北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有第9章数据库技术的

第9章数据库技术的发展WS-NE30-3-0309-2北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.1新一代数据库技术的研究和发展•数据库的新应用领域•传统数据库系统的局限性•新一代数据库技术的特点•第三代数据库系统WS-NE30-3-0309-3北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.1.1.1数据库的新应用领域•计算机辅助设计/管理(CAD/CAM)•计算机集成制造(CIM)•办公信息系统(OIS)•地理信息系统(GIS)•知识库系统•实时系统等WS-NE30-3-0309-4北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.1.1.2传统数据库系统的局限性•面向机器的语法数据模型•数据类型简单、固定•结构与行为分离•阻抗失配•被动响应•存储、管理的对象有限•事务处理能力较差WS-NE30-3-0309-5北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.1.1.2新一代数据库技术的特点•面向对象的方法和技术对数据库发展的影响最为深远•数据库技术与多学科技术的有机结合•面向应用领域的数据库技术的研究WS-NE30-3-0309-6北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有二者虽有区分，但属一类格式化模型，层次模型是网状模型的特例，其体系结构、语言、数据存储管理特征相同：–层次模型：1969年IBM的IMS（InfoManagementSystem）–网状数据库：70年代初，美国数据库语言协商会提出DBTG报告－网状数据模型9.1.2.1第一代（层次、网状数据库）WS-NE30-3-0309-7北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有–1970年IBM的SanJose：共享数据库关系模型–1970年代：IBMSanJose的SystemR–1970年代：Berkeley大学的INGRES主要成果：–关系模型理论形成；–研究了关系数据语言；–研制了大量原型和商品化系统。1.1数据库技术的演变9.1.2.2第二代（关系数据库系统RDBMS）WS-NE30-3-0309-8北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.1.2.3第三代数据库系统第三代数据库系统应具有三个基本特征：•支持数据管理、对象管理和知识管理•必须保持或继承第二代数据库系统的技术•必须对其他系统开放WS-NE30-3-0309-9北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.2数据库新技术分布处理并行处理人工智能多媒体模糊技术层次网状模型关系模型复杂数据模型语义数据模型商业管理GIS计划统计应用领域数据模型其他计算机技术分布数据库并行数据库OO数据模型CAX(第一个方面)(第二个方面)(第三个方面)WS-NE30-3-0309-10北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.2.1数据模型的发展•复杂数据模型•语义数据模型•面向对象的数据模型WS-NE30-3-0309-11北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.2.2数据库技术与其他相关技术的结合数据库技术分布处理技术并行处理技术人工智能技术多媒体技术模糊技术分布式数据库系统并行数据库系统知识库系统、主动数据库系统多媒体数据库系统模糊数据库系统数据库技术与其他计算机技术的相互渗透WS-NE30-3-0309-12北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.2.2数据库技术与其他相关技术的结合(续)其他数据库系统介绍•并行数据库系统•知识库系统•主动数据库系统•多媒体数据库系统WS-NE30-3-0309-13北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.2.2数据库技术与其他相关技术的结合(续)数据库技术EIS&DSSCAD/CAM/CIM计划、统计地理信息系统数据仓库工程数据库统计数据库空间数据库特定应用领域数据库新技术内容面向应用领域的数据库新技术WS-NE30-3-0309-14北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3数据仓库(DataWarehouse)•数据仓库：–是把需要分析的数据从事务处理环境中提取出来，按照新的分析处理环境的需要进行重新组织的一种数据存储和组织技术。•本小节从以下几项内容介绍数据仓库(DataWarehouse)：–从数据库到数据仓库–数据仓库的定义和特点–数据仓库系统的重要组成部分—分析工具–数据仓库体系结构–基于数据库技术的DSS解决方案WS-NE30-3-0309-15北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3数据仓库(DataWarehouse)(续)•传统的数据库系统主要用于联机事务处理（OLTP），而无法达到分析处理型DSS(决策支持系统)的要求。主要有以下问题：–事务处理和分析处理的性能特性不同–数据集成和动态集成问题–历史数据问题–数据的综合问题•数据仓库技术正是为了构建分析处理环境而出现的一种数据存储和组织技术。WS-NE30-3-0309-16北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3.1数据仓库的定义和特点•数据仓库的定义：–数据仓库是一个面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合，用以支持企业或组织的决策分析处理。•数据仓库的四个基本特征：–主题与面向主题–数据仓库是集成的–数据仓库是不可更新的–数据仓库是随时间变化的WS-NE30-3-0309-17北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3.1数据仓库的定义和特点(续)数据仓库系统的分析工具:•联机分析处理（OLAP）•数据挖掘WS-NE30-3-0309-18北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3.2数据挖掘技术和工具数据挖掘（DataMining，简称DM）是从超大型数据库（VLDB）或数据仓库中发现并提取隐藏在内部的信息一种新技术。目的是帮助决策者寻找数据间潜在的关联，发现经营者被忽略的要素，而这些要素对预测趋势、决策行为也许是十分有用的信息。