数据库的体系结构 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
数据库的体系结构
1.三级模式结构
数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图），这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。虽然现在DBMS的产品多种多样，在不同的操作系统下工作，但大多数系统在总的体系结构上都具有三级结构的特征。
从某个角度看到的数据特性，称为数据视图(Data View)。
外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性，单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。概念级涉及到所有用户的数据定义，也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式。内部级最接近于物理存储设备，涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式。
图三级模式结构
数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担。
三级结构之间往往差别很大，为了实现这三个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(Mapping)：外模式／模式映象，模式／内模式映象。这里的模式是概念模式的简称。
数据库的三级模式结构，即数据库系统的体系结构如图所示。
图数据库系统的体系结构
2.三级结构和两级映象
（1）概念模式
概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个概念记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求。
数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一级的牵制。概念模式必须不涉及到存储结构、访问技术等细节，只有这样，概念模式才能达到物理数据独立性。概念模式简称为模式。
（2）外模式
外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。外模式由若干个外部记录类型组成。
用户使用数据操纵语言(DML)语句对数据库进行操作，实际上是对外模式的外部记录进行操作。有了外模式后，程序员不必关心概念模式，只与外模式发生联系，按照外模式的结构存储和操纵数据。
（3）内模式
内模式是数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。
（4）模式／内模式映象
模式／内模式映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。由于这两级的数据结构可能不一致，即记录类型、字段类型的命名和组成可能不—样，因此需要这个映象说明概念记录和内部记录之间的对应性。
模式／内模式映象一般是放在内模式中描述的。
（5）外模式／模式映象
外模式／模式映象存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式之间的对应性。外模式／模式映象一般是放在外模式中描述的。
3.两级数据独立性
由于数据库系统采用三级模式结构，因此系统具有数据独立性的特点。数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。
（1）物理数据独立性
如果数据库的内模式要修改，即数据库的物理结构有所变化，那么只要对模式／内模式映象做相应的修改即可。可以使概念模式尽可能保持不变，也就是对内模式的修改尽量不影响概念模式，当然对于外模式和应用程序的影响更小，这样，称数据库达到了物理数据独立性(简称物理独立性)。
（2）逻辑数据独立性
如果数据库的概念模式要修改，比如增加记录类型或增加数据项，那么只要对外模式／模式映象做相应的修改，可以使外模式和应用程序尽可能保持不变。这样，我们称数据库达到了逻辑数据独立性(简称逻辑独立性)。
4.用户及用户界面
用户是指使用数据库的应用程序或联机终端用户。编写应用程序的语言可以是Cobol、PL/I、C、C++、Java一类高级程序设计语言。在数据库技术中，这些语言称为主语言(Host Language)。
DBMS还提供数据操纵语言DML(Data Manipulation Language)，让用户或程序员使用。DML 可自成系统，在终端上直接对数据库进行操作，这种DML称为交互型DML或宿主型DML。用户界面是用户和数据库系统之间的一条分界线，在界限下面，用户是不可知的。用户界面定在外部级上，用户对于外模式是可知的。
数据库的三级模式结构是一个理想的结构，使数据库系统达到了高度的数据独立性。但是它给系统增加了额外的开销。首先，要在系统中保存三级结构、两级映象的内容，并进行管理；其次，用户与数据库之间数据传输要在三级结构中来回转换，增加了时间开销。然而，随着计算机性能的迅速提高和操作系统的不断完善，数据库系统的性能越来越好。在目前现有的DBMS 商品软件中，不同系统的数据独立性是不同的。一般来说，关系数据库在数据独立性方面优于层次、网状系统。
Trafodion体系结构 Trafodion简介 Trafodion是一个构建在Hadoop/HBase基础之上的关系型数据库，它完全开源免费。Trafodion能够完整地支持ANSI SQL，并且提供ACID事务保证。和传统关系数据库不同的地方在于，Trafodion利用底层Hadoop的横向扩展能力，可以提供极高的扩展性。而传统数据库，比如MySQL，在数据量达到P级别的时候就很难处理。而Trafodion却可以借助HBase的扩展性，仅通过增加普通Linux服务器就可以增加计算和存储能力，进而支持大数据应用。 比如原来使用MySQL的用户，如果数据量持续增加，往往需要采用前后端cache，分库分表，读写分离等技术。但是这些技术带来的弊端也很多。比如分库分表的构架下，不同分库之间无法执行join操作。采用这些复杂技术后，系统结构复杂，维护和开发成本提高。这是很多客户正在面临的问题。 