數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展課件

1、第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) CAD系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對其使用的大量標準構件、設計中間數(shù)據(jù)、設計結果等進行統(tǒng)一管理。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算

2、機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 典型的地理信息系統(tǒng)(GIS)除要具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所具有的功能外，還要支持位置數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的操作、組織和管理。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠提供面向工程環(huán)境的數(shù)據(jù)模型，具有定義新的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結構的能力，可以實現(xiàn)對復雜對象進行語義完整性和一致性的約束能力，并具有長事務處理及其安全性和可恢復性的保障措施。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.

3、1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 需要數(shù)據(jù)庫對各種開發(fā)文檔、修改歷史、測試結果等進行管理。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出了存儲和處理復雜對象，支持復雜數(shù)據(jù)類型的應用需求。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 一、應用需求 計算機輔助設計系統(tǒng)地理

4、信息系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng) 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統(tǒng) Internet應用系統(tǒng) 要求數(shù)據(jù)庫能夠提供對諸如大文本、時間序列等許多非結構化數(shù)據(jù)類型管理的支撐能力。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 二、關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的局限性 關系模型對復雜對象的表達能力較差 關系模型支持的數(shù)據(jù)類型有限 關系數(shù)據(jù)庫的管理和處理能力有限 關系數(shù)據(jù)庫操縱語言與主語言之間存在著阻抗失配 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.1 應用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術的研究與發(fā)展 三、數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展 數(shù)據(jù)庫技術與多學科技術的相互結合與相互滲透是當前數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的重要特征，并在此基礎上產(chǎn)生和發(fā)展了一

5、系列支持特殊應用領域的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如分布式數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、演義數(shù)據(jù)庫、模糊數(shù)據(jù)庫、聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫等，形成了共存于當今社會的數(shù)據(jù)庫大家族。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義及其理論基礎 集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有成分都是駐留在一臺計算機內(nèi)的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有工作都是在一臺計算機上完成的。 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分布地存放在由計算機網(wǎng)絡相連的不同結點的計算機中，其中每一結點都有自治處理（即獨立處理）能力并能完成局部應用，而每一結點并不是互不相關，它們在分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作用下，也參與（至少一種）全局應

6、用程序的執(zhí)行，該全局應用程序可通過通信網(wǎng)絡系統(tǒng)存取若干結點的數(shù)據(jù)。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義及其理論基礎 計算機網(wǎng)PC機1DB1PC機2DB2計算機DB3T1 T2 T3圖9.2 分布式數(shù)據(jù)庫示意圖第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 二、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 （1）在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里不強調(diào)集中控制（2）除數(shù)據(jù)獨立性外還強調(diào)分布式透明性（3）數(shù)據(jù)冗余是分布式系統(tǒng)的重要特性第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 三、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分類 （1）同構同質(zhì)型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型(例如，都采用關系模型)，

7、并且都采用同一型號的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 （2）同構異質(zhì)型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但采用了不同型號的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(例如，分別采用了Oracle、SQL/DS、DB2等)。（3）異構型DDBS：指各個場地采用了不同類型的數(shù)據(jù)模型，顯然也就采用了不同類型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 四、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標 （1）各節(jié)點上的數(shù)據(jù)庫具有自治性（2）非集中式管理（3）高可用性（4）位置獨立（5）分片獨立（6）復制獨立（7）優(yōu)化的分布式查詢處理（8）可進行分布式事務管理（9）具有硬件的獨立性（10）具有操作系統(tǒng)獨立性（11）具有網(wǎng)絡獨立性（12）

8、數(shù)據(jù)庫獨立第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 五、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 本地DB1 DDB 本地DB2DDB 圖9.3 DDBMS的典型組成方式DBDCDDDBDCDD（1）數(shù)據(jù)庫管理模塊(DB)（2）數(shù)據(jù)通信模塊(DC)（3）數(shù)據(jù)字典(DD)（4）分布式數(shù)據(jù)庫(DDB) 場地1 場地2 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 六、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的參考體系結構 圖9.4 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的參考體系結構 （1）全局外模式：是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全局應用的用戶視圖，是全局模式的子集。 （2）全局模式：定義了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)的邏輯結構。 （3）分片模式(Fragmen

