第01章数据库概述.ppt

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1、,第 1 章 数据库概述,2019/2/12,2,2019/2/12,3,教务系统,2019/2/12,4,管理哪些信息?,信息间有何关系?,可对信息做何种操作?,如何保护信息?,如何实现?,主要内容:介绍了数据库的基本概念、数据库库技术的发展、数据库的三级模式以及数据库开发平台SQL Server 2005的安装与使用 重点:数据库的基本概念 难点:数据库的三级模式的介绍,2019/2/12,5,1.1 数据管理技术的发展 1.2 数据库系统的结构 1.3 数据库、数据库管理系统与数据库系统 1.4 数据库技术的发展 1.5 SQL Server 2005简介 1.6 本章小结,2019/2

2、/12,6,1.1 数据管理技术的发展,计算机的一个重要的功能就是对信息的处理。人类认识世界、改造世界的一切有意义的活动都越来越离不开信息资源的开发、加工和利用。信息资源开发越充分、加工越合理，信息利用的效率就越高、产生的价值就越大。信息一般通过数据形式来表示，而计算机能够实际处理的就是各种各样的数据。在进一步了解数据库概念之前，先来看看什么是信息与数据。,2019/2/12,7,1.1.1信息与数据,2019/2/12,8,信息的定义：信息是现实世界在人们头脑中的反映，它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理，为人们的生产、建设、管理等提供依据。它一般通过数据形式来表示

3、。 数据的概念有两方面的含义：数据的内容是信息，数据的表现方式是符号。数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随载荷它的物理设备的形式而改变。,信息与数据的关系,数据是信息的载体,而信息是数据的内涵. 信息是加载在数据之上，对数据作具有含义的解释。信息依赖数据来表达，数据则生动具体地表现出信息。 数据是符号，是物理性的，信息是对数据进行加工处理之后所得到的并对决策产生影响的数据，是逻辑性（观念性）的。 数据是信息的表现形式，信息是数据有意义的表示。数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息，数据只有经过解释才有意义，成为信息。,2019/2/1

4、2,9,1.1.2数据管理技术的发展,1.人工管理阶段(20世纪70年代以前的三十年) 计算机系统不提供对用户数据的管理功能，应用程序中只包含自己要用到的全部数据,数据无独立性。 数据不能共享。 不单独保存数据。,2019/2/12,10,人工管理阶段的数据和程序之间的关系图如下：,2019/2/12,11,图1-1 人工管理阶段的数据和程序之间的关系,2.文件系统（20世纪50年代后期至60年代中期） 数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。程序与数据之间具有“设备独立性”。 因此，相应的控制结构也具有两个层次：集中和自治。 文件组织

5、已多样化。 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用。 对数据的操作以记录为单位。,2019/2/12,12,文件系统阶段数据和程序之间的关系图如下：,2019/2/12,13,图1-2 文件系统阶段的数据和程序之间的关系,3.数据库管理系统（60年代后期） 采用数据模型表示复杂的数据结构。 有较高的数据独立性。 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。 数据库系统提供了数据控制功能。如数据库的并发控制；数据库的恢复；数据完整性；数据安全性；增加了系统的灵活性。,2019/2/12,14,数据库阶段的数据和程序之间的关系图如下：,2019/2/12,15,图1-3 数据库阶段的数

6、据和程序之间的关系,1.2 数据库系统的结构,数据库系统结构常见的分类方式有两种： 从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构。 从数据库最终用户角度看，数据库系统的体系结构分为单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户服务器结构。 其中，第一种主要考虑数据管理的特性，第二种主要考虑数据库系统所使用的计算机系统的环境。,2019/2/12,16,1.2.1 数据库三级模式结构,大多数数据库系统一般都遵循美国国家标准委员会(ANSI)下属标准计划和要求委员会(Standards Planning And Requirements Committee：SPARC)于1975年公布的数据库