而从使用开发的角度来看，Trafodion和MySQL是完全一样的，他们同样是关系型数据库，基本的功能完全一致。因此一个经典的LAMP网络应用也可以轻松地用LATP(Linux, Apache, Trafodion, PHP) 搭建。而采用Trafodion，当业务扩展时，通过增加节点就可以应付不断增加的数据量，应用程序无需做任何修改，也无需考虑复杂的分库分表，读写分离等技术。这样就极大地降低了系统的复杂度。 这只是Trafodion的可能应用之一，Trafodion还是一个非常适合的实时大数据分析平台。因为它不仅可以支持实时分析，而且能够支持实时数据写入，比如每秒上万条的随机数据插入。这是构建实时分析所必备的能力。Stinger或者Impala虽然可以提供实时查询，但去无法支持实时的数据插入。 比如交通实时分析，利用Stinger/Impala等技术，虽然查询和分析可以在1分钟内完成，但是数据却只能定期载入，如果1小时一次，那么分析的数据样本是1小时前的数据，其分析结果也失去了时效性。比如，用户已经在那里堵车堵了了1个小时。 关于Trafodion的使用场景读者可以参阅其他介绍Trafodion的系列文章。本文简要介绍Trafodion的技术体系结构，帮助读者基本了解Trafodion内部运作的原理。 读者还可以参考了解Trafodion的技术构架。 总体结构 Trafodion的体系结构可以看作三层：ODBC接入层；SQL编译执行层；数据访问和存储层。其总体结构如下所示：
数据库系统概论复习资料： 第一章： 一、选择题： 1．在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。在这几个阶段中，数据独立性最高的是 A 阶段。 A．数据库系统 B．文件系统 C．人工管理 D．数据项管理 2．数据库的概念模型独立于 A 。 A．具体的机器和DBMS B．E-R图 C．信息世界 D．现实世界 3．数据库的基本特点是 B 。 A．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据独立性 (3)数据冗余大，易移植 (4)统一管理和控制 B．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据独立性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制 C．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据互换性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制 D．(1)数据非结构化 (2)数据独立性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制 4. B 是存储在计算机内有结构的数据的集合。 A．数据库系统B．数据库 C．数据库管理系统 D．数据结构 5．数据库中存储的是 C 。 A．数据 B．数据模型C．数据以及数据之间的联系 D．信息 6. 数据库中，数据的物理独立性是指 C 。 A．数据库与数据库管理系统的相互独立 B．用户程序与DBMS的相互独立 C．用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的 D．应用程序与数据库中数据的逻辑结构相互独立 7. 数据库的特点之一是数据的共享，严格地讲，这里的数据共享是指 D 。 A．同一个应用中的多个程序共享一个数据集合 B．多个用户、同一种语言共享数据 C．多个用户共享一个数据文件 D．多种应用、多种语言、多个用户相互覆盖地使用数据集合 8.数据库系统的核心是 B 。 A．数据库 B．数据库管理系统 C．数据模型 D．软件工具 9. 下述关于数据库系统的正确叙述是 A 。 A．数据库系统减少了数据冗余 B．数据库系统避免了一切冗余 C．数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致 D．数据库系统比文件系统能管理更多的数据 10. 数将数据库的结构划分成多个层次，是为了提高数据库的①和②。 ①A．数据独立性 B．逻辑独立性 C．管理规范性 D．数据的共享 ②A．数据独立性 B．物理独立性 C．逻辑独立性 D．管理规范性 【答案：】①B ②B 11. 数据库(DB)、数据库系统(DBS)和数据库管理系统(DBMS)三者之间的关系是 A 。 A．DBS包括DB和DBMS B．DDMS包括DB和DBS C．DB包括DBS和DBMS D．DBS就是DB，也就是DBMS
数据库三级模式的结构及优点 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成的。 （1）模式模式也称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。 模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。 （2）外模式外模式也称用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。应用程序都是和外模式打交道的。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据对他们是不可见的。 （3）内模式内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例如，记录的存储方式是顺序结构存储还是B树结构存储；索引按什么方式组织；数据是否压缩，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。 2. 数据库的二级映像功能与数据独立性为了能够在内部实现数据库的三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像。（1）外模式／模式映像对应于同一个模式可以有任意多个外模式。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的对应关系。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。 （2）模式／内模式映像数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式／内模式映像是惟一的，它定义了数据库的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改变时，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修改。保证了数据与程序的物
