數(shù)據庫歷史未來及應用.ppt

1、數(shù)據庫歷史、未來及應用,資料來源：www.sql- - 8k - 9k,概要,1.數(shù)據庫的歷史 2.數(shù)據庫的發(fā)展 3.數(shù)據庫的未來,數(shù)據庫的歷史,數(shù)據模型是數(shù)據庫系統(tǒng)的核心和基礎。因此，對數(shù)據庫技術發(fā)展階段的劃分應該以數(shù)據模型的發(fā)展演變作為主要依據和標志?？傮w說來，數(shù)據庫技術從開始到現(xiàn)在一共經歷了三個發(fā)展階段：第一代是網狀、層次數(shù)據庫系統(tǒng)，第二代是關系數(shù)據庫系統(tǒng)，第三代是以面向對象數(shù)據模型為主要特征的數(shù)據庫系統(tǒng)。,數(shù)據庫的歷史,第一代包括網狀和層次數(shù)據庫系統(tǒng)，是因為它們的數(shù)據模型雖然分別為層次和網狀模型，但實質上層次模型只是網狀模型的特例而已。這二者都是格式化數(shù)據模型，都是在60年代后期研究和

2、開發(fā)的，不論是體系結構、數(shù)據庫語言，還是數(shù)據的存儲管理，都具有共同特征，所以它們應該劃分為一代。,數(shù)據庫的歷史,第二代數(shù)據庫系統(tǒng)支持關系數(shù)據模型。關系模型不僅具有簡單、清晰的優(yōu)點，而且有關系代數(shù)作為語言模型，有關系數(shù)據理論作為理論基礎。因此關系數(shù)據庫具有形式基礎好、數(shù)據獨立性強、數(shù)據庫語言非過程化等特點，這些特點是數(shù)據庫技術發(fā)展到了第二代的顯著標志。雖然關系數(shù)據模型描述了現(xiàn)實世界數(shù)據的結構和一些重要的相互聯(lián)系，但是仍然不足以抓住和表達數(shù)據對象所具有的豐富而重要的語義，因而它屬于語法模型。,數(shù)據庫的歷史,第三代數(shù)據庫系統(tǒng)的特征是數(shù)據模型更加豐富，數(shù)據管理功能更為強大，能夠支持傳統(tǒng)數(shù)據庫難以支持的

3、新的應用需求。,數(shù)據庫的未來,從最早用文件系統(tǒng)存儲數(shù)據算起，數(shù)據庫的發(fā)展已經有 50 多年了，其間經歷了 20 世紀 60 年代的層次數(shù)據庫（IBM 的 IMS）和網狀數(shù)據庫（GE 的 IDS）的并存，70 年代80 年代關系數(shù)據庫的異軍突起，90 年代對象技術的影響。50 年后，關系數(shù)據庫依然處于主流地位。在關系技術之后，在新形勢下，數(shù)據庫應該如何發(fā)展？又有哪些重要的趨勢呢？最近，Software Development雜志舉辦了一次專家論壇，討論數(shù)據庫的未來。論壇由咨詢師和作家，Dr. Dobbs JournalXML 與 Web Services 技術頻道的編輯 Ken North 主持

4、，與會的有六位大師：Rick Cattell， Don Chamberlin ，Daniela Florescu，Jim Gray，和 Jim Melton。,數(shù)據庫的未來,討論首先從回顧歷史開始。North 回憶起當年一輛 IBM 1410 計算機的價格抵得上 300 輛野馬跑車，而現(xiàn)在一臺雙 CPU 帶 RAID 的服務器，價格還不到一輛野馬跑車的 10%，大家都笑起來。相對硬件的發(fā)展速度而言，數(shù)據庫的功能似乎進展得還不夠快。毋庸置疑，今天，信息的存儲、組織、管理和訪問，依然是計算機技術最重要的領域之一。近年來，隨著科學技術、電子商務尤其是 Internet 的迅猛發(fā)展，信息的來源、數(shù)量、

5、形式和使用方式都發(fā)生了很大變化，使傳統(tǒng)關系數(shù)據庫面臨著巨大挑戰(zhàn)。各位大師面向未來展望了各種重要的趨勢。,數(shù)據庫的未來,Jim Gray 認為：如今，普通使用者也開始有了在桌面電腦上方便地存儲和訪問任何形式海量信息的需要，比如自己喜歡的一首歌曲、家里拍的一段視頻、一幅掃描的圖片，這些現(xiàn)在非得保存為文件的東西，就需要能夠直接存入數(shù)據庫。而檢索時，既可以通過一些標識文字，也可以通過樂符查詢、人臉識別、甚至是 OCR（光學字符識別）等等更自然的方式。微軟目前有 3000 人的開發(fā)團隊，正在致力于將所有這些集成在桌面操作系統(tǒng)中。我的小組里，有三個人在開發(fā)類似的但是相對廉價的版本。所以，這樣的夢想可能不久