WS-NE30-3-0309-19北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3.2.1数据仓库体系结构备注：表示关系型数据表示多维数据数据仓库管理系统数据仓库高度综合级轻度综合级当前细节级早期细节级多维分析工具多维挖掘工具可视化工具最终用户数据仓库工具层WS-NE30-3-0309-20北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.3.3基于数据库技术的DSS解决方案•DW+OLAP+DM→DSS即：数据仓库+联机分析处理+数据挖掘→决策支持系统数据仓库对底层数据库中的事务级数据进行集成、转换、综合，重新组织成面向全局的数据视图，为DSS提供数据存储和组织的基础数据挖掘以数据仓库和多维数据库中的大量数据为基础，自动地发现数据中的潜在模式，并以这些模式为基础自动地作出预测WS-NE30-3-0309-21北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4面向对象数据库系统•面向对象数据库系统：–面向对象数据库系统（ObjectOrientedDataBaseSystem,简称OODBS）是数据库技术与面向对象程序设计方法相结合的产物。–面向对象程序设计方法–面向对象数据模型–面向对象数据库语言–对象-关系数据库WS-NE30-3-0309-22北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1面向对象数据模型OO模型的核心概念包括：•对象(Object)与对象标识OID(ObjectIdentifier)•封装(Encapsulation)和消息(Message)•类(Class)和类层次(结构)•继承WS-NE30-3-0309-23北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1.1对象与对象标识•对象（Object)：是由一组数据结构和在这组数据结构上的操作的程序代码封装起来的基本单位。•对象的组成：属性集合、方法集合、消息集合•对象标识（OID）：面向对象数据库中的每个对象都有一个唯一的不变的标识称为对象标识（OID）。WS-NE30-3-0309-24北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1.2封装(Encapsulation)和消息(Message)•封装：每一个对象是其状态与行为的封装。其中状态是该对象一系列属性值的集合，而行为是在对象状态上操作（或称方法）的集合。•消息：对象与外部的通信方式。WS-NE30-3-0309-25北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1.3类(Class)和类层次•类：在OO数据库中相似对象的集合称为类。每一个对象称为它所在类的一个实例（Instance）。•类层次：在一个面向对象数据库模式中，可以定义一个类（如C1类）的子类（如C2），类C1称为类C2的超类（或父类）。子类还可以再定义子类。这样，面向对象数据库模式的一组类形成一个有限的层次结构，称为类层次。人教职员工教员行政人员工人学生研究生本科生某学校数据库的类层次结构图WS-NE30-3-0309-26北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1.4类的层次结构某学校数据库的类层次结构图人教职员工教员行政人员工人学生研究生本科生WS-NE30-3-0309-27北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.1.5继承•单继承：若一个子类只能继承一个超类的特性（包括属性、方法和消息），这种继承称为单继承。•多重继承：若一个子类能继承多个超类的特性，这种继承称为多重继承。•继承性的两优点：–建模的有力工具–提供了信息重用机制具有多继承的类层次结构图人教职员工教员行政人员工人学生研究生本科生在职研究生WS-NE30-3-0309-28北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.2面向对象数据库语言•OODB语言：–用于描述面向对象数据库模式，说明并操纵类定义与对象实例。•OODB语言一般应具备下列功能：–类的定义与操纵–操作/方法的定义–对象的操纵WS-NE30-3-0309-29北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.2面向对象数据库语言(续)•OODB（面向对象数据库）不同，它的数据模型的概念来自面向对象的程序设计方法OOP（ObjectOrientedProgramming），因此作为某一面向对象的程序设计语言（OOPL）扩充的OODB语言，有望解决数据库系统中的阻抗失配问题。•还没有像SQL那样的关于面向对象数据库语言的标准，因此不同的OODBMS其具体的数据库语言各不相同。WS-NE30-3-0309-30北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.3对象-关系数据库实现对象-关系数据库系统的方法：•从头开发对象-关系DBMS•在现有的关系型DBMS基础上进行扩充•将现有的关系型DBMS与其他厂商的对象-关系型DBMS连接在一起•将现有的面向对象型DBMS对象-关系型DBMS连接在一起WS-NE30-3-0309-31北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.4.3对象-关系数据库(续)简单数据复杂数据无查询有查询文件系统OODBMSORDBMSRDBMSDBMS分类矩阵WS-NE30-3-0309-32北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.5分布式数据库系统•分布式数据库的产生：-地理上分散的用户对数据共享的要求日益增强-计算机网络技术的发展提供了条件•分布式数据库的特点：-数据的物理分布性-数据的逻辑整体性-数据的分布独立性（也称分布透明性）-场地自治和协调-数据的冗余及冗余透明性WS-NE30-3-0309-33北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.5.1什么是分布式数据库一个粗略的定义：•分布式数据库由一组数据组成，这些数据物理上分布在计算机网络的不同结点（亦称场地或站点）上，逻辑上是属于同一个系统。WS-NE30-3-0309-34北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.5.2分布式数据库系统的特点•数据独立性•集中与自治相结合的控制结构•适当增加数据冗余度•全局的一致性、可串行性和可恢复性WS-NE30-3-0309-35北京清华万博网络技术股份有限公司版权所有9.5.3分布式数据库的目标•适应部门分布的组织结构，降低费用•提高系统的可靠性和可用性•充分利用数据库资源，提高现有集中式数据库的利用率•逐步扩展处理能力和系统规模WS-NE3