數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展課件

第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet

第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、設(shè)計中間數(shù)據(jù)、設(shè)計結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一管理。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應(yīng)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(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應(yīng)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(jié)果等進(jìn)行管理。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應(yīng)用系統(tǒng)

給數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出了存儲和處理復(fù)雜對象，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用需求。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

一、應(yīng)用需求

計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)

計算機(jī)輔助軟件工程

辦公信息系統(tǒng)

Internet應(yīng)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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型管理的支撐能力。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.1應(yīng)用需求推動數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的研究與發(fā)展

三、數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多學(xué)科技術(shù)的相互結(jié)合與相互滲透是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的重要特征，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展了一系列支持特殊應(yīng)用領(lǐng)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(dāng)今社會的數(shù)據(jù)庫大家族。

第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(chǔ)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(jī)內(nèi)的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有工作都是在一臺計算機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)相連的不同結(jié)點的計算機(jī)中，其中每一結(jié)點都有自治處理（即獨立處理）能力并能完成局部應(yīng)用，而每一結(jié)點并不是互不相關(guān)，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(yīng)用程序的執(zhí)行，該全局應(yīng)用程序可通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存取若干結(jié)點的數(shù)據(jù)。

第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(chǔ)計算機(jī)網(wǎng)PC機(jī)1DB1PC機(jī)2DB2計算機(jī)DB3T1T2T3圖9.2分布式數(shù)據(jù)庫示意圖第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(gòu)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(guān)系模型)，并且都采用同一型號的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。（2）同構(gòu)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(gòu)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(shù)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(biāo)（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(fù)制獨立（7）優(yōu)化的分布式查詢處理（8）可進(jìn)行分布式事務(wù)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(luò)獨立性（12）數(shù)據(jù)庫獨立第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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DB2

DDB

圖9.3DDBMS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(shù)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(jié)構(gòu)

（1）對象描述客觀世界中的一個實體，構(gòu)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(biāo)識符。（3）對象具有自身的狀態(tài)，且對象的狀態(tài)是由一組屬性值來描述的。（4）對象的狀態(tài)可以通過方法或操作改變。（5）有關(guān)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(shù)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(jié)構(gòu)（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(shù)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象組成的集合。（2）類層次：所有的類組成一個有根的層次結(jié)構(gòu)，稱為類層次(ClassHierarchy)。（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(fù)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(fù)合對象(CompositeObject)。部門編號：Dept005部門名稱：公關(guān)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(fù)合對象第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(wù)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(shù)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(shè)計語言的基礎(chǔ)上擴(kuò)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(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上擴(kuò)展關(guān)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(shù)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?fù)雜對象構(gòu)造能力增強(qiáng)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(xì)節(jié)和復(fù)雜性，降低了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的難度（3）面向?qū)ο蟮睦^承性使數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的可重用成為可能第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(jié)構(gòu)圖9.8組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)（1）組合型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)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(shù)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(jié)構(gòu)圖9.9主從型多媒體數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)二、多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)主數(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)DBDB用戶應(yīng)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(shù)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(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務(wù)。與時間有關(guān)的事件與數(shù)據(jù)庫狀態(tài)相關(guān)的事件與數(shù)據(jù)庫語言有關(guān)的事件與信號燈有關(guān)的事件與公共變量有關(guān)的事件與中斷有關(guān)的事件第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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（2）事件運算與事件表達(dá)式

主動數(shù)據(jù)庫(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務(wù)。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(jié)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(<)、一個事件在另一個事件之后發(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(gòu)成事件表達(dá)式。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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)則

主動數(shù)據(jù)庫(ActiveDatabase)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與基于知識的系統(tǒng)(或廣義地說是人工智能系統(tǒng))技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠提供某種主動性的操作和服務(wù)。事件規(guī)則的一般表示形式為：WHEN<事件表達(dá)式>IF－THEN產(chǎn)生式規(guī)則集合事件規(guī)則的含義是：當(dāng)<事件表達(dá)式>為真時，執(zhí)行IF－THEN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(gòu)成了主動數(shù)據(jù)庫的知識模型。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(shù)新發(fā)展9.5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(yīng)、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(guān)功能要求第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(jìn)行改造。（2）先將某種程序語言改造成一種主動程序設(shè)計語言，對事件知識庫的管理和事件監(jiān)視器的功能與機(jī)制由主動程序設(shè)計語言承擔(dān)。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(shè)計語言中。（3）設(shè)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(yīng)用)程序設(shè)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(shù)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IF－THEN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(jìn)行組織和設(shè)計。第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(wù)與并發(fā)執(zhí)行處理等第九章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展9.5主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)七、主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的現(xiàn)狀和有待進(jìn)一步研究的問題（1）觸發(fā)器的表達(dá)能力有限，還無法描述和表示復(fù)雜的事件（2）主動機(jī)制的實現(xiàn)還沒有形成一套完整的技術(shù)理論和普遍認(rèn)同的技術(shù)