9、tation Schema)用于定義全局關系與片段之間的映射。 （4）分配模式(Allocation Schema)根據(jù)應用需求和分配策略定義片段的存放場地。 全局模式位置分配模式分片模式局部映射模式1局部映射模式2局部內(nèi)模式2局部內(nèi)模式1場地1的局部數(shù)據(jù)庫場地2的局部數(shù)據(jù)庫用戶視圖用戶視圖全局外模式 （其它場地） 分布式數(shù)據(jù)庫所獨有的部分 集中式數(shù)據(jù)庫原有部分 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一、對象的邏輯結構 （1）對象描述客觀世界中的一個實體，構成面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的一個基本單元。（2）每個對象有一個唯一的對象標識符。（3）對象具有自身的狀態(tài)，且對象的狀態(tài)是由一組屬性值來

10、描述的。（4）對象的狀態(tài)可以通過方法或操作改變。（5）有關對象的私有數(shù)據(jù)(對象的狀態(tài))和對他們的操作(行為)被封裝在一起。（6）對象與系統(tǒng)中的其他對象之間的相互作用是通過消息實現(xiàn)的。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 二、對象間的限制和聯(lián)系 圖9.6 類的一般結構 （1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對象組成的集合。 消息模式1： 處理能力1 消息模式n： 處理能力n消息模式1： 處理能力1的實現(xiàn) 消息模式n： 處理能力n的實現(xiàn)外部特性內(nèi)部實現(xiàn)第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 二、對象間的限制和聯(lián)系 （1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對

11、象組成的集合。 （2）類層次：所有的類組成一個有根的層次結構，稱為類層次(Class Hierarchy)。（3）繼承： 一個類可以從其直接祖先(超類)或間接祖先(即，類的超類)繼承(Inheritance)所有的屬性和方法。（4）復合對象：如果一個對象的某個或某些屬性不是一個如整數(shù)、實數(shù)、字符或字符串等這樣的基本數(shù)據(jù)類型，而是其他的對象，就稱這樣的對象為復合對象(Composite Object)。 部門編號：Dept005部門名稱：公關部 經(jīng)理：職員：職工編號：Drn001職工姓名：李瑩 職工編號：Drn001職工姓名：李瑩工作崗位：營銷員 圖9.7 復合對象 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.

12、3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 三、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本要求 （1） 支持面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 （2） 提供面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫語言 （3）提供面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的管理機制，并具備傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理能力 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 四、 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成 （1） 對象子系統(tǒng)由模式管理、事務管理、查詢處理、版本管理、長數(shù)據(jù)管理、外圍工具等模塊組成。 （2）存儲子系統(tǒng)主要包括緩沖區(qū)管理和存儲管理等模塊。 一個面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要由對象子系統(tǒng)和存儲子系統(tǒng)組成。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 五、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)途徑 （1）通過在面向?qū)ο蟪绦蛟O計語

13、言的基礎上擴充面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型來建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （2）通過在現(xiàn)有的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上擴展關系數(shù)據(jù)模型，增加對面向?qū)ο髷?shù)據(jù)類型的支持來建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （3）利用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，從零開始建立全新的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 六、 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)越性 （1）面向?qū)ο蟮膹碗s對象構造能力增強了對客觀世界的模擬能力 （2）面向?qū)ο蟮姆庋b性屏蔽了實現(xiàn)細節(jié)和復雜性，降低了數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)和維護的難度 （3）面向?qū)ο蟮睦^承性使數(shù)據(jù)庫應用程序的可重用成為可能第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4 多媒體數(shù)據(jù)庫一、多媒體數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理的新技術

14、要求 （1）多媒體數(shù)據(jù)的組織和存儲要求 （2）多媒體數(shù)據(jù)的處理要求 （3）多媒體數(shù)據(jù)的查詢要求 （4） 其他處理和管理要求第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4 多媒體數(shù)據(jù)庫二、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組織結構 圖9.8 組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構 （1）組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構用戶應用程序圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)規(guī)則數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規(guī)則數(shù)據(jù)DBDBMSDB第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4 多媒體數(shù)據(jù)庫（2）主從型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構 圖9.9 主從型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結構 二、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組織結構 主數(shù)

