數據庫管理系統

數據庫管理系統是一種操縱和管理數據庫的大型軟件，用於建立、使用和維護數據庫，簡稱 DBMS。它對數據庫進行統一的管理和控制，以保證數據庫的安全性和完整性。 ^[2] 

數據庫管理系統是一個能夠提供數據錄入、修改、查詢的數據操作軟件，具有數據定義、數據操作、數據存儲與管理、數據維護、通信等功能，且能夠允許多用户使用。另外，數據庫管理系統的發展與計算機技術發展密切相關。而且近年來，計算機網絡逐漸成為人們生活的重要組成部分。為此，若要進一步完善計算機數據庫管理系統，技術人員就應當不斷創新、改革計算機技術，並不斷拓寬計算機數據庫管理系統的應用範圍，從而真正促進計算機數據庫管理系統技術的革新。 ^[2] 

1.數據定義：DBMS提供數據定義語言DDL（Data Definition Language），供用户定義數據庫的三級模式結構、兩級映像以及完整性約束和保密限制等約束。DDL主要用於建立、修改數據庫的庫結構。DDL所描述的庫結構僅僅給出了數據庫的框架，數據庫的框架信息被存放在數據字典（Data Dictionary）中。 ^[3] 

2.數據操作：DBMS提供數據操作語言DML（Data Manipulation Language），供用户實現對數據的追加、刪除、更新、查詢等操作。 ^[3] 

3.數據庫的運行管理：數據庫的運行管理功能是DBMS的運行控制、管理功能，包括多用户環境下的併發控制、安全性檢查和存取限制控制、完整性檢查和執行、運行日誌的組織管理、事務的管理和自動恢復，即保證事務的原子性。這些功能保證了數據庫系統的正常運行。 ^[3] 

4.數據組織、存儲與管理：DBMS要分類組織、存儲和管理各種數據，包括數據字典、用户數據、存取路徑等，需確定以何種文件結構和存取方式在存儲級上組織這些數據，如何實現數據之間的聯繫。數據組織和存儲的基本目標是提高存儲空間利用率，選擇合適的存取方法提高存取效率。 ^[3] 

5.數據庫的保護：數據庫中的數據是信息社會的戰略資源，所以數據的保護至關重要。DBMS對數據庫的保護通過4個方面來實現：數據庫的恢復、數據庫的併發控制、數據庫的完整性控制、數據庫安全性控制。DBMS的其他保護功能還有系統緩衝區的管理以及數據存儲的某些自適應調節機制等。 ^[3] 

6.數據庫的維護：這一部分包括數據庫的數據載入、轉換、轉儲、數據庫的重組合重構以及性能監控等功能，這些功能分別由各個使用程序來完成。 ^[3] 

7.通信：DBMS具有與操作系統的聯機處理、分時系統及遠程作業輸入的相關接口，負責處理數據的傳送。對網絡環境下的數據庫系統，還應該包括DBMS與網絡中其他軟件系統的通信功能以及數據庫之間的互操作功能。 ^[3] 

數據庫管理系統主要包括：進行數據定義語言以及翻譯的相關程序，在這個部分的幫助下，可以讓數據庫的用户自行進行選擇，並且也能得到翻譯由此形成一個內部形式；進行數據運行控制的程序，因為這一程序的工作，讓數據庫中的資源可以充分得到管理，並且能實現關於數據的一種控制；數據庫的實用程序則可以使得數據庫在相對完整的基礎上建立起來，並且在相對完整的數據庫系統下讓數據庫得到維護。 ^[4] 

按功能劃分，數據庫管理系統大致可分為6個部分： ^[4] 

(1)模式翻譯：提供數據定義語言(ddl)。用它書寫的數據庫模式被翻譯為內部表示。數據庫的邏輯結構、完整性約束和物理儲存結構保存在內部的數據字典中。數據庫的各種數據操作(如查找、修改、插入和刪除等)和數據庫的維護管理都是以數據庫模式為依據的。 ^[4] 

