主流关系数据库管理系统、工具及新技术

一,主流关系数据库管理系统
1、主要的关系数据库产品：前流行的数据库管理系统绝大多数是关系型数据库管理系统，一般可
分为如下3类：
(1)以PC机、微型机系统为运行环境的数据库管理系统。
(2)以Oracle为代表的数据库管理系统，这类系统还有IBM DB2,Sybase，Microsoft SQI. Server等，也被称为主流数据库管理系统。

2、新应用需求对关系DBMS的挑战:
高可靠和高安全，多媒体、大容量、复杂数据应用，可伸缩协同服务，高性能管理大系统能力，支
持互联能力，联机事务处理和决策、联机分析处理能力。

3、关系DBMS发展趋势：智能化、集成化，支持互联网应用，产品系列化，支持扩展关系，保证安
全性。

4、SQL Server 2000
体系结构：支持客户机/服务器体系结构
（1）三部分组成：客户机端组件、服务器端组件和通信服务组件。
（2）客户机端组件：企业管理器、查询分析器、数据传输服务DTS、客户端网络实用工具、联机
丛书。
（3）服务端组件：SQL服务器服务、SQL服务器代理、分布式事务协调服务、服务器网络使用工具
通信组件：
（4）、SQL Server2000功能特点：1）充分的Web支持 2）高度可伸缩和可靠性 3）完善的数据
库功能
4）数据仓库功能 5）易于使用和管理 6）网络无关性
（5）、SQL数据库组成：系统数据库（Master（基本配置信息）、Model（用户数据库模版）、
Tempdb（临时表）、Msdb（调度和历史作业）和用户数据库。
（6）SQL Server2000中常用数据库对象：表、数据类型、约束、规则、视图、索引、默认值、
触发器、存储过程和用户自定义函数。
SQL Server 2000多版本支持
SQL Server 2000提供了各种不同的版本，包括SQL Server 2000企业版、SQL Server 2000标
准版、SQLServer 2000个人版、SQL Server 2000开发人员版,SQL Server 2000企业评估
版,SQL Server 2000桌面引擎和SQL Server 2000 Windows CE版。
(7)从Internet访问SQL Server2000数据库：1）Windows2000和IIS作为Internet平台 2）用
ISAPI（Internet Server API函数调用集）访问SQL Server 3）ASP（Active Server Pages
服务端脚本）访问SQL Server 4)XML（可扩展标记语言，交换数据和文件的标准）访问SQL 
Server