7、体系结构标准，即SPARC分级结构。SPARC分级结构将数据库的组织从内到外分三个层次描述，分别称为内模式、概念模式和外模式。数据库三级数据模式体系结构的设计思想影响很大，这种结构如图1-4所示：,2019/2/12,17,2019/2/12,18,图1-4 数据库的三级模式二级映射结构,概念模式(Schema，简称模式，也称逻辑模式)，是数据库的总框架。是指数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。概念模式不涉及数据的物理存储，故称为DBA视图，一个数据库只有一个概念模式。描述数据库中关于目标存储的逻辑结构和特性，以及对数据的安全性、完整性等方面的定义。 概念模式由概念模式描述语言DDL(Da

8、ta Definition Language，数据定义语言用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言)来进行描述。,2019/2/12,19,1.模式,内模式(Internal Schema，也称存储模式)，它是数据物理结构和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。它具体描述数据如何存储在存储介质上。 内模式是由系统程序员设计实现的，一个数据库只有一个内模式。是对数据库在物理存储器上具体实现的描述。它规定数据在存储介质上的物理组织方式、记录寻址技术，定义物理存储块的大小，溢出处理方法等，与概念模式相对应。 内模式由数据存储描述语言DSDL进行描述。,2019/2/12,20,2.内模式,外

9、模式( External Schema，subschema，也称子模式)：通常是模式的一个子集。外模式面向用户，故称为“用户”视图。一个数据库可以有多个外模式。是数据库用户的数据视图。它属于概念模式的一部分，描述用户数据的结构、类型、长度等。 所有的应用程序都是根据外模式中对数据的描述而不是根据概念模式中对数据的描述而编写的。 在一个外模式中可以编写多个应用程序，但一个应用程序只能对应一个外模式。根据应用的不同，一个概念模式可以对应多个外模式，外模式可以互相覆盖。外模式由外模式描述语言SDDL进行具体描述。,2019/2/12,21,3.外模式,三个模式体现了对数据库的三种不同的观点。模式表示

10、了概念级数据库，体现了对数据库的总体观；内模式表示了物理级的数据库，体现了对数据库的存储观；外模式表示了用户级数据库，体现了对数据库的用户观。,2019/2/12,22,三级模式中，只有内模式才是真正存储数据的，而模式和外模式仅是一种表示数据的逻辑方法，但却可以放心大胆地使用它们，这是靠DBMS的映像功能实现的。这三种模式之间存在两种映像： 外模式模式之间的映像，用于将用户数据库与概念数据库联系起来。 模式内模式之间的映像，用于将概念数据库与物理数据库联系起来。,2019/2/12,23,4.数据库的二级映像功能,对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与模式之间

11、的对应关系。当模式改变时，可以使外模式保持不变，从而使应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。简称数据的逻辑独立性。 模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。 当数据库的存储结构变了，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性(Physical Data Independence)，简称数据的物理独立性。,2019/2/12,24,通过这两种映像，可以使数据库有较高的数据独立性，也可以使逻辑结构和物理结构得以分离，换来了用户使用数据库的方便，最终把用户对数据库的逻辑操作导向对

12、数据库的物理操作。,2019/2/12,25,2019/2/12,26,1、单用户数据库系统 整个数据库系统，包括应用程序、DBMS、数据，都装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。高可用性 2、主从式结构的数据库系统 主从式结构的数据库系统指一个主机带多个终端的多用户结构。系统的可靠性不高。,2019/2/12,27,1.2.2 数据库系统的体系结构,3、分布式结构的数据库系统 分布式结构的数据库系统是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上。 4、客户服务器结构的数据库系统 把网络中某个（些）结点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为数

13、据库服务器。将其他结点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具，支持用户的应用，称为客户机。在客户服务器结构中，客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后，只将结果返回给用户（而不是整个数据）。,2019/2/12,28,1.3 数据库、数据库管理系统与数据库系统,1.3.1数据库 “数据库”就是为了实现一定的目的按某种规则组织起来的“数据”的“集合”，这样的数据库随处可见。 严格的讲，数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可在一定范围内为各种用户所共享。,201