(2)應用程序的編譯：把包含着訪問數據庫語句的應用程序，編譯成在dbms支持下可運行的目標程序。 ^[4] 

(3)交互式查詢：提供易使用的交互式查詢語言，如SQL.DBMS負責執行查詢命令，並將查詢結果顯示在屏幕上。 ^[4] 

(4)數據的組織與存取：提供數據在外圍儲存設備上的物理組織與存取方法。 ^[4] 

(5)事務運行管理：提供事務運行管理及運行日誌，事務運行的安全性監控和數據完整性檢查，事務的併發控制及系統恢復等功能。 ^[4] 

(6)數據庫的維護：為數據庫管理員提供軟件支持，包括數據安全控制、完整性保障、數據庫備份、數據庫重組以及性能監控等維護工具。 ^[4] 

DBMS的工作模式如下: ^[5] 

(1)接受應用程序的數據請求和處理請求； ^[5] 

(2)將用户的數據請求(高級指令)轉換成複雜的機器代碼(低層指令)； ^[5] 

(3)實現對數據庫的操作； ^[5] 

(4)從對數據庫的操作中接受查詢結果； ^[5] 

(5)對查詢結果進行處理(格式轉換)； ^[5] 

(6)將處理結果返回給用户。 ^[5] 

DBMS總是基於某種數據模型，因此可以將DBMS看成是某種數據模型在計算機系統上的具體實現。根據數據模型的不同，DBMS可以分成層次型、網狀型、關係型、面向對象型等。 ^[5] 

在不同的計算機系統中，由於缺乏統一的標準，即使同種數據模型的DBMS，在用户接口、系統功能等方面也常常是不相同的。 ^[5] 

用户對數據庫進行操作，是由DBMS把操作從應用程序帶到外部級、概念級，再導向內部級，進而通過操作系統(OS操縱存儲器中的數據。同時，DBMS為應用程序在內存開闢一個DB的系統緩衝區，用於數據的傳輸和格式的轉換。而三級結構定義存放在數據字典中。 ^[5] 

（1）採用複雜的數據模型表示數據結構，數據冗餘小，易擴充，實現了數據共享。 ^[6] 

（2）具有較高的數據和程序獨立性，數據庫的獨立性有物理獨立性和邏輯獨立性。 ^[6] 

（3）數據庫系統為用户提供了方便的用户接口。 ^[6] 

（4）數據庫系統提供4個方面的數據控制功能，分別是併發控制、恢復、完整性和安全性。數據庫中各個應用程序所使用的數據由數據庫系統統一規定，按照一定的數據模型組織和建立，由系統統一管理和集中控制。 ^[6] 

（5）增加了系統的靈活性。 ^[6] 

1、提高數據加密系統的安全性

計算機數據庫管理系統本身就能夠加密數據，而將其與單純的數據加密系統結合在一起更能提高數據的安全性。但是需要注意的是任何信息管理系統的存在都是為人服務。為此，在這一環境下進行數據信息的傳輸和維護需要技術人員進一步優化數據加密系統，以滿足人們的需求。 ^[7] 

2、提高信息存管效率

計算機數據庫管理系統最大的優勢在於能夠進行數據信息的長期存儲和管理。而這一特點在很多領域都有廣泛的應用。但是需要注意的是技術人員在增強信息存管率時應當對用户的身份進行細緻識別，防止非法用户的入侵，最終減少惡意訪問、黑客攻擊等問題，真正保障數據信息的安全。 ^[7] 

3、完善數據備份與恢復

在計算機網絡應用的過程中經常會出現信息丟失、系統崩潰等現象，致使數據信息損壞，無法正常調用。而計算機數據庫管理系統主要就是數據的集合存儲，在這一存儲的過程中，管理系統會按照一定的模式進行數據存儲，並建立較為複雜的數據結構關係。這樣既能實現數據的單獨處理，也能實現數據結合的使用、處理，從而實現高效率的數據恢復。 ^[7] 

