数据库系统体系结构

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1、第3章数据库系统的体系结构本章主要内容本章主要讨论数据库系统的三级模式结构、DBMS、客户／服务器结构、基于Web的数据库系统等内容。数据库系统的体系结构3.1数据库的体系结构3.2数据库系统（DBS）3.3数据库管理系统（DBMS）3.4DBMS的系统结构3.5几种典型结构的DBMS本章小结3.1数据库的体系结构3.1.1三级模式结构3.1.2两级映像和两级数据独立性3.1.1三级模式结构…用户A1用户A2用户B1用户B2用户N1用户Ni…外部模式A外部模式B外部模式N概念模式内部模式数据库用户的局部逻辑结构数据库的整体逻辑结

2、构数据库的物理结构外部级(单个用户的视图)概念级（全局视图）内部级（存储视图）1）概念模式（ConceptualSchema）定义：概念模式（简称模式，也称逻辑模式）是对数据库全局逻辑结构的描述，是数据库所有用户的公共数据视图。概念模式描述：所有实体、实体的属性和实体间的联系。数据的约束。数据的语义信息。安全性和完整性信息。2）外部模式(ExternalSchema)定义：外部模式（也称子模式或用户模式）是用户观念下局部数据结构的逻辑描述，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。设

3、置外部模式有如下优点：方便用户使用，简化了用户接口。保证数据的独立性。有利于数据共享。有利于数据安全和保密。3）内部模式(InternalSchema)定义：内部模式（也称存储模式，内模式）是对数据库中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形式。内部模式定义了所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及所有数据控制方面的细节。内部模式与下面的工作相关：数据和索引的存储空间分配。用于存储的记录描述（数据项的存储大小）。记录放置。数据压缩和数据加密技术。3.1.2两级映像和两级数据独立性为了提高数据库系统中的数据独立

4、性，数据库系统在这三级模式间提供了两层映像：外部模式／概念模式映像和概念模式／内部模式映像。映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。…外部模式A外部模式B外部模式N概念模式内部模式逻辑数据独立性物理数据独立性外部模式/概念模式映像概念模式/内部模式映像1）两级映像（1）外部模式／概念模式映像外部模式／概念模式映像定义了各个外部模式与概念模式间的映像关系。这些映像定义通常在各自的外部模式中加以描述。1）两级映像（续）（2）概念模式／内部模式映像概念模式／内部模式映像定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。这

5、个映像定义通常内部模式中加以描述。3.2数据库系统（DBS）3.2.1DBS的组成3.2.2DBS的全局结构3.2.3DBS结构的分类3.2.1DBS的组成DBS由数据库、数据库管理系统、应用开发工具软件和应用程序、数据库的软／硬件支撑环境、数据库管理员等部分构成。3.2.2DBS的全局结构终端用户　应用程序员　　专业用户DBA应用界面应用程序查询数据库模式数据库管理系统(DBMS)用户界面磁盘存储器查询处理器　　　存储管理器索引统计数据数据文件日志数据字典程序目标代码嵌入式DML预编译器DML编译器DDL编译器查询运行核心程序

6、缓冲区管理器事务管理器权限和完整性管理器文件管理器3.2.3DBS结构的分类1）集中式DBS2）客户机／服务器式DBS3）分布式DBS4）并行式DBS(ParallelDBS)1）集中式DBS如果DBS运行在单个计算机系统中，并与其他的计算机系统没有联系，这种DBS称为集中式DBS。2）客户机／服务器式DBSC/S结构的关键在于功能的分布，一些功能放在前端机（即客户机）上执行，另一些功能放在后端机（即服务器）上执行。3）分布式DBS分布式DBS(DistributedDBS，简记为DDBS）是一个用通信网络连接起来的场地（Sit

7、e,也称为节点）的集合，每个场地都可以拥有集中式DBS的计算机系统。DDBS的数据具有“分布性”特点，数据在物理上分布在各个场地。这是DDBS与集中式DBS的最大区别。DDBS的数据具有“逻辑整体性”特点，分布在各地的数据逻辑上是一个整体，用户使用起来如同一个集中式DBS。这是DDBS与非分布式DBS的主要区别。4）并行式DBS(ParallelDBS)现在数据库的数据量急剧提高，巨型数据库的容量已达到“太拉”级(1太拉为1024GB，记作T)，此时要求事务处理速度极快，每秒达数千个事务才能胜任系统运行。集中式和C/S式DBS都

8、不能应付这种环境。并行计算机系统能解决这个问题。并行系统使用多个CPU和多个磁盘进行并行操作，提高数据处理和I/O速度。并行处理时，许多操作同时进行，而不是采用分时的方法。在大规模并行系统中，CPU不是几个，而是数千个。即使在商用并行系统中，CPU也可达数百个。