14、9/2/12,29,1.3.2 数据库管理系统 数据库为了保证存储在其中的数据的安全和一致，必须有一组软件来完成相应的管理任务，这组软件就是数据库管理系统(DataBase Management System)，简称DBMS。数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一个数据管理软件，数据库管理系统为用户或应用程序提供了访问数据库的数据和对数据的安全性、完整性、保密性、并发性等进行统一控制的方法。它的基本功能主要包括：,2019/2/12,30,（1）数据定义功能: 提供数据定义语言DDL(Data Definition Language)，用户通过它可以定义数据库中的数据对象。 （2）数据操纵

15、功能: 提供数据操纵语言DML(Data Manipulation Language)，使用DML可以操纵数据库中的数据，实现如插入、删除和修改等数据库的基本操作。,2019/2/12,31,（3）数据库的运行管理功能： 数据库在建立、运用和维护时由DBMS统一管理。数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 （4） 数据库的建立和维护： 一般包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能。,2019/2/12,32,1.3.3 数据库系统 数据库系统DBS（Data Base System，简称DBS）是指在计算机

16、系统中引入数据库后构成的计算机应用系统。DBS是一个实际可运行的为存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。它是以数据库方式管理大量共享数据的计算机系统。一般常把数据库系统简称为数据库。数据库系统可以用图1-5表示。,2019/2/12,33,2019/2/12,34,图1-5 数据库系统,它通常由软件、数据库和数据库管理员(DataBase Administrator，DBA)组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进行。数据管理员负责创建、监控和

17、维护整个数据库，使数据能被任何有权使用的人有效使用。,2019/2/12,35,数据库管理员的职责包括：,（1）在数据库规划阶段参与选择和评价与数据库有关的计算机软、硬件，确定数据库系统的目标、数据库应用需求、开发计划。 （2）在数据库设计阶段负责数据库标准的制定和共同数据字典的研制，负责各级数据库模式的设计，负责数据权限，可靠性方面的设计。 （3）在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训；负责数据库的转储和恢复；负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；继续负责数据库系统的管理。 （4）在运行过程中发现数据库存在的问题，并解决问

18、题。,2019/2/12,36,数据库系统的特点： 数据的结构化 数据共享 可控冗余度,2019/2/12,37,2019/2/12,38,1.4 数据库技术的发展,1.数据库的发展历程： 第一阶段（60年代末到70年代初） 数据库是基于层次和网状的关系数据库， 简单，相对容易实现。 第二阶段（70年代初到80年代初） 数据库理论发展成熟，应用普遍，形成独立科学。 第三阶段（80年代初到90年代初） 以网络技术为基础的数据库系统。 第四阶段（90年代初） 数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、多媒体技术等相互渗透、相互结合 ，产生了一系列新型数据库系统。,2019/2/12,39,2.数据库

19、研究的现状和未来的发展趋势 目前数据库技术已经成为计算机信息系统和计算机应用系统的重要技术基础和支柱，其应用领域随着科学技术的进步和数据技术的发展不断扩大，已从传统的商务数据处理扩展到许许多多新的应用领域，从小型单项事务处理系统到大型信息系统，从一般企业管理到CAD/CAM、CIM、CASE、OIS、GIS、知识库系统和实时系统等等。数据库技术的发展更是日新月异，数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算机技术、多媒体技术互相结合、互相渗透，成为当前数据库发展的主要特征。,2019/2/12,40,今后，数据库技术将向着实时性更强、可扩展性更强、更加智能化的方向发展