4、增強多媒體的管理

應用計算機數據庫管理系統能夠提高多媒體的管理水平。技術人員能夠利用計算機數據庫管理系統降低多媒體管理的複雜程度，減少工作量，從而提高多媒體管理效率。 ^[7] 

(1)控制數據冗餘。數據庫管理應儘可能地消除了冗餘，但是並沒有完全消除，而是控制大量數據庫固有的冗餘。例如，為了表現數據間的關係，數據項的重複一般是必要的，有時為了提高性能也會重複一些數據項。 ^[8] 

(2)保證數據一致性。通過消除或控制冗餘，可降低不一致性產生的危險。如果數據項在數據庫中只存儲了一次，則任何對該值的更新均只需進行一次，而且新的值立即就被所有用户獲得。如果數據項不只存儲了一次，而且系統意識到這點，系統將可以確保該項的所有拷貝都保持一致。不幸的是，許多DBMS都不能自動確保這種類型的一致性。 ^[8] 

(3)提高數據共享。數據庫應該被有權限的用户共享。DBMS的引入使更多的用户可以更方便的共享更多的數據。新的應用程序可以依賴於數據庫中已經存在的數據，並且只增加沒有存儲的數據，而不用重新定義所有的數據需求。 ^[8] 

市場上比較流行的數據庫管理系統產品主要是Oracle、IBM、Microsoft和Sybase、Mysql等公司的產品。 ^[9] 

Oracle數據庫被認為是業界比較成功的關係型數據庫管理系統。Oracle的數據庫產品被認為是運行穩定、功能齊全、性能超羣的貴族產品。對於數據量大、事務處理繁忙、安全性要求高的企業。Oracle無疑是比較理想的選擇。隨着Intemet的普及，Oracle適時地將自己的產品緊密地和網絡計算結合起來，成為在Intemet應用領域數據庫廠商的佼佼者。 ^[9] 

Oracle數據庫可以運行在Unix，Windows等主流操作系統平台，完全支持所有的工業標準，並獲得最高級別的ISO標準安全性認證。Oracle採用完全開放策略，可以使客户選擇最適合的解決方案，同時對開發商提供全力支持。 ^[9] 

DB2是IBM公司的產品，是一個多媒體、Web關係型數據庫管理系統，其功能足以滿足大中公司的需要，並可靈活地服務於中小型電子商務解決方案。1968年IBM公司推出的IMS( Information Management System)是層次數據庫系統的典型代表，是第一個大型的商用數據庫管理系統。1970年，IBM公司的研究員首次提出了數據庫系統的關係模型，開創了數據庫關係方法和關係數據理論的研究，為數據庫技術奠定了基礎。財富100強企業中的100%和財富500強企業中的80010都使用了IBM的DB2數據庫產品。DB2的另一個非常重要的優勢在於基於DB2的成熟應用非常豐富。2001年，IBM公司兼併了世界排名第四的著名數據庫公司Informix，並將其所擁有的先進特性融入DB2中，使DB2系統的性能和功能有了進一步提高。 ^[9] 

Sybase公司成立於1984年11月，產品研究和開發包括企業級數據庫、數據複製和數據訪問。主要產品有：Sybase的旗艦數據庫產品Adaptive Server Enterprise，Adaptive Server Repli-cation，Adaptive Server Connect及異構數據庫互連選件。SybaseASE是其主要的數據庫產品，可以運行在Unix和Windows平台。Sybase Warehouse Studio在客户分析、市場劃分和財務規劃方面提供了專門的分析解決方案。Warehouse Studio的核心產品有Adaptive Server IQ，其專利化的從底層設計的數據存儲技術能快速查詢大量數據。圍繞Adaptive Server IQ有一套完整的工具集，包括數據倉庫或數據集市的設計、各種數據源的集成轉換、信息的可視化分析，以及關鍵客户數據（元數據）的管理。 ^[9]