数据库体系结构数据库如何处理一个查询 当应用程序向PostgreSQL系统提交一个查询时，一般要经过五个阶段：
联接阶段 一旦建立起来一个联接，客户端进程就可以向后端服务器进程发送查询了。查询是通过纯文本传输的，也就是说在前端不做任何分析处理。服务器分析查询，创建执行规划，执行该规划并且通过已经建立起来的联接把检索出来的记录返回给客户端。 分析阶段 解析器的功能就其目的性来说，就是检查从应用程序（客户端）发送过来的查询，核对语法并创建一个查询分析树（querytree）。 重写阶段 重写系统是一个位于分析器阶段和规划器/优化器之间的模块。它接收分析阶段来的查询树且搜索任何应用到查询树上的规则，（规则存储在系统表里）并根据给出的规则体进行转换。 重写系统的一个应用就是实现视图。当一个查询访问一个视图时（也就是说，一个虚拟表），重写系统改写用户的查询，使之成为一个访问在视图定义里给出的基本表的查询。 优化阶段 规划器/优化器的任务是创建一个优化了的执行规划。它首先合并对出现在查询里的关系进行扫描和连接所有可能的方法。这样创建的所有路径都导致相同结果，而优化器的任务就是计算每个路径的开销并且找出开销最小的那条路径。
执行阶段 接受规划器/优化器传过来地查询规划然后递归地处理它，抽取所需要的行集合。执行器就是对应于上面所提到的查询引擎中的执行处理客户端发来的请求（Executor），它是查询引擎的核心模块。 执行器实际上是一个需求－拉动地流水线机制。每次调用一个规划节点地时候，它都必须给出更多的一个行，或者汇报它已经完成行的传递。 针对不同的SQL查询类型，执行器会有不同的执行方案，而这些方案的选择是按照执行器机制进行的。
MySQL数据库课程设计大纲 一、课程设计目的 通过数据库系统课程设计，熟悉MySQL数据库管理系统的结构与组成；掌握MySQL数据库管理系统的应用技术。实践《学生成绩管理系统》的数据库应用系统的设计方法、开发过程和MySQL数据库的管理与维护，掌握数据库管理系统的使用和开发，提高分析问题、解决问题和实践应用能力。 二、课程设计题目 学生成绩管理系统 三、课程设计的具体内容与要求 1、系统主要功能包括学生信息的查询、录入、修改、删除；学生成绩的录入、修改等。 2、在Workbench中完成系统的功能。在Workbench主要通过代码完成系统的功能，并 给出执行代码后的结果截图。 3、通过JSP页面完成系统的功能。 4、系统的基本思路：首先进入系统登录，登录成功进入学生成绩管理系统主页面。主 页面上提供系统的主要功能，单击某一功能，即进入该功能的页面。 5、系统登录与主界面 （1）系统登录 系统登录就是确认能够有权使用学生成绩管理系统的用户。界面如下：
（2）系统主界面 用户登录成功，进入系统主界面。系统主界面如下： 6、系统功能 系统功能包括：基本信息录入、学生信息查询、课程信息查询和退出。 （1）基本信息录入 基本信息录入界面由两个框架页面组成，分别为左框架和主框架。左框架中显示4个超链接，前3个超链接对应文件的内容显示在主框架上，最后一个超链接为退回到系统功能界面。操作界面如下图所示：
在“基本信息录入”页面中单击“学生信息录入”后，显示学生信息录入界面。该页面包含显示、添加、修改和删除4个功能。首先输入学号，点击“确定”按钮，查找学生信息，若存在，则在相应的控件上显示该学生的所有信息。若要更新学生信息，则在查询出学生信息以后，在相应的控件上修改该学生的信息，单击“更新” 按钮，完成更新功能。若添加学生信息，则在相应的控件上填写该学生的信息，点击“保存”按钮，完成添加功能。若要删除学生信息，则在查询出学生信息以后，单击“删除”按钮，完成删除功能。 操作界面如下图所示： （3）课程信息录入 在“基本信息录入”页面中单击“课程信息录入”后，显示课程信息录入界面。该页面中包含课程的“添加”、“删除”和“更新”三个功能。实现“添加”时要求输入所有字段信息，系统会根据输入的课程号，查询课程表，若没有找到，则将输入的课程信息添加到课程表中。实现“删除”功能时，只要在课程号的文本框中输入要删除的课程号，系统便会根据输入的课程号，查询课程表后删除相应的信息。实现“更新”时，要在需更新的字段名的相应控件上输入信息，单击“更新”按钮，完成更新操作。 操作界面如下图所示：
1.技术实现框架 1.1大数据平台架构 1.1.1大数据库是未来提升业务能力的关键要素 以“大数据”为主导的新一波信息化浪潮正席卷全球，成为全球围加速企业技术创新、推动政府职能转变、引领社会管理变革的利器。目前，大数据技术已经从技术研究步入落地实施阶段，数据资源成为未来业务的关键因素。通过采集和分析数据，我们可以获知事物背后的原因，优化生产/生活方式，预知未来的发展动态。 经过多年的信息化建设，省地税已经积累了丰富的数据资源，为下一步的优化业务、提升管理水平，奠定了坚实的基础。 未来的数据和业务应用趋势，大数据才能解决这些问题。 《1.巨杉软件SequoiaDB产品和案例介绍 v2》P12 “银行的大数据资产和应用“，说明税务数据和业务分析，需要用大数据解决。 《1.巨杉软件SequoiaDB产品和案例介绍 v2》P14 “大数据与传统数据处理”，说明处理模式的差异。 1.1.2大数据平台总体框架 大数据平台总体技术框架分为数据源层、数据接口层、平台架构层、分析工具层和业务应用层。如下图所示：
（此图要修改，北明） 数据源层：包括各业务系统、服务系统以及社会其它单位的结构化数据和非结构化数据； 数据接口层：是原始数据进入大数据库的入口，针对不同类型的数据，需要有针对性地开发接口，进行数据的缓冲、预处理等操作； 平台架构层：基于大数据系统存储各类数据，进行处理？； 分析工具层：提供各种数据分析工具，例如：建模工具、报表开发、数据分析、数据挖掘、可视化展现等工具； 业务应用层：根据应用领域和业务需求，建立分析模型，使用分析工具，发现获知事物背后的原因，预知未来的发展趋势，提出优化业务的方法。例如，寻找服务资源的最佳配置方案、发现业务流程中的短板进行优化等。 1.1.3大数据平台产品选型 针对业务需求，我们选择巨杉数据库作为大数据基础平台。
