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1、第四章 数据库管理系统引论,http:/ DBMS结构简介,数据库管理系统（DBMS）是数据库系统的核心，它对数据库系统的功能和性能有决定性影响。 DBMS最基本的功能是正确、安全、可靠地执行数据库语言语句。图4-1表示一个解释执行的关系DBMS的结构，可以从中了解DBMS的一般工作原理和主要组成部分。 与高级程序设计语言一样，DBMS有两种实现方法编译和解释。,http:/ DBMS结构,http:/ 事务（transaction）,事务是DBMS的执行单位，由有限的数据库操作序列组成,一般要求事务具备下列性质：,1.执行的原子性（Atomic） 事务执行时应遵守“要么不做，要么全做” （n
2、othing or all）的原则。,http:/ 事务的作用应使数据库由一个一致状态转变到另一个一致状态。,3.彼此的隔离性（Isolation） 如果多个事务并发执行，应像各个事务独立执行一样。由“并发控制”保证。,http:/ 一个成功执行的事务对DB的影响应是持久的，即使DB因故障受到破坏，也应能恢复。,这四个性质称为事务的ACID准则。,下面是一个事务的例子，它将款项由A账户拨给B账户。,http:/ TRAN read A AAS if A 0 then /* A款不足*/ begin display “A款不足” ROLLBACK /*出口1*/ end else begin B
3、B+S display “拨款完成” COMMIT /*出口2*/ end,ROLLBACK 撤销事务的影响，相当于“do nothing”,COMMIT 提交，相当于“do all”。只有在COMMIT之后，事务对数据库产生的变化才对其它事务开放。（为什么？）,http:/ 或rollback 只有在执行commit之后，事务对数据库所产生的变化才对其他事务开放。 执行commit命令时，要封闭中断，以防处理中断时发生故障,COMMIT,中断,处理中断,发生故障,http:/ DBMS的进程结构,DBMS进程结构的划分主要着眼于结构合理和性能提高。 应用进程，系统进程（可重入）,应用1,系统
4、,应用2,系统,不同,重复,不划分：,http:/ 例如预读取可能用到的物理块，延迟写入缓存中的内容，网络服务管理，撤销事务，清除异常结束的DBMS进程等。这些进程在DBMS启动时就建立，为各个事务服务。,http:/ (1).进程的创建、撤销、通信和切换的开销大。 (2).并发事务的增加，进程数激增，内存空间有限，性能下降。 (3).不利于事务共享内存空间。,优点：实现容易,http:/ 一个进程中可创建多个可以相互切换的线程； 这些线程中至少有一个处于就绪状态，进程才处于就绪状态； 进程运行时，其中必有一个线程运行； 同一进程所属的线程共享进程占用的资源，属于线程本身的专用资源很少，描述线
5、程的状态也比进程要少，因此，线程所需资源比进程少； 线程的切换开销和线程间的通信开销小。,http:/ （1）.提供非阻塞I/O（Nonblocking I/O）和异步I/O（asynchronous I/O）功能； （2）.支持“公平”调度（fair schedule）；,即不把具有多线程的DBMS进程，与其它进程等同看待，应区分轻重。,http:/ DBMS的系统结构,1.分时系统环境下的集中式数据库系统结构 应用的要求以及软硬件条件决定了数据库系统以集中为宜，数据库建立在本单位的主要计算机上，用户通过终端或远距离终端分时访问。 数据及其管理都是集中的，数据库系统的所有功能，从用户接口到D
6、BMS核心都集中在DBMS所在的计算机上。,http:/ 网络环境下的打印服务器、文件服务器属于客户/服务器结构吗？,不属于，打印服务器、文件服务器的处理仍然是集中的。,http:/ 如果有多个数据库服务器呢？还属于集中式数据库系统吗？,即使系统中有多个数据库服务器，也只是多个集中的数据库，这些库中的数据彼此独立，其联系只能由应用程序自己解决。,http:/ （2）服务器只完成客户器委托的公共服务； （3）服务器与客户器间的数据交换量要尽可能的少；,http:/ SQL Server，Oracle,三层结构：,表示层,应用层,DB,http:/ 数据共享和数据集中管理是数据库的主要特征。随着单
7、位规模的扩大和地理上的分散，集中式数据库系统有如下缺点：,通信开销大 性能差，瓶颈 可用性差,由于存在这些缺点，从20世纪70年代后期，开始了分布式数据库系统的研究。,可扩充性差 难以管理,http:/ 逻辑上，用户看到的是一个数据模式为全局数据模式的集中式数据库。,缺点：全局数据模式很难设计、管理、扩充和修改（类似高度集中的计划经济难以管理）。,http:/ 特点： （1）节点自治 （2）没有全局数据模式,每个节点看到的数据模式： （1）本节点的数据模式 （2）供本节点共享的其它节点上有关的数据模式,http:/ ，仅仅影响有关的节点。 这种分布式数据库系统又称为“联邦式数据库系统”（fed
8、erated distributed database system）。,http:/ 数据目录,数据目录（catalog）存放一组关于数据的数据（描述数据模式的数据），也叫元数据（meta-data）。 DBMS的任务是管理大量的、共享的、持久的数据，有关这些数据的描述需长期保存，一般把这些元数据组成若干表，即数据目录。,http:/ SYSTAB、SYSCOL、SYSIDX、SYSVIEW、SYSVWATR,数据目录既是数据，又不同于一般数据， 数据目录也是表，可供查询，主要为DBMS服务，数据目录本身的定义和描述也包含在数据目录中。数据目录只能由系统定义，为系统所有。在初始化时，由系统自动生成（递归初始，类比编译的符号表）,http:/ （1）相对稳定：基表、视图和索引的定义； （2）经常变化：数据库状态的统计，例如，元组个数、现有不同属性值的个数等主要用于查询优化，不必太准，可以定期更新。,数据目录是影响系统全局的以读为主的数据，对系统的效率影响很大。,http:/