20、。面向对象数据库(Object Oriented Data Base)、分布式数据库 (Distributed Data Base)、Web 数据库、数据仓库(Data Warehouse) 、数据挖掘 (Data Mining) 、多媒体数据库与数据可视化、主动数据库、工程数据库、统计数据库、空间数据库等都是数据库的发展方向。这些新数据库技术将在后续章节中详细介绍。,2019/2/12,41,1.5 SQL Server 2005简介,1.5.1 SQL Server2005概述 Microsoft SQL Server系统是一个典型的关系型数据库管理系统，起步于20世纪80年代后期，是微软

21、品牌中的一个重要产品。它是一个全面的、集成的、端到端的数据解决方案，它为企业中的用户提供了一个安全、可靠和高效的平台用于企业数据管理和商业智能应用。,2019/2/12,42,1.5.2 SQL Server 2005的新特点,1、增强的通知服务。 2、增强的报表服务。 3、新增Service Broker技术。 4、增强的数据引擎。 5、增强的数据访问接口。 6、增强的分析服务。 7、增强的集成服务。 8、增强的数据复制服务。 9、改进的开发工具。,1.5.3 SQL Server2005环境需求,1硬件需求 （1）显示器：VGA或者分辨率至少在1,024x768像素之上的显示器。 （2）点

22、触式设备：鼠标或者兼容的点触式设备。 （3）CD 或者 DVD驱动器。,1.5.3 SQL Server2005环境需求,（4）处理器型号，速度及内存需求。 SQL Server 2005不同的版本其对处理器型号，速度及内存的需求是不同的， 如下表,1.5.3 SQL Server2005环境需求,（5）硬盘空间需求。 实际的硬件需求取决于你的系统配置以及你所选择安装的SQL Server 2005服务和组件。如下表,1.5.3 SQL Server2005环境需求,2软件需求 （1）浏览器软件。在装SQL Server 2005之前，需安装Microsoft Internet Explore

23、r 6.0 SP1或者其升级版本。因为微软控制台以及HTML帮助都需要此软件。 （2）IIS软件。在装SQL Server 2005之前，需安装IIS5.0及其后续版本，以支持SQL Server 2005的报表服务。 （3）ASP.NET 2.0。当安装报表服务时，SQL Server 2005安装程序会检查ASP.NET是否已安装到本机上。 （4）还需要安装以下软件：Microsoft Windows .NET Framework 2.0；Microsoft SQL Server Native Client；Microsoft SQL Server Setup support files。

24、,1.5.3 SQL Server2005环境需求,（5）下表列出常见的操作系统是否支持运行SQLServer 2005的各种不同版本。,1.5.4 SQL Server2005数据库简介,SQL Server 2005有4个系统数据库，它们分别为Master、Model、Msdb、Tempdb。 （1）Master数据库是SQL Server系统最重要的数据库，它记录了SQL Server系统的所有系统信息。这些系统信息包括所有的登录信息、系统设置信息、SQL Server的初始化信息和其他系统数据库及用户数据库的相关信息。因此，如果 master 数据库不可用，则 SQL Server 无

25、法启动。 （2）model 数据库用作在 SQL Server 实例上创建的所有数据库的模板。因为每次启动 SQL Server 时都会创建 tempdb，所以 model 数据库必须始终存在于 SQL Server 系统中。当发出 CREATE DATABASE（创建数据库）语句时，将通过复制 model 数据库中的内容来创建数据库的第一部分，然后用空页填充新数据库的剩余部分。 如果修改 model 数据库，之后创建的所有数据库都将继承这些修改。例如，可以设置权限或数据库选项或者添加对象，例如，表、函数或存储过程。,1.5.4 SQL Server2005数据库简介,（3）Msdb数据库是代

26、理服务数据库，为其报警、任务调度和记录操作员的操作提供存储空间。 （4）Tempdb是一个临时数据库，它为所有的临时表、临时存储过程及其他临时操作提供存储空间。Tempdb数据库由整个系统的所有数据库使用，不管用户使用哪个数据库，他们所建立的所有临时表和存储过程都存储在tempdb上。SQL Server每次启动时，tempdb数据库被重新建立。当用户与SQL Server断开连接时，其临时表和存储过程自动被删除。,1.6 SQL Server2005 工具和实用程序,1.6.1 SQL Server 2005管理平台 1.6.2 商业智能开发平台（Business Intelligence