数据库三级模式结构 及其优点 三级模式结构：外模式、模式和内模式 一、模式（Schema） 定义：也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。 理解： ①一个数据库只有一个模式； ②是数据库数据在逻辑级上的视图； ③数据库模式以某一种数据模型为基础； ④定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构（如数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等），而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求，定义这些数据之间的联系。
二、外模式（External Schema ） 定义：也称子模式（Subschema ）或用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 理解： ①一个数据库可以有多个外模式； ②外模式就是用户视图； ③外模式是保证数据安全性的一个有力措施。 三、内模式（Internal Schema ） 定义：也称存储模式（Storage Schema），它是数据物理结构 和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式（例如，记录的存储方式是顺序存储
、按照B树结构存储还是按hash 方法存储；索引按照什么方式 组织；数据是否压缩存储，是 否加密；数据的存储记录结构 有何规定）。 理解： ①一个数据库只有一个内模式 ； ②一个表可能由多个文件组成 ，如：数据文件、索引文件。 它是数据库管理系统(DBMS)对数据库中数据进行有效组织和 管理的方法 其目的有： ①为了减少数据冗余，实现数 据共享； ②为了提高存取效率，改善性能。
数据库基础 （ 视频讲解：25分钟） 本章主要介绍数据库的相关概念，包括数据库系统的简介、数据库的体系结构、数据模型、常见关系数据库。通过本章的学习，读者应该掌握数据库系统、数据模型、数据库三级模式结构以及数据库规范化等概念，掌握常见的关系数据库。 通过阅读本章，您可以： 了解数据库技术的发展 掌握数据库系统的组成 掌握数据库的体系结构 熟悉数据模型 掌握常见的关系数据库 1 第 章
1.1 数据库系统简介 视频讲解：光盘\TM\lx\1\数据库系统简介.exe 数据库系统（DataBase System，DBS）是由数据库及其管理软件组成的系统，人们常把与数据库有关的硬件和软件系统称为数据库系统。 1.1.1 数据库技术的发展 数据库技术是应数据管理任务的需求而产生的，随着计算机技术的发展，对数据管理技术也不断地提出更高的要求，其先后经历了人工管理、文件系统、数据库系统等3个阶段，这3个阶段的特点分别如下所述。 （1）人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。当时硬件和软件设备都很落后，数据基本依赖于人工管理，人工管理数据具有如下特点： ?数据不保存。 ?使用应用程序管理数据。 ?数据不共享。 ?数据不具有独立性。 （2）文件系统阶段 20世纪50年代后期到60年代中期，硬件和软件技术都有了进一步发展，出现了磁盘等存储设备和专门的数据管理软件即文件系统，文件系统具有如下特点： ?数据可以长期保存。 ?由文件系统管理数据。 ?共享性差，数据冗余大。 ?数据独立性差。 （3）数据库系统阶段 20世纪60年代后期以来，计算机应用于管理系统，而且规模越来越大，应用越来越广泛，数据量急剧增长，对共享功能的要求越来越强烈。这样使用文件系统管理数据已经不能满足要求，于是为了解决一系列问题，出现了数据库系统来统一管理数据。数据库系统满足了多用户、多应用共享数据的需求，它比文件系统具有明显的优点，标志着管理技术的飞跃。 1.1.2 数据库系统的组成 数据库系统是采用数据库技术的计算机系统，是由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数
实验1 认识数据库系统架构 一、实验目的 通过实验了解MYSQL数据库服务器的基本架构及基本的使用方法。 二、实验原理 本实验采用著名的开源数据库软件MYSQL 作为实验平台。MYSQL有多种版本，常用的是服务器版。数据库引擎是用于存储、处理和保护数据的核心服务。 MYSQL有多个数据库引擎，不同的数据引擎针对不同的应用场景。InnoDB和MyISAM 是最常用的两个表类型，MyISAM类型的表强调的是性能， 其执行速度比InnoDB类型更快，但是不提供事务支持，而InnoDB提供事务支持及外部键等高级数据库功能。MySQL服务器可以支持多种字符集， 在同一台服务器，同一个数据库，甚至同一个表的不同字段都可以指定使用不同的字符集。 三、实验条件 windows7 操作系统, mysql5.6.17 数据库服务器。 四、实验内容及方法 （一）检查是否已经安装了mysql 输入cmd 命令，开启命令窗口 1.在命令窗口中输入set 命令查看系统的环境变量及配置情况。可以将结果输出到文件例如, C:>set >set.txt 2.打开文件set.txt,查找关键字mysql, 找到mysql安装的目录，例如bin目录，及配置文件my.ini等。 如果计算机没有安装mysql, 用老师提供的mysql5.5压缩文件（免安装版本），解压到e:根目录下，E:\mysql-5.5.28-win32
(二）启动mysql服务器 1.已经安装mysql,并且服务器自动启动(可以通过net stop mysql 停止服务器，通过net start mysql 启动服务器) 2.已经安装mysql,服务器需要手动启动