5、Oracle数据库系统
（1）目前比较新的版本为 Oracle 11g，Oracle最初被设计为关系数据库管理系统，自版本8起，Oracle定位成一个对象-关系数据库管理系统。
（2）Oracle体系结构
Oracle服务器由Oracle数据库（Oracle Database）和Oracle实例（Oracle Instantce）组
成。Oracle数据库是存储数据的集合，包括日志文件和控制文件。Oracle实例包括系统进程和该
数据库的所有用户进程。
（3）Oracle数据库结构
Oracle数据库的逻辑结构由数据库定义构成，涉及模式对象和多个表空间。
Oracle的表空间、段和盘区用于描述Oracle物理存储结构的术语。
1）数据库、表空间和数据文件的关系
表空间是逻辑存储单元，有如下特性：
每个Oracle数据库由被分成一个或多个表空间，分为一个SYSTEM表空间和至少一个用户表空间。
每个表空间包括一个或多个数据文件，是一对多的关系。
一个Oracle数据库总存储容量是该数据库所有表空间的存储容量之和。
Oracle数据库的物理存储按数据块、盘区和段来组织。Oracle使用以下四种类型段：数据段、索
引段、临时段和回滚段。
（5）Oracle实例
Oracle实例：由系统全局区(SGA)、用户进程和Oracle进程（分为服务器进程和后台进程）组
成。
(6) Oracle数据库服务器包括标准服务器和许多可选的服务器选件。标准服务器主要具有下列特
色：多进程多线索的体系结构、高性能核心技术、高可用性和SQL的实现。
（7）Oracle的系统开发工具及其功能：
1)Developer/2000：包括Oracle Forms（快速基于屏幕的应用）， Oracle Reports（快速生
成报表），Oracle Graphics（快速生成图形）和Oracle Books（生成联机文档）
2）Designer/2000：CASE工具，BPR、Modellers、Generators等组成。
3）Discoverer/2000：OLAP工具，主要用于支持数据仓库应用。
4）Oracle Office和InterOffice，办公自动化。
（8）Oracle的连接产品及功能：SQL*NET和NET8，客户机与服务器的网络通信产品。Oracle网
关、Oracle数据装载器。
（9）Oracle数据仓库解决方案：服务端Oracle Express Server和客户端Oracle Express 
Objects和Oracle Express Analyzer等
（10）Oracle的Internet解决方案：产品Oracle WebServer，由Oracle WebListener、
Oracle WebAgent和Oracle 服务器三部分组成。
（11）Oracle的对象-关系特性（新增加的内容）
Oracle的核心是关系型数据库，面向对象功能通过对关系功能扩充实现
引入抽象数据类型、对象视图、可变数组（表示多值属性）、嵌套表和大对象（BLOB(二进制大对
象)、CLOB（字符型大对象）、BFILE（存储在数据库外的只读二进制数据文件，数据库中只存储
它的目录名）和NCLOB（固定宽度多字节CLOB）及它们的复合使用来实现对象-关系型数据库。
（新增内容）
（12）SQL Server和Oracle的安全性共性
1）权限和授权
Oracle权限分为数据库系统权限和数据库对象权限，SQL Server权限分为服务器权限和数据库权
限，服务器权限只能授予DBA，数据库权限分为数据库语句权限和数据库对象权限。数据库语句权
限对应Oracle数据库系统权限，数据库对象权限对应Oracle数据库对象权限。
2）、角色（数据库系统角色和用户定义角色）3、用户标识和身份认证（系统登录、数据库连接和
数据库对象访问）：MS SQL Server两种验证模式：Windows模式和混合模式。
4）、自主访问控制（用访问控制矩阵模型实现）
5）、审计（固定和选择两种方式，Oracle的三种审计类型：登录审计、操作审计和对象审计）
6）、视图、存储过程和触发器

二,新一代数据库系统工具
1、数据库系统工具分类：数据库管理工具（加载工具、备份工具、文件重组工具和性能监控工具
等）和数据库系统设计和开发工具（CASE工具、应用开发工具、通讯接口）。
4GL语言具有“面向问题”，“非过程化程度高”等特点，如PowerBuilder、Delphi、Visual Basic等。
浏览器/服务器开发面向Internet应用系统，主要工具有：ASP，JSP，PHP等。Web Service解决
异构平台互操作。

2、新一代数据库系统工具的特征：支持与多种数据库连接、支持独立于特定的DBMS开发、支持可
视化图形用户界面、支持面向对象的程序设计、拥有完善的数据对象、支持开放性、功能完备和集
成化。

3、应用开发工其的发展趋势：采用3层客户／服务器结构、支持Web应用、开放的、构件式的分布
式计算环境。

4、当前开发工具存在的问题：
(1)开发过程过于复杂，涉及过多低层技术实现。
(2)难于满足要求稳定的大规模的企业级业务处理。
(3)难于快速适应低层技术的更新和业务逻辑变化。