15、據(jù)庫管理系統(tǒng)圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規(guī)則數(shù)據(jù)DBDB用戶應用程序圖像數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)規(guī)則數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)從DBMS第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.4 多媒體數(shù)據(jù)庫三、研究現(xiàn)狀和有待進一步研究的技術問題 （1）多媒體數(shù)據(jù)模型的研究（2）多媒體數(shù)據(jù)庫的標準化查詢與操作語言研究（3）多媒體數(shù)據(jù)庫的用戶接口技術研究（4）多媒體數(shù)據(jù)的存取和組織技術研究（5）多媒體數(shù)據(jù)的一體化管理技術研究（6）多媒體數(shù)據(jù)庫的控制與并發(fā)機制研究等第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型 主動數(shù)據(jù)庫的核心是要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有各種主動服務

16、的功能，并利用某種機制實現(xiàn)各種主動性要求。 主動數(shù)據(jù)庫(Active Database)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型 （1） 事件及其分類 主動數(shù)據(jù)庫(Active Database)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 與時間有關的事件與數(shù)據(jù)庫狀態(tài)相關的事件 與數(shù)據(jù)庫語言有關的事件 與信號燈有關的事件 與公共變量有關的事件 與中斷有關的事件 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9

17、.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型 （2）事件運算與事件表達式 主動數(shù)據(jù)庫(Active Database)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 事件的運算包括兩個事件的同時發(fā)生()、兩個事件的選擇發(fā)生(|)，即兩個事件僅有其中一個發(fā)生、兩個事件的合并發(fā)生()、兩個事件的相繼發(fā)生()，即前一個事件結束后馬上發(fā)生后一個事件、一個事件在另一個事件之前發(fā)生()、某個事件不發(fā)生()等運算。 事件及其相互之間的各種運算構成事件表達式。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、主動數(shù)據(jù)庫的知識模型 （3） 事件規(guī)

18、則 主動數(shù)據(jù)庫(Active Database)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術相結合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 事件規(guī)則的一般表示形式為： WHEN IFTHEN產(chǎn)生式規(guī)則集合 事件規(guī)則的含義是：當為真時，執(zhí)行IFTHEN產(chǎn)生式規(guī)則集合。 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事件規(guī)則構成了主動數(shù)據(jù)庫的知識模型。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 一個主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由三部分組成：（1）傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。用于實現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基本功能（2）事件知識庫。是一組由事件驅(qū)動的知識集合（3）事件監(jiān)視器 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5

19、主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三、主動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能 （1）各種實時監(jiān)控、時間同步及其控制功能（2）數(shù)據(jù)庫的使用與更新、數(shù)據(jù)庫狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫異常、數(shù)據(jù)庫的一致性與完整性檢查的動態(tài)監(jiān)視等及其處理功能。（3）數(shù)據(jù)庫的自動審計、例外處理、出錯監(jiān)控等及其處理功能。（4）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各站點和各子系統(tǒng)之間的通訊與同步功能。（5）模塊之間、用戶之間、用戶與系統(tǒng)之間的通訊與交互功能。（6）對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各種中斷對象的實時監(jiān)視、實時響應、實時處理和實時控制功能。（7）具有那些反映系統(tǒng)性能的有關功能要求 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、主動數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn) （1） 在原有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上進行改造。 （2

20、）先將某種程序語言改造成一種主動程序設計語言，對事件知識庫的管理和事件監(jiān)視器的功能與機制由主動程序設計語言承擔。然后與傳統(tǒng)的宿主系統(tǒng)類似，把對數(shù)據(jù)庫的操作嵌入到主動程序設計語言中。 （3）設計全新的主動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與事件知識庫在同一系統(tǒng)的相容，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫語言(包括DDL、DML和DCL)、主動(應用) 程序設計語言和事件監(jiān)視器的徹底融合。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)五、事件知識庫的實現(xiàn) 根據(jù)事件規(guī)則和基于IFTHEN的產(chǎn)生式規(guī)則的一般表示形式，事件規(guī)則庫的組織實質(zhì)上可以按照人工智能和/或?qū)＜蚁到y(tǒng)中的產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識庫形式進行組織和設計。 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展9.5 主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)六、事件監(jiān)視器的實現(xiàn) （1）確定事件監(jiān)視器的執(zhí)行模式 （2）確定條件檢測的方式 （3）并發(fā)事務與并發(fā)執(zhí)行處理等 第九章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)