1. 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成的。 （1）模式：也称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。 （2）外模式：也称用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。应用程序都是和外模式打交道的。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据对他们是不可见的。 （3）内模式：也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例如，记录的存储方式是顺序结构存储还是B树结构存储；索引按什么方式组织；数据是否压缩，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。 2. 数据库的二级映像功能与数据独立性为了能够在内部实现数据库的三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像。（1）外模式／模式映像对应于同一个模式可以有任意多个外模式。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的对应关系。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。 （2）模式／内模式映像数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式／内模式映像是惟一的，它定义了数据库的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改变时，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修改。保证了数据与程序的物理独立性。 在数据库的三级模式结构中，数据库模式即全局逻辑结构是数据库的中心与关键，它独立于数据库的其他层次。因此，涉及数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑结构。
数据库的体系结构 LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】
数据库的体系结构 1.三级模式结构 数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图），这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。虽然现在DBMS的产品多种多样，在不同的操作系统下工作，但大多数系统在总的体系结构上都具有三级结构的特征。 从某个角度看到的数据特性，称为数据视图(Data View)。 外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性，单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。概念级涉及到所有用户的数据定义，也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式。内部级最接近于物理存储设备，涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式。 图三级模式结构 数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担。
三级结构之间往往差别很大，为了实现这三个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(Mapping)：外模式／模式映象，模式／内模式映象。这里的模式是概念模式的简称。 数据库的三级模式结构，即数据库系统的体系结构如图所示。 图数据库系统的体系结构 2.三级结构和两级映象 （1）概念模式 概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个概念记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求。 数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一级的牵制。概念模式必须不
三级模式二级映像 三级模式结构： 1.内模式 内模式是对整个数据库的底层的表示。最接近物理存储，描述了数据的物理储存结构。但是内模式和物理层也是不相同的，它不涉及物理记录的形式。它定义了数据的存储方式，如记录为顺序存储还是B树存储，索引如何存储还是HASH方式存储，数据是否压缩等。2外模式 它是对用户对趣的整体数据结构的局部描述，用于满足不同数据库用户需求的数据视图，是数据库用户能够看到的和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。最接近用户，也就是用户所看到的数据视图。外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。由于它是各个用户个数据视图，所以如果不同的用户在应用需求，看待数据的方式，对数据的保密等方面存在差异，则外模式的描述也是不相同的，模式中同样的数据在不同的外模式中的结构，类型，长度等都可以的不同的。外模式是保护数据库安全的一个措施。因为每个用户只能看到和访问其所对应的外模式中的数据，看不到他权限范围之外的数据，因此不会出现误操作和有意破坏而造成数据损失的情况。例如，学校人事部门的用户可能把各系和老师记录的集合作为数据库，而不需要把各个系其他用户看到的课程和学生的记录值。 3概念模式 概念模式介于内模式和外模式之间的中间层次，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。 总之，概念模式是所有用户的公共数据视图。外模式是单个用户的数据视图，而概念模式是一个部门或者是公司的整体数据视图。也就是有可以有多个外模式，而概念模式只有一
个。它是对现实世界的一个抽象。内模式也只有一个。 二级映像 1概念模式/内模式（保持了物理的独立性） 如果数据库的存储结构发生了变化，也就是说如果改变了存储结构的定义，那么概念模式/内模式映像必须进行相应的更改，以使概念模式保持不变。内模式改变可以不改变概念模式。 2概念模式/外模式（保持了逻辑的独立性） 如果概念模式的结构发生改变，如添加字段，修改字段的类型等等。但这些概念模式的改变不一定会影响外模式。 总之，概念模式/内模式保持了物理的独立性，概念模式/外模式保持了逻辑的独立性。