5、基于浏览器/服务器结构软件开发模式
（1）信息系统的层次结构划分：分为表现层（界面）、应用逻辑层（应用处理逻辑）、数据逻辑
层（数据存取），关键是应用逻辑层。
（2）浏览器/服务器模式可归纳为三种结构：以Web服务器为中心、以应用服务器为中心（主流软
件结构）、以数据库服务器为中心。
Web服务器为中心的结构是早期Web数据库应用开发最主要方式。应用逻辑在Web服务器扩展程序中
（CGI，Web API接口），CGI公共网关接口，独立进程在服务器运行，Web API动态加载到服务器
进程执行，效率高
与传统客户机/服务器比较，有如下缺点：1）、用户界面受HTML语言限制 2）、Web服务器负载过
重
3）、HTTP协议效率低。
以应用服务器为中心的软件结构把web技术与三层客户机/服务器有机结合，是目前信息系统采用
的主流软件结构。
该软件结构可分为四部分：客户机、Web服务器、应用服务器、数据库服务器
6、CASE工具
(1) PowerDesigner的6个模块介绍如下：
I)PowerDesigner ProcessAnalyst。用于数据分析或数据发现，(产生数据字典、数据流程图
等)
2)PowerDesigner DataArchitect。概念层和物理层数据库设计和数据库构造。可生成多种数据库管理系统的数据库。
3)PowerDesigner AppModeler。物理建模和应用对象和敏感组件生成。
4)PowerDesigner MetaWorks。通过模型共享支持高级团队开发。
5)PowerDesigner WarehouseArchitect。数据仓库和数据集市的建模和实现
6)PowerDesigner Viewer。只读、图形化方式访问整个企业模型信息
(2) Delphi支持数据库开发四种技术：BDE、ADO、dbExpress、InterBase技术。
(3) PowerBuilder:
PowerBuilder10.0提供对J2EE和Microsoft .NET环境支持, 具有数据窗口(Data Window)”对
象专利。为使用.NET开发工具的用户提供了一套DataWindow.NET，为简化应用开发设计，缩短了
开发时间，降低对复杂数据处理及对SQL知识的要求。
（4）Microsoft .NET 开发工具：版本：Visual studio .NET 2003（支持. NET 1.1）、
Visual studio .NET 2005(支持.NET2.0)、Visual studio .NET 2008(支持.NET3.5)
.NET的通用语言框架机制：CLR（Common Language Runtime）：在同一项目中支持不同语言开
发的组件。
Visual studio .NET 2008新增功能：
1、多定向技术：同一项目绑定多个.NET Framework版本
Visual studio .NET 2008是第一个允许开发人员针对多个.NET Framework版本开发的Visual 
Studio版本
2、HTML/CSS编辑器 实现Dreamwaver网页编辑功能
3、AJAX和Javascript支持
4、ADO.NET改进（LINQ用来进行数据访问的编程模型。提供对象到关系的映射）
5、Silverlight和XAML（跨平台、跨浏览器的.NET插件，建造丰富的媒体体验和RIA应用）。
6、拼写检查器：加入FXCop拼写检查器
7、数据库发布向导

三,数据库技术的发展
1、数据库技术的发展阶段
(1)第一代数据库系统是指层次模型数据库系统（基于树形结构）和网状模型数据库系统（基于有
向图结构）
(2)第二代数据库系统指支持关系模型的关系数据库系统（最先由E.F.Codd提出关系模型）。
(3) 面向对象的技术与数据库技术相结合便产生了第三代数据库系统。

2、数据库系统体系结构
（1）集中式数据库系统：数据库的全部功能在一台计算机上运行，不与其他计算机交互。
（2）并行数据库系统：并行操作时，许多操作是同时执行的，通过并行地使用多个CPU来提高处
理速度。
所有的处理器共享一个公共的主存储器。并行机器的体系结构模式主要有：
1)共享内存。2)共享磁盘。3)无共享。4)层次模式。它是前几种体系结构的混合。
并行数据库物理存储结构常用的划分技术有轮转法、散列分布和范围分布。
（3）分布式数据库系统
一个分布式数据库系统是一个节点的集合，其中每一个节点是一个独立的数据库系统节点。
1)特点：每一个节点是一个独立的数据库系统节点
分布式数据库系统必须看起来像非分布式系统
分布式数据库系统的用户的操作与非分布式系统完全相同
分布式系统的所有问题是内部的、实现级别的问题，而不是外部的、用户级别的问题
2)分布式数据库系统数据管理技术：
分布式数据库系统的分片是全局的，分配是局部的，分片、分配和副本信息保存在全局目录中
3)分布式查询：可以基于半连接的操作
4)分布式系统的并发控制和恢复解决的问题：多个副本的一致性，分布式提交、分布式死锁。分布
式系统具有位置透明性、复制透明性和分片透明性
3、客户机／服务器数据库系统体系结构
客户与服务器之间相连要满足一系列的标准（ODBC开放数据库互连标准和面向JAVA的标准JDBC）。
面向WEB应用的数据库系统：客户机、web server、数据库服务器组成，三层体系结构
4、面向对象的数据库系统
（1）面向对象的概念有：对象、属性、方法、消息、封装、类、继承（子类对象拥有超类对象的
全部属性和方法）和多继承等。
（2）对象涉及的概念：对象标识符OID唯一。
对象结构：三种基本类型构造器：原子、元组和集合，其他构造器：列表、包和数组。
（3）继承：多重继承（继承多个超类成员）
复杂对象：结构化复杂对象和非结构化复杂对象。典型的非结构化复杂对象为位图图像和长文本
串，BLOB 和字符串 CLOB。
（4）复杂的结构化对象存在两种引用语义：属主语义（is part of）和引用语义（is associate of）
5、对象一关系数据库系统
ODMG(object data management group)定义的对象数据库标准组成：对象模型、对象定义语言
（ODL）、对象查询语言OQL、面向对象语言绑定binding.
对象一关系数据库系统：以关系模型为基础，进行面向对象的扩充支持面型对象模型。

