一、数据库系统概述

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DBMS的主要特性

• 数据访问的高效和可扩展性
• 缩短应用开发时间
• 数据独立性（物理数据独立性/逻辑数据独立性）
• 数据完整性和安全性
• 并发访问和鲁棒性（恢复）

文件系统的不足

• 数据冗余和不一致
  
  • 多种文件格式、信息重复存储
• 数据访问困难
  
  • 需要编写一个新的程序来完成每一个新的任务
• 数据孤立
  
  • 多文件多格式，检索、共享数据困难
• 完整性问题
  
  • 完整性约束称为程序代码的一部分
  • 增加新的约束或更改现有的约束很困难
• 原子性问题
  
  • 在进行数据更新时，一旦发生故障，可能导致数据库处于不一致的状态
  • 例如，从一个账户转移资金到另一个账户，要么完成，要么不做
• 并发访问异常
  
  • 为了提高系统的总体性能，许多系统允许并发访问
• 安全性问题
  
  • 并非所有用户都可以访问所有数据
  • 文件系统的访问控制不够灵活

数据抽象

• 物理层：描述数据实际上是怎么存储的
• 逻辑层：描述数据库中存储什么数据以及这些数据间存在什么关系
• 视图层：应用程序能够隐藏数据类型的详细信息

实例和模式

• 模式（Schema）：数据库的总体设计
  
  • 类似程序中变量的类型信息
  • 物理模式：在物理层描述数据库的设计
  • 逻辑模式：在逻辑层描述数据库的设计
• 实例（Instance）：特定时刻存储在数据库中的信息的集合
  
  • 类似于程序中变量的值

独立性

修改一层的机构定义不影响更高层的结构定义

• 物理数据独立性：修改物理结构不需要改变逻辑结构的能力
  
  • 应用程序依赖于逻辑结构
  • 应用程序独立于数据的结构和存储
  • 这是使用DBMS最重要的好处
• 逻辑数据独立性：数据逻辑结构的改变不影响应用程序
  
  • 逻辑数据独立性一般难以实现，因为应用程序严重依赖于数据的逻辑结构

数据模型

• 数据模型是一个概念工具的集合，用于描述：
  
  • 数据结构
  • 数据关系
  • 数据语义
  • 数据约束
• 数据抽象的不同层次需要不同的数据模型来描述
  
  • 实体 - 关系模型（概念设计）
  • 关系模型（逻辑设计）
  • 其他模型

E-R(Entity-Relationship)模型

实体，如客户、账户，实体由属性描述
联系：是几个实体之间的关联

数据库系统体系结构