数据库系统原理自测题（2） 一、单项选择题 1．数据库物理存储方式的描述称为【B】 A．外模式B．内模式 C．概念模式D．逻辑模式 2．在下面给出的内容中，不属于DBA职责的是【A】A．定义概念模式B．修改模式结构 C．编写应用程序D．编写完整行规则 3．用户涉及的逻辑结构用描述【C】 A．模式B．存储模式 C．概念模型D．逻辑模式 4．数据库在磁盘上的基本组织形式是【B】A．DB B.文件 C.二维表 D.系统目录 5．在DBS中，最接近于物理存储设备一级的结构，称为【D】A．外模式B．概念模式C．用户模式D．内模式 6．从模块结构考察，DBMS由两大部分组成：【B】A．查询处理器和文件管理器B．查询处理器和存储管理器 C．数据库编译器和存储管理器D．数据库编译器和缓冲区管理器 7．设W=RS，且W、R、S的属性个数分别为w、r和s，那么三者之间应满足 【A】 A．w≤r+s B．w＜r+s C．w≥r+s D．w＞r+s 8．数据库系统的体系结构是数据库系统的总体框架，一般来说数据库系统应具有三级模式体系结构，它们是【A】 A．外模式、逻辑模式和内模式B．内模式、用户模式和外模式 C．内模式、子模式和概念模式D．子模式、模式和概念模式 9．ER图是表示概念模型的有效工具之一，在ER图中的菱形框表示【A】A．联系B．实体 C．实体的属性D．联系的属性 10．数据库管理系统中数据操纵语言DML所事项的操作一般包括【A】 A．查询、插入、修改、删除B．排序、授权、删除 C．建立、插入、修改、排序D．建立、授权、修改
11．设有关系R(A,B,C)和关系S(B,C,D)，那么与RS等价的关系代数表达式是【C】 A．π1，2，3，4（σ2=1∧3=2（R×S））B．π1，2，3，6（σ2=1∧3=2（R×S）） C．π1，2，3，6（σ2=4∧3=5（R×S））D．π1，2，3，4（σ2=4∧3=5（R×S））12．在关系模式R中，函数依赖X→Y的语义是【B】A．在R的某一关系中，若两个元组的X值相等，则Y值也相等 B．在R的每一关系中，若两个元组的X值相等，则Y值也相等 C．在R的某一关系中，Y值应与X值相等 D．在R的每一关系中，Y值应与X值相等 13．设有关系模式R（A，B，C，D），R上成立的FD集F={A→C，B→C}，则属性集BD 的闭包(BD)+为【B】A．BD B．BCD C．ABD D．ABCD 14．有10个实体类型，并且它们之间存在着10个不同的二元联系，其中2个是1：1联系类型，3个是1：N联系类型，5个是M：N联系类型，那么根据转换规则，这个ER结构转换成的关系模式有【B】 A．13个B．15个C．18个D．20个 15．关系模式R分解成数据库模式ρ的一个优点是【D】A．数据分散存储在多个关系中B．数据容易恢复 C．提高了查询速度D．存储悬挂元组 16．事务并发执行时，每个事务不必关心其他事务，如同在单用户环境下执行一样，这个性质称为事务的【D】A．持久性B．一致性C．孤立性D．隔离性 17．用户或应用程序使用数据库的方式称为【B】A．封锁B．权限C．口令D．事务 18. 常用的关系运算是关系代数和。【C 】 A ．集合代数 B ．逻辑演算 C ．关系演算 D ．集合演算 19．在关系代数表达式优化策略中，应尽可能早执行操作【C】A．投影B．连接 C．选择D．笛卡儿积 20．当关系R和S自然连接时，能够把R和S原核舍弃的元组放到结果关系中的操作是 【D】A．左外连接B．右外连接 C．外部并D．外连接 规范化为BCNF 【C 】A.消除非主属性对码的部分函数依赖B ．消除非主属性对码的传递函数依赖 C.消除主属性对码的部分和传递函数依赖D ．消除非平凡且非函数依赖的多值依赖23．对用户而言，ODBC技术屏蔽掉了【B】A．不同服务器的差异B．不同DBS的差异
第一章 2．简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统的概念。 答：①数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是信息的具体表现形式。 ②数据库就是存放数据的仓库，是将数据按一定的数据模型组织、描述和存储，能够自动进行查询和修改的数据集合。 ③数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。它建立在操作系统的基础上，位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制等。 ④凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。 3．简述数据库管理系统的功能。 答：数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下5个方面。 (1) 数据定义和操纵功能
(2) 数据库运行控制功能 (3) 数据库的组织、存储和管理 (4) 建立和维护数据库 (5) 数据通信接口 4．简述数据库的三级模式和两级映像。 答：为了保障数据与程序之间的独立性，使用户能以简单的逻辑结构操作数据而无需考虑数据的物理结构，简化了应用程序的编制和程序员的负担，增强系统的可靠性。通常DBMS将数据库的体系结构分为三级模式：外模式、模式和内模式。 模式也称概念模式或逻辑模式，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。 外模式也称子模式或用户模式，它是对数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。 内模式也称存储模式或物理模式，是对数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式，一个数据库只有一个内模式。 三级模式结构之间差别往往很大，为了实现这3个抽
计算机二级MySQL强化试题及答案 一 一、选择题 1、可用于从表或视图中检索数据的SQL语句是________。 A.SELECT语句 B.INSERT语句 C.UPDATE语句 D.DELETE语句 2、SQL语言又称________。 A.结构化定义语言 B.结构化控制语言 C.结构化查询语言 D.结构化操纵语言 二、填空题 1、MySQL数据库所支持的SQL语言主要包含_______、_______、_________和MySQL扩展增加的语言要素几个部分。 2、在MySQL的安装过程中，若选用“启用TCP/IP网络”，则MySQL会默认选用的端口号是________。 3、MySQL安装成功后，在系统中回默认建立一个________用户。 4、MySQL安装包含典型安装、定制安装和________三种安装类型。 三、简答题 1.请列举两个常用的MySQL客户端管理工具。