6、后就會變成現(xiàn)實。當然，整個過程難度很大。,數(shù)據庫的未來,這的確是一個大趨勢，Jim Melton 表示同意。事實上，和過去數(shù)據庫處理的結構化信息不同，我們今天首先要解決的是如何處理復雜類型的數(shù)據：文本、時間性、空間性、聲音、圖形和視頻數(shù)據等等。最有效的方式，顯然是數(shù)據庫本身就支持它們，將它們作為內置數(shù)據類型中的一等公民。,數(shù)據庫的未來,來自對象數(shù)據庫技術陣營的代表人物 Rick Cattell 三句不離本行：對象數(shù)據庫或者對象-關系數(shù)據庫已經很好地實現(xiàn)了對這些擴展數(shù)據類型的支持。目前的數(shù)據庫已經同時支持對文本和結構化數(shù)據的查詢了，但是在同時支持信息檢索的概率推理方面還有差距。他還談到了數(shù)據庫中

7、對編程的支持，畢竟他是 Sun公 司 J2EE 的技術掌門人，是 JDBC、JDO 背后的力量。數(shù)據庫如今已經加入了用戶定義過程的功能，允許添加帶有一定行為的數(shù)據類型。但是，過程以及其他可執(zhí)行代碼實現(xiàn)方式比如觸發(fā)器，都還只是數(shù)據庫中的二等公民，這一點需要做出改變。,數(shù)據庫的未來,而來自 BEA 的 Florescu 則提到了目前比較熱門的傳感器網絡計劃，將在很大的地理范圍內部署巨量節(jié)點的傳感器，監(jiān)控一定區(qū)域內各種物體的狀態(tài)和位置。這個項目本身蘊含著巨大的潛力，有可能掀開軍事情報和指揮、環(huán)境監(jiān)測、資源勘察、氣象預報、交通控制等等領域的新篇章，甚至改變我們的日常生活：如果家里的每個物體上都有一個傳

8、感器的話，找不到或者丟失東西，都將成為歷史。這對數(shù)據庫技術當然提出了極高要求。想象一下，成千上萬，甚至數(shù)以十萬、百萬計的傳感器實時發(fā)送的流信息，該是何等景象？,數(shù)據庫的未來,對于 P2P 計算能否取代客戶端- 服務器模型成為主要數(shù)據庫存儲方案，專家們取得了一致。Chamberlin 說: P2P 可能更適用于更新較少的應用場合。而 Jim Gray 認為，如果沒有任何網絡帶寬限制的話，P2P 模式才是有可能的，因為它需要大量的數(shù)據傳輸。他們對所謂元組空間（tuple space）計算模型都給予了負面評價。,數(shù)據庫的未來,在 Jim Gray 看來，缺乏元數(shù)據是目前數(shù)據庫技術無法解決 Web 中

9、問題的主要原因。舉例來說，尋找滿足某種條件的一張照片或者一段音樂，就目前而言，是難以解決的。,數(shù)據庫的未來,當聽到有人問及如何在文檔中進行查詢時，Don Chamberlin 當仁不讓地接過了話筒。他比較了傳統(tǒng)數(shù)據庫中的結構化數(shù)據和 Web 上非結構化或者半結構化、異構、稀疏型的數(shù)據。他說：自從上世紀 90 年代以來，似乎一夜之間，所有計算機都連接起來了，信息空前激增。但是這些突然出現(xiàn)的信息并不都是由行和列組成的，有跟順序無關的，還有流式數(shù)據比如股票行情報告系統(tǒng)。有著數(shù)據庫查詢和文檔處理兩方面背景的 Chamberlin 深信，XML 在未來的數(shù)據庫中將處于中心地位：XML 將成為文檔交換的主

