数据库系统的基本概念

• 数据

  描述事物的符号记录称为数据，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

• 数据库

  是长期存储在计算机内，有组织的，可共享的大量数据的集合。

• 数据库管理系统

  是为位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

• 数据库系统

  是由数据库，数据库管理系统（及其应用开发工具），应用程序和数据库管理员组成的存储，管理，处理和维护数据的系统。

数据库系统的特点

• 数据结构化

  所谓"整体"结构化是指数据库中的数据不在仅仅针对某一个应用，而是面向整个组织或企业。不仅数据内部是结构化的而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。

• 数据的共享性高，冗余度低且易扩充

  数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间，数据共享还能够避免数据之间的不相容性和不一致性，使得数据库系统弹性大，易于扩充。

• 数据独立性高

  • 数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性。
  • 物理独立性是指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。
  • 逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库额逻辑结构是相互独立的。
  • 数据由数据库管理系统统一管理和控制。

• 数据的安全性保护

  是指保护数据以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏。

• 数据的完整性检查

  是指数据的正确性，有效性和相容性。

• 并发控制

  当多个用户的并发进程同时存取，修改数据库时，可能会发生相互干扰而得到错误的结果或使得数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。

• 数据库恢复

  计算机系统的硬件故障，软件故障，操作员的失误以及故意也会影响数据库中数据的正确性，甚至造成数据库部分或数据的丢失。数据库管理系统必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（亦称为完整状态或一致状态）的功能，这就是数据库的恢复功能。

数据库系统模式

• 在数据模型中有"型"(type）和"值"(Value）的概念。型是指对某一类数据的结构。

• 和属性的说明，值是型的一个具体赋值。

• 模式（schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值，模式的一个具体值称为模式的一个示例（instance)，同一个模式可以有很多个实例。

• 模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。

数据库系统的三级模式结构

• 模式（schema)

  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，是用所有用户的公共数据视图。

• 外模式（extranal schema)

  外模式也称子模式（subschema）或用户模式，它是数据库用户（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，始于某一应用有关的数据的逻辑表示。

• 内模式（internal schema)

  内模式也称存储模式（storage schema)，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组织方式。

数据库的二级映像功能与数据独立性

• 外模式/模式映像

  当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应改变，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

  • 当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变，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，简称数据的物理独立性。
  • 数据与程序之间的独立性使得数据的定义和描述可以从应用的程序中分离出去，另外，由于数据的存取由数据库管理系统管理，从而简化了应用程序的编制，大大减少应用程序的维护和修改。

数据库系统的组成

• 硬件平台及数据库
• 软件
  • 数据库管理系统。
  • 支持数据库管理系统运行的操作系统。
  • 具有与数据库接口的高级语言及其编译系统。
  • 以数据库管理系统为核心的应用开发工具。
  • 为特定应用环境开发的数据库应用系统。
• 人员
• 数据库管理员
  • 决定数据库中的信息内容和结构。
  • 决定数据库的存储结构和存取策略。
  • 定义数据的安全性要求和完整性约束条件。
  • 监控数据库的使用和运行。
  • 数据库的改进和重组，重构。
• 系统分析员和数据库设计人员
• 应用程序员
• 用户