2.请解释SQL是何种类型的语言? 参考答案： 一、选择题 1.A 2.C 二、填空题 1.数据定义语言(DDL)数据操纵语言(DML)数据控制语言(DCL) 2.3306 3.root 4.完全安装 三、简答题 1.MySQL命令行客户端、MySQL图形化管理工具phpAdmin。 2.SQL是结构化查询语言(Structured Q-ery Language)的英文缩写，它是一种专门用来与数据库通信的语言。 二 一、选择题 1.数据库系统的核心是________。 A.数据模型 B.数据库管理系统 C.数据库 D.数据库管理员 2.E-R图提供了表示信息世界中实体、属性和________的方法。 A.数据 B.联系
2 ．使用数据库系统有什么好处？ 答： 使用数据库系统的好处是由数据库管理系统的特点或优点决定的。使用数据库系统的好处很多，例如，可以大大提高应用开发的效率，方便用户的使用，减轻数据库系统管理人员维护的负担，等等。使用数据库系统可以大大提高应用开发的效率。因为在数据库系统中应用程序不必考虑数据的定义、存储和数据存取的具体路径，这些工作都由DBMS 来完成。用一个通俗的比喻，使用了DBMS 就如有了一个好参谋、好助手，许多具体的技术工作都由这个助手来完成。开发人员就可以专注于应用逻辑的设计，而不必为数据管理的许许多多复杂的细节操心。还有，当应用逻辑改变，数据的逻辑结构也需要改变时，由于数据库系统提供了数据与程序之间的独立性，数据逻辑结构的改变是DBA 的责任，开发人员不必修改应用程序，或者只需要修改很少的应用程序，从而既简化了应用程序的编制，又大大减少了应用程序的维护和修改。使用数据库系统可以减轻数据库系统管理人员维护系统的负担。因为DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一的管理和控制，包括数据的完整性、安全性、多用户并发控制、故障恢复等，都由DBMS 执行。总之，使用数据库系统的优点是很多的，既便于数据的集中管理，控制数据冗余，提高数据的利用率和一致性，又有利于应用程序的开发和维护。读者可以在自己今后的工作中结合具体应用，认真加以体会和总结。 3 ．试述文件系统与数据库系统的区别和联系。 答： 文件系统与数据库系统的区别是：文件系统面向某一应用程序，共享性差，冗余度大，数据独立性差，记录内有结构，整体无结构，由应用程序自己控制。数据库系统面向现实世界，共享性高，冗余度小，具有较高的物理独立性和一定的逻辑独立性，整体结构化，用数据模型描述，由数据库管理系统提供数据的安全性、完整性、并发控制和恢复能力。 文件系统与数据库系统的联系是：文件系统与数据库系统都是计算机系统中管理数据的软件。解析文件系统是操作系统的重要组成部分；而DBMS 是独立于操作系统的软件。但是DBMS 是在操作系统的基础上实现的；数据库中数据的组织和存储是通过操作系统中的文件系统来实现的。 4 ．举出适合用文件系统而不是数据库系统的例子；再举出适合用数据库系统的应用例子。答： ( l ）适用于文件系统而不是数据库系统的应用例子数据的备份、软件或应用程序使用过程中的临时数据存储一般使用文件比较合适。早期功能比较简单、比较固定的应用系统也适合用文件系统。 ( 2 ）适用于数据库系统而非文件系统的应用例子目前，几乎所有企业或部门的信息系统都以数据库系统为基础，都使用数据库。例如，一个工厂的管理信息系统（其中会包括许多子系统，如库存管理系统、物资采购系统、作业调度系统、设备管理系统、人事管理系统等），学校的学生管理系统，人事管理系统，图书馆的图书管理系统，等等，都适合用数据库系统。希望读者能举出自己了解的应用例子。 5 ．试述数据库系统的特点。 答： 数据库系统的主要特点有： ( l ）数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。解析注意这里的“整体’夕两个字。在数据库系统中，数
第一章 3、简述数据库系统的三级模式和两级映像的含义。 答：从数据库管理系统的角度看，数据库系统的结构通常分为三级模式的总体结构，在这种模式下，形成了二级映像，实现了数据的独立性。其中三级模式结构指的是外模式、模式和内模式，二级映像指的是外模式/模式映像、模式/内模式映像。 模式也称逻辑模式和概念模式，是数据库中全体数据逻辑结构和特征的描述，描述现实世界中的实体及其性质与联系，是所有用户的公共数据视图；外模式也称子模式或用户模式，它是用以描述用户看到或使用的数据的局部逻辑结构和特性的，用户根据外模式用数据操作语句或应用程序去操作数据库中的数据；内模式也称存储模式，是整个数据库的最底层表示，它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。 对于外模式/模式映像，当模式改变时，相应的外模式/模式映像作相应的改变，以使外模式保持不变，而应用程序是依据数据的外模式来编写的，外模式不变，应用程序就没必要修改，这保证了数据与程序的逻辑独立性。对于模式/内模式映像，当数据库的存储结构变了，模式/内模式映像会作相应的改变，以使模式保持不变，而模式不变，与模式没有直接联系的应用程序也不会改变，这保证了数据与程序的物理独立性。 5、数据库管理系统的主要功能有哪些？ 答：?、数据定义功能； ?、数据操纵功能； ?、数据组织、存取功能； ?、数据库运行管理功能； ?、数据库建立与维护功能 第五章 1、解释下列术语的含义： 函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF、最小函数依赖、函数依赖保持性、无损连接性。 ①、函数依赖：设R(U)是属性集U上的一个关系模式，X、Y是U的子集。若对于R(U)上的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元组，它们在X上的属性值相同，而在Y上的属性值不同，则称“X函数决定Y”或“Y函数依赖X”，记作X→Y。 ②、平凡函数依赖：设R(U)是属性集U上的一个关系模式，X、Y是U的子集。若Y是X的子集，则称X→Y为平凡函数依赖。 ③、非平凡函数依赖：设R(U)是属性集U上的一个关系模式，X、Y是U的子集。如果X→Y，且Y?X，则称X→Y为非平凡函数依赖。 ④、部分函数依赖：如果X→Y，但不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖。 ⑤、完全函数依赖：在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’，都有Y函数不依赖于X’，则称Y完全函数依赖于X。 ⑥、传递函数依赖：在R(U)中，如果X→Y ，Y→Z，且Y?X，X也不函数依赖于Y，则称Z传递函数依赖于X。 ⑦、1NF：如果关系模式R的所有属性均为简单属性，即每个属性都是不可再分的，则称R属于