10、要格式。,數(shù)據庫的未來,它是靈活的，而且能夠自我描述。許多程序都需要用交換數(shù)據的格式進行查詢。其他數(shù)據都將映射為 XML，通過接口與外界聯(lián)系。但是關系數(shù)據庫和 SQL 不會退出歷史舞臺，因為它們在數(shù)據的無關性方面，在處理關系上有著天然的優(yōu)勢。當然，Chamberlin 也承認：還有許多工作要做。比如更新和事務處理問題、XML 數(shù)據的索引問題就需要認真解決，這也是 W3C XQuery 工作組目前的重點。我們必須像多年來開發(fā)關系數(shù)據庫那樣，圍繞 XML 構建健全的基礎設施。,數(shù)據庫的未來,對于數(shù)據庫未來的發(fā)展方向，Cattel 顯然有不同的看法：我可不認為純 XML 數(shù)據庫會有美好的未來。人們難

11、道會完全用 XML 格式來存儲和查詢數(shù)據嗎？性能肯定是大問題！我在 10 年前就站到了另一邊，贊成通過面向對象技術解決問題，實際上目前的主流廠商，都已經在關系數(shù)據庫中很好地支持了對象?；ゲ僮餍院图嫒菪援斎恢匾?，XML 作為通用的數(shù)據交換模型，因為它的可擴展性，可能會非常適用于各種特殊目的的專門市場，但是絕不會替代關系數(shù)據庫。,數(shù)據庫的未來,而作為 Chamberlin 的親密戰(zhàn)友和 XML 查詢引擎方面的專家， Daniella Florescu 表明了自己對于 XML 數(shù)據庫的信心：我認為 XML 查詢的優(yōu)化潛力是很大的，其性能完全有可能超過 SQL。目前，在 XML 元素、Java 對象和

12、數(shù)據庫表行之間進行數(shù)據編組（marshalling）和解組是性能的瓶頸所在，這也就是所謂Web 服務阻抗。憑我的經驗，我相信未來如果直接用 XML 編程，就可以克服這種問題。短短的 1 個小時時間，當然不可能將數(shù)據庫未來的發(fā)展完全涵蓋，但是與會者都從中受益匪淺。類似的討論會，今年 3 月份舉行的 SD 大會上還會舉行，讓我們翹首關注吧。,數(shù)據庫的應用,嵌入式移動數(shù)據庫技術目前已經從研究領域向更廣泛的應用領域發(fā)展，隨著移動通信技術的進步和人們對移動數(shù)據處理和管理需求的不斷提高，與各種智能設備緊密結合的嵌入式移動數(shù)據庫技術已經得到了學術界、工業(yè)界、軍事領域、民用部門等各方面的重視。人們將發(fā)現(xiàn)，不久

13、的將來嵌入式移動數(shù)據庫將無處不在。人們希望隨時隨地存取任意數(shù)據信息的愿望終將成為現(xiàn)實。,數(shù)據庫的應用,由于計算環(huán)境的變化，嵌入式移動數(shù)據庫極為引人注目的特征就是：無處不在。,數(shù)據庫的應用,應用現(xiàn)狀 從計算機技術及其應用發(fā)展的歷史來看，計算機技術，尤其是數(shù)據庫技術發(fā)展的原動力主要來自兩個方面，即：不斷發(fā)展擴大的應用需求和其它支撐技術的發(fā)展。嵌入式移動數(shù)據庫領域的研究在繼續(xù)深入發(fā)展的同時，也已經進入了實用化和產品化的階段。,數(shù)據庫的應用,縱觀目前國際、國內嵌入式數(shù)據庫的應用情況，嵌入式數(shù)據庫或移動式數(shù)據庫的應用處于一個“百花齊放、百家爭鳴”的狀態(tài)。也就是說，目前基于嵌入式數(shù)據庫應用的市場需求已經進

14、入加速發(fā)展的階段。但應用需求多種多樣，計算平臺也是各有特色，還沒有任何一家廠商能夠做到一統(tǒng)天下，整個市場的需求空間仍然很大。,數(shù)據庫的應用,兩種應用 基于嵌入式移動數(shù)據庫的應用可劃分為水平應用和垂直應用。所謂水平應用，是指應用方案能夠用于多種不同行業(yè)，只需要極少的定制工作；而垂直應用則針對特定行業(yè)的應用，數(shù)據處理具有獨特性。,數(shù)據庫的應用,（一）水平應用 這類應用可用于不同的領域，應用核心不需要修改，只需對應用的前端或后端進行適當?shù)亩ㄖ啤?數(shù)據庫的應用,1.數(shù)據庫信息存取 移動用戶通過前端嵌入式數(shù)據庫應用工具，直接向網絡數(shù)據庫服務器提交查詢，將檢索到的結果緩存或復制到嵌入式數(shù)據庫中，進行本地管

