程序和非程序搜索。

完整性约束定义在关系模型表示的数据的语义关系型数据库集成的主要方法。在介绍利用数据语义的数据库，通过定义和验证这些限制机制，包括最简单的方式维护应用程序和实施有效的物理机制。在关系模型中的2种类型的限制，结构和行为的限制，已被研究的可能性进行验证的合规性和他们的力量建模，从而将数据的一致性和准确的数据库。

关系数据库是建立在关系模型的基础上的。他们可以认为是从一组包含它们之间的逻辑关系和描述数据，关系，约束，意见等的数据字典而形成的关系。

关系型数据库在分层或网络数据库的前面提出精确的优点。因此，它们消除了数据（引用、指针等）之间的物理联系，并且包含数据结构易于操作的数据结构，保证了数据的逻辑和物理独立性的增加对应用程序的应用。关系数据库为数据一致性和正确性提供了新的控制可能性，用于定义和操作数据的倍数设施，并允许增加数据的完整性和安全性，以及对数据的快速访问。

虽然，关系数据库提出了一些限制。它们为：多媒体应用，地理信息系统（地理信息系统），以知识为基础的系统，计算机辅助设计，信息领域的工作与复杂的对象。存储这样的对象的一种方式表示的非常规的数据类型，如BLOB（二进制大对象），它是所有关系数据库的允许。在关系数据库中，这些对象被认为是没有内部结构的实体，因此不可能找到或访问它们的元素。这些不足之处导致了面向对象技术的概念在数据库领域的引入，导致了面向对象的模型，并分别面向对象数据库。

在面向对象的数据结构的基础上，采用了对象、对象类、对象类、继承、封装、持久化、多态等概念。

对象是包含数据结构和方法的基本结构，并在类或对象类型中分组。对象类与继承和形式类层次结构相关。数据结构包含复杂的对象，由简单的组件组成，每一个都有它自己的属性和行为。面向对象的数据模型的操作可以分为：获取和发送消息，选择合适的方法，更新方法，更新类等。在面向对象的数据模型中，完整约束的定义和操作，并在定义的类，唯一的对象标识符约束等约束的定义。

面向对象的数据库可以通过面向对象的技术存储和选择数据。它包含了对象的类，其中有不同的层次链接或另一种类型的链接，并符合规则的创建和使用的对象。

这些数据库具有更好地反映现实世界中，由复杂的对象，不同类型的，它可以被分解在其他对象，并通过它可以采取行动，改变自己的状态的优点。数据库对象的访问速度快得多，因为它是基于指针的寻址方式。此外，面向对象的数据库允许定义的可重用性，提高了数据库的创建和使用效率。他们所使用的领域，不需要复杂的对象和被打破，然后重新组装使用的关系。

近年来，一个新的数据模型被建立了起来，即多维模型，该模型将数据表示为数据立方体，数据立方体可以在多维数据中进行建模和可视化。数据多维数据集是一组信息，在多维结构中组织和呈现一组维度和度量。数据集提供了一种机制，用于查询数据，响应时间很短。每个数据集都有一个架构，其中包含了数据集的源的事实表和维度表，这些都是维度的来源。最流行的多维模型有：星型、雪花型、星座型。多维模型是定义数据仓库的基础，是组织数据的一种方法。在最广泛的意义上说，数据仓库（DW）是一个复杂的数据库，保持与该组织的内部和外部数据源的数据。从源系统的数据提取，清洗，转换和存储在特殊的数据仓库，以支持决策过程。数据仓库是一个面向主题的数据，综合、历史和非易失性，这是支持决策过程。本公司专注于其在数据仓库的决策信息管理的作用，这样一个高水平的一般性维护。

数据仓库具有以下特点：允许访问组织数据，数据是一致的，并且可以根据每个维度或业务的各个方面进行组合和分离。数据仓库会有附加的软件产品提供了一组用于数据查询工具，分析和介绍。这些数据的公布以及这些数据包含在数据仓库的质量将是企业再造的前提条件。

IBM公司使用数据仓库的术语：信息仓库。此外，在专业文献中同时使用了数据仓库的2个术语：数据仓库和信息仓库。

数据仓库的目的是开发一个数据存储库，该数据仓库将提供可接受的操作数据以支持决策和其他应用程序。在区域覆盖方面，有三种模式：企业数据仓库的数据仓库、数据集市、虚拟数据仓库。

企业仓库收集有关整个组织的有关主题的所有信息。它提供了大量的数据（百万兆字节）。通常，包含详细的数据，但也可以包括汇总数据。企业数据仓库能够在传统的大型机来实现的，超级服务器UNIX或平行架构平台。这需要花费大量的费用进行建模和设计和执行。

数据集市包含一个组织的数据量的一个子集，这是特定于一组用户。在特定的主题，域是有限的。数据集市中包含的数据通常是汇总的。目前，数据集市是通过便宜的部门级服务器来实现的，都是基于UNIX或Windows NT的。一个数据集市的实施周期比较好几个月。因此，数据集市可以被认为是数据仓库的一部分，更容易建立和维护，并且更加便宜。

虚拟仓库是操作数据库的一组视图。对于查询处理的效率，可以实现一些聚合的视图。虚拟仓库很容易建立，但是需要在数据库服务器上增加额外的容量。

3.数据库管理系统-DBMS

在本文的开始，我们提出了一部分数据库管理系统-DBMS在数据库系统的组件体系结构中的发挥。在此基础上为数据库管理系统设计了一系列的定义：

数据库管理系统是一个复杂的集合，它提供一个数据库和它的用户之间的接口。DBMS是数据库系统与其他组件交互的软件组件，保证系统要素之间的相互联系和独立性。考虑到所有这些定义，如果所有下列断言是同时的那么这个软件产品就是一个数据库管理系统：

bull;它是一个系统的互

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