欢迎阅读 数据库系统概述 一、有关概念 1．数据 2．数据库（DB ） 3．数据库管理系统（DBMS ） Access 桌面DBMS VFP 4 1一、模型的三个世界 1．现实世界 2．信息世界：即根据需求分析画概念模型（即E-R 图），E-R 图与DBMS 无关。 3．机器世界：将E-R 图转换为某一种数据模型，数据模型与DBMS 相关。 注意：信息世界又称概念模型，机器世界又称数据模型 二、实体及属性 1．实体：客观存在并可相互区别的事物。 2．属性： 3．关键词（码、key ）：能唯一标识每个实体又不含多余属性的属性组合。
一个表的码可以有多个，但主码只能有一个。 例：借书表（学号，姓名，书号，书名，作者，定价，借期，还期） 规定：学生一次可以借多本书，同一种书只能借一本，但可以多次续借。4．实体型：即二维表的结构 例student(no，name，sex，age，dept) 5．实体集：即整个二维表 三、实体间的联系： 1．两实体集间实体之间的联系 1：1联系 1：n联系 2 ② ① ② ③ ① ②可以处理多对多的实体关系。 ③查找网状数据库中的记录，速度最快。 三、关系模型：用二维表表示实体之间的联系。 1．重要术语： 关系：一个关系就是一个二维表； 元组：二维表的一行，即实体； 关系模式：在实体型的基础上，注明主码。 关系模型：指一个数据库中全部二维表结构的集合。 2．特点： ①关系模型是建立在严格的数学理论的基础上的；
②关系模型的存取路径对用户透明； ③查找关系数据库中的记录，速度最慢。 小结：数据有三种类型，DBMS就有三种类型，DB亦有三种类型。 数据库系统结构 一、数据库系统的体系结构 ①单机结构： DBMS、数据库、开发工具、应用系统安装在一台计算机上。 ②C/S结构：局域网结构 客户机：装开发工具、应用系统 ③ 1 ① ② ③ 2 ① ② 3 ① ② 1． ① ② ③数据控制：包括安全性控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复。 2．DBMS的组成： DDL语言 DML语言 DCL语言 实用程序 注意： ①SQL集DDL，DML，DCL功能于一体； ②所有应用程序通过SQL语句才能访问数据库 一、基本概念
数据库三级模式结构及其优点 数据库系统的三级模式结构是指数据库是由外模式、模式和内模式三级构成，通过二级映象功能将三个模式联系起来。 内模式也称存储模式，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。并且一个数据库只有一个内模式。 模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与具体的应用，与所使用的开发工具及高级程序设计语言无关。 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是根据库用户的视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。由于它是各个用户的数据视图，如果不同的用户在应用需求、看待数据保密的要求等方面存在差异，则他们的外模式描述就是不同的。另一方面外模式也可以为某一用的户的多个应用程序所应用，但是一个应用程序只能使用一个外模式。 数据库系统的这种三级模式结构有很多的优点。 数据库系统的三级模式的优点主要是由于这三级模式之间的独立性。 外模式和模式之间：由于外模式的用户只能看到和访问所对应的外模式数据，所以数据库中的其他数据对他们来说是不可见的，因此这样使数据具有访问权限，保证了数据的安全性和隐私性，对数据库的安全性也是一个重要保证。 内模式和模式之间：内模式描述数据的存储结构，模式描述数据的逻辑结构，两者各司其职，在设计模式时则不需要考虑数据如何存储，如何调用，提高了对数据库结构的设计效率。 由于特定的应用程序是在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式与存储结构独立。而数据库的二级映象功能保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性。
画出Oracle的体系结构图，并解释箭头得到含义，写在纸上。 SGA 是包含实例的数据和控制信息的内存区。SGA 包含以下数据结构：数据库缓冲区高速缓存：用于缓存从数据库中检索到的数据块，数据库缓冲区高速缓存是SGA 的一部分，用于存放从数据文件读取的数据块的副本。并行连接到实例的所有用户共享对数据库缓冲区高速缓存的访问。 重做日志缓冲区：用来缓存用于实例恢复的重做信息，直到可以将其写入磁盘中存储的物理重做日志文件。重做日志缓冲区是SGA 中的循环缓冲区，用于存放有关对数据库所做更改的信息。此信息存储在重做条目中。 共享池：用于缓存可在用户间共享的各种结构，SGA 的共享池部分包含库高速缓存、数据字典高速缓存、SQL 查询结果高速缓存、PL/SQL 函数结果高速缓存、并行执行消息的
缓冲区以及控制结构。 大型池：为某些大型进程（例如Oracle 备份和恢复操作）和I/O 服务器进程提供大型内存分配的可选区域。 Java 池：用于Java 虚拟机(JVM) 中特定于会话的所有Java 代码和数据 流池：Oracle Streams 使用它来存储捕获和应用操作所需的信息 程序全局区(PGA) 是一个内存区，其中包含每个服务器进程的数据及控制信息 ①系统监视进程SMON->系统全局区SGA （System Global Area）恢复实例或者释放空间; ②PMON进程->系统全局区SGA 监视进程,恢复强制挂掉的进程或者释放空间; ③RECO进程->系统全局区SGA 负责在分布式数据库环境中自动恢复那些失败的分布式事务,保证分布式事务的一致性,在分布式事务中,要么同时commit,要么同时rollback; ④其他->系统全局区SGA ⑤数据库缓冲区高速缓存（db buffer cache）->数据库写进程(DBWn) 用于存放从数据文件读取的数据块的副本，;缓存数据 ⑥数据库写进程(DBWn)->数据文件 缓冲数据写到数据文件;