第4章 数据库管理系统引论

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1、第四章数据库管理系统引论制作：倪巍伟东南大学计算机科学与工程学院数据库课程组4.1DBMS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。图4—1DBMS结构4.2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

2、的原子性（Atomic）事务执行时应遵守“要么不做，要么全做”（nothingorall）的原则。2.功能上的一致性（Consistency）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。4.作用的持久性（Durability）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。示例BEGINTRANreadAA

3、A–SifA<0then/*A款不足*/begindisplay“A款不足”ROLLBACK/*出口1*/endelsebeginBB+Sdisplay“拨款完成”COMMIT/*出口2*/endROLLBACK撤销事务的影响，相当于“donothing”COMMIT提交，相当于“doall”。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？）事务的出口：commit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C

4、OMMIT中断处理中断发生故障4.3DBMS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系统应用2系统不同重复不划分：目前，多数DBMS把主要功能组成一个DBMS核心进程，也有些DBMS除了核心进程外，还把一些可以“缓办”的公共操作组成几个后台服务进程。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。1.一个应用进程对应一个DBMS核心进程下面主要考虑DBMS核心进程的结构方案：缺点：(

5、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2.单进程多线程DBMS进程结构线程是现代OS引入的概念。以线程为程序并发执行的单位；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。单进程多线程的DBMS中

6、，系统只创建一个DBMS进程（用户接口仍然是进程）。该进程中有常驻的公共服务线程和应用户要求而创建的用户线程。在多处理机系统中，引入线程，增强了进程的可并发程度。——DBMS的并发执行从进程级改为线程级。尽管很多现代OS的核心具有线程管理的功能，但对DBMS来说，还是在DBMS进程（相对于OS，是用户进程）中实现线程为宜。理由如下：（1）可以按照DBMS的需要确定线程调度策略；（2）线程的切换在用户态，不必转入操作系统的核心态，切换开销小；（3）可以在不支持线程的操作系统上运行，减少对操作系统的依赖，有利于提高操作系统的可移植性。由DBMS

7、管理线程，需要OS提供如下支持:（1）.提供非阻塞I/O（NonblockingI/O）和异步I/O（asynchronousI/O）功能；（2）.支持“公平”调度（fairschedule）；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。4.4DBMS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DBMS核心都集中在DBMS所在的计算机上。2

8、.网络环境下的客户/服务器结构20世纪70年代：微机的出现和迅速发展；计算机网络的发展和广泛应用，改变了计算机应用系统的格局。客户机/服务器是一种特殊的分布式处理系统。其中，有一