15、理。這些前端工具可能進行一定的定制，后臺數(shù)據庫服務器也可能作一些修改。,數(shù)據庫的應用,2.場地內或場地間的移動應用 應用中的移動用戶在某個或某幾個場地內移動，同時保持與基地服務器的聯(lián)系，這種典型應用有存貨清單和制造公司的車間管理等。,數(shù)據庫的應用,3.基于GPS和GLS的應用 這類應用通過地球同步通訊衛(wèi)星（GPS類）傳送地圖信息或位置信息，或者通過發(fā)射器的信號廣播（GLS類）來發(fā)送位置信息，各種位置信息、環(huán)境信息以及其它的輔助資料可以保留在嵌入式數(shù)據庫中。例如GIS系統(tǒng)（Geographic Information System）通過獲取指定地點的地圖信息來指導工作，該系統(tǒng)可以應用到自然資源和

16、環(huán)境控制中。,數(shù)據庫的應用,4.現(xiàn)場審計和檢查 移動用戶是具有一定審計、檢查、監(jiān)督等權利的檢查人員，在處理過程中要連接到受檢查者的信息數(shù)據庫，并進行必要的更新，同時更新被檢查者的嵌入式數(shù)據庫。例如：出租車檢查、財務審計、施工監(jiān)督、車輛保險協(xié)調等。 上面所列舉的應用都具有較大的通用性，每一類都可以向不同的行業(yè)擴展。,數(shù)據庫的應用,（二）垂直應用 與水平應用相比，垂直型應用具有明顯的行業(yè)特殊性，不同領域的應用之間差別較大，結果表示和服務器數(shù)據庫的管理也有很大不同。主要涉及保險、銀行業(yè)、航班信息、政府部門等具體的行業(yè)領域。,數(shù)據庫的應用,1.金融行業(yè)的應用 主要涉及保險業(yè)、銀行業(yè)、股票交易等。如保險

17、業(yè)業(yè)務員將客戶在多個賬戶中的信息進行匯總，并在必要時給出某種形式的報告?；谡粕想娔X或其它移動設備上的嵌入式數(shù)據庫所建立的移動應用能夠很好地滿足應用的需求。,數(shù)據庫的應用,2.零售業(yè)和分銷行業(yè)應用 手工操作或固定的POS銷售，已經發(fā)展為無線網絡中基于嵌入式數(shù)據庫的移動電子存單管理和無線POS系統(tǒng)。另外，支持無線Modem的移動自動售貨機可以支持信用卡支付，以無線通訊方式實時進行注冊、驗證，完成交易處理。,數(shù)據庫的應用,3.衛(wèi)生保健應用 這類應用包括遠程會診、緊急醫(yī)療服務、現(xiàn)場醫(yī)療數(shù)據收集等。醫(yī)生通過無線網絡，可以在任何地方提取病人病歷，研究疾病，制定處方。,數(shù)據庫的應用,4.法律和公共安全 移

18、動用戶的可移動性在案犯追捕中具有明顯的優(yōu)點。警務人員的移動設備的嵌入式數(shù)據庫中保留一定的案犯信息，可以隨時檢索疑犯信息。,數(shù)據庫的應用,5.運輸業(yè) 使用移動計算技術可以降低送貨/裝貨的成本，通過GIS實現(xiàn)遠程監(jiān)控和規(guī)劃。運輸工具上安裝定制的微型計算機，可以接入所在地區(qū)的服務器，并在計算機中保存交通信息數(shù)據庫，來指導司機的決定。,數(shù)據庫的應用,此外，還有其它一些專門的移動應用，如航空、鐵路、服務等行業(yè)，它們都要求提供方便、快捷的服務。而自動交通稅收、自動儀表信息收集和電子地圖等應用更具有明顯的行業(yè)特殊性。,數(shù)據庫的應用,基本架構 在基于嵌入式數(shù)據庫的應用解決方案中，嵌入式應用是直接使用嵌入式數(shù)據庫的第一級應用。在目前各種應用解決方案中，基本上都采用了如圖1所示的體系結構。,數(shù)據庫的應用,在這個嵌入式架構中，嵌入式數(shù)據庫系統(tǒng)能夠和嵌入式操作系統(tǒng)有機地結合在一起，為應用開發(fā)人員提供有效的本地數(shù)據管理手段，同時提供各種定制條件和方法。,數(shù)據庫的應用,目前，各種嵌入式數(shù)據庫系統(tǒng)提