6、移动数据库系统
移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库（应用在掌上电脑、PDA、车载设备 移动电话
等嵌入式设备中，也称嵌入式移动数据库系统）
移动环境的计算特征：高通信等待、不连续的连接、有限的电池寿命、客户机位置变化等。
移动数据库安全性保证：1）对终端进行认证 2）对无线通讯进行加密 3）对下载副本进行加密存
储
7、多媒体数据库系统
存储不同类型多媒体信息（图像、视频、音频和文档等
对多媒体数据库的检索称为基于内容的检索。识别多媒体内容的两个方法：基于自动分析以识别多
媒体内容的数学特征；手动建立索引以识别多媒体信息。
8、数据仓库与数据挖掘
数据仓库：面向主题的、集成的、非易变的、随时间变化的数据集合，用以支持决策。
数据库为事务处理服务。
数据仓库的基本特征包括以下几个方面：1)数据仓库面向主题。2)数据集成。3)数据相对稳定。
4)数据反映历史变化。
数据集市是一种更小、更集中的数据仓库，解决数据仓库分析时间长，代价高的确定
数据集市不等于数据仓库，数据集市的简单合并不能成为数据仓库
（1）数据仓库数据模型
数据仓库和OLAP操作基于多维数据模型。
多维数据模型概念：度量属性（决策者关心的实际意义的数量）、维属性（观察数据的角度，如时
间、地理等）、维的层次（年、月、日为时间维的层次，国家、地区、城市为地理维的层次）
多维数据：能够模式化为维属性和度量属性的数据统称为多维数据。多维数据构成了数据立方体。
多维存储模型涉及两类表：维表和事实表，常用的多维模式为星型（一个事实表和多个维表组成）和雪花型（将维表组织为层次结构）模式。
数据仓库利用位图索引实现高性能访问。
（2）数据仓库的体系结构
数据仓库系统组成：数据仓库（DW）、仓库管理和分析工具(查询工具和挖掘工具)。元数据是数
据仓库的核心。
三层客户机/服务器结构：数据仓库服务器、OLAP（联机分析服务器，包括关系OLAP(ROLAP),多
维OLAP（MOLAP））和客户端。
（3）联机分析：切片、切块、钻取（向下钻取（取得细节数据），向上钻取（取得综合数据））
和旋转（行列交换）等。
（4）数据挖掘
知识发现识别数据库中以前不知道的、新颖的、潜在有用的和最终可被理解的模式的非平凡过程。
数据挖掘是知识发现的核心工作和步骤。
知识发现（KDD）过程：数据准备、数据挖掘以及结果的解释和评估。
可视化技术在数据挖掘过程中扮演了重要的作用。
数据挖掘常用的方法包括以下几个方面：
(1)关联规则挖掘（支持度：规则代表的事例占全体事例的比例；可信度：规则代表的事例占前提
条件事例的比例）。
(2)分类。 (3)聚类分析。(4)预测。(5)优化
WEB挖掘：从WWW的资源和行为中抽取感兴趣的、有用的模式和隐含的信息。可分为三类：Web内容
挖掘(从文档内容或文档描述中抽取知识的过程)、Web结构挖掘（从WWW的组织结构和链接关系中
挖掘知识，发现重要页面，对页面排序）和Web使用记录挖掘（从Web的访问记录中抽取感兴趣的
模式，提供个性化服务）。