27、Development Studio） 1.6.3 SQL Server 分析器 1.6.4 数据库引擎优化顾问 1.6.5 Analysis Services 1.6.6 SQL Server配置管理器 1.6.7 SQL Server文档和教程,1.6.1 SQL Server 2005管理平台,SQL Server 2005管理平台（SQL Server Management Studio）包含了SQL Server 2000企业管理器（Enterprise Manager），以及查询分析器（Query Analyzer）等方面的功能。此外，SQL Server 2005管理平台还提供了

28、一种环境，用于管理 Analysis Services（分析服务）、Integration Services（集成服务）、Reporting Services（报表服务）和 XQuery。,1.6.1 SQL Server 2005管理平台,图 SQL Server 管理平台界面,1.6.1 SQL Server 2005管理平台,图 SQL Server2005查询分析器界面,1.6.2 商业智能开发平台,SQL Server商业智能开发平台(Business Intelligence Development Studio)是一个集成的环境，用于开发商业智能构造（如多维数据集、数据源、报告和

29、Integration Services 软件包）。,1.6.3 SQL Server分析器,SQL Server分析器（Profiler）是一个图形化的管理工具，用于监督、记录和检查SQL Server 数据库的使用情况。对系统管理员来说，它是一个连续实时地捕获用户活动情况的间谍。可以通过多种方法启动 SQL Server Profiler，以支持在各种情况下收集跟踪输出。,1.6.4 数据库引擎优化顾问,企业数据库系统的性能依赖于组成这些系统的数据库中物理设计结构的有效配置。这些物理设计结构包括索引、聚集索引、索引视图和分区，其目的在于提高数据库的性能和可管理性。SQL Server 20

30、05 提供了数据库引擎优化顾问，这是分析一个或多个数据库上工作负荷的性能效果的工具。,1.6.5 分析服务,Microsoft SQL Server 2005 Analysis Services (SSAS) 为商业智能应用程序提供联机分析处理 (OLAP) 和数据挖掘功能。Analysis Services 允许设计、创建和管理包含从其他数据源（如关系数据库）聚合的数据的多维结构，以实现对 OLAP 的支持。对于数据挖掘应用程序，分析服务允许设计、创建和可视化处理那些通过使用各种行业标准数据挖掘算法，并根据其他数据源构造出来的数据挖掘模型。,1.6.6 SQL Server配置管理器,SQL

31、 Server 配置管理器是一种工具，用于管理与 SQL Server 相关联的服务、配置 SQL Server 使用的网络协议以及从 SQL Server 客户端计算机管理网络连接配置。,1.6.7 SQL Server文档和教程,SQL Server 2005提供了大量的联机帮助文档（Books Online），它具有索引和全文搜索能力，可根据关键词来快速查找用户所需信息。SQL Server 2005 中提供的教程可以帮助了解 SQL Server 技术和开始项目。,1.7 本章小结,数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为计算机信息系统与应用系统

32、的核心技术和重要基础。 本章阐述数据库的基本概念，介绍了数据管理技术发展、数据库系统的结构，数据库、数据库管理系统与数据库系统的基本概念和数据库技术产生和发展的背景，最后介绍了SQL Server 2005数据库。,2019/2/12,61,需要了解的概念 数据 （Data ）信息（information） 数据模型（Data Model）数据库 DB（Data Base）数据库管理系统DBMS 数据库系统DBS（Data Base System） 模式 内模式 外模式,2019/2/12,62,作业,2(5) 2(7) 实验准备： 根据说明安装SQL2005 实验时间待定,预计从第三周开始,2019/2/12,63,