數據管理技術

數據管理技術具體就是指人們對數據進行收集、組織、存儲、加工、傳播和利用的一系列活動的總和，經歷了人工管理、文件管理、數據庫管理三個階段。每一階段的發展以數據存儲冗餘不斷減小、數據獨立性不斷增強、數據操作更加方便和簡單為標誌，各有各的特點。

在計算機出現之前，人們運用常規的手段從事記錄、存儲和對數據加工，也就是利用紙張來記錄和利用計算工具（算盤、計算尺）來進行計算，並主要使用人的大腦來管理和利用這些數據。

到了20世紀50年代中期，計算機主要用於科學計算。當時沒有磁盤等直接存取設備，只有紙帶、卡片、磁帶等外存，也沒有操作系統和管理數據的專門軟件。數據處理的方式是批處理。該階段管理數據的特點是：

（1）數據不保存。因為當時計算機主要用於科學計算，對於數據保存的需求尚不迫切。

（2）系統沒有專用的軟件對數據進行管理，每個應用程序都要包括數據的存儲結構、存取方法和輸入方法等。程序員編寫應用程序時，還要安排數據的物理存儲，因此程序員負擔很重。

(3) 數據不共享。數據是面向程序的，一組數據只能對應一個程序。

（4）數據不具有獨立性。程序依賴於數據，如果數據的類型、格式或輸入/輸出方式等邏輯結構或物理結構發生變化，則必須對應用程序做出相應的修改。

20世紀50年代後期到60年代中期，隨着計算機硬件和軟件的發展，磁盤、磁鼓等直接存取設備開始普及，這一時期的數據處理系統是把計算機中的數據組織成相互獨立的被命名的數據文件，並可按文件的名字來進行訪問，對文件中的記錄進行存取的數據管理技術。數據可以長期保存在計算機外存上，可以對數據進行反覆處理，並支持文件的查詢、修改、插入和刪除等操作，這就是文件系統。文件系統數據管理示意圖。文件系統實現了記錄內的結構化，但從文件的整體來看卻是無結構的。其數據面向特定的應用程序，因此數據共享性、獨立性差，且冗餘度大，管理和維護的代價也很大。

20世紀60年代後期以來 ^[2]  ，計算機性能得到進一步提高，更重要的是出現了大容量磁盤，存儲容量大大增加且價格下降。在此基礎上，才有可能克服文件系統管理數據時的不足，而滿足和解決實際應用中多個用户、多個應用程序共享數據的要求，從而使數據能為儘可能多的應用程序服務，這就出現了數據庫這樣的數據管理技術。數據庫的特點是數據不再只針對某一個特定的應用，而是面向全組織，具有整體的結構性，共享性高，冗餘度減小，具有一定的程序與數據之間的獨立性，並且對數據進行統一的控制。

此階段的特點：

（1）數據結構化。在描述數據時不僅要描述數據本身，還要描述數據之間的聯繫。數據結構化是數據庫的主要特徵之一，也是數據庫系統與文件系統的本質區別。

（2）數據共享性高、冗餘少且易擴充。數據不再針對某一個應用，而是面向整個系統，數據可被多個用户和多個應用共享使用，而且容易增加新的應用，所以數據的共享性高且易擴充。數據共享可大大減少數據冗餘。

（3）數據獨立性高。

（4）數據由DBMS統一管理和控制。數據庫為多個用户和應用程序所共享，對數據的存取往往是併發的，即多個用户可以同時存取數據庫中的數據，甚至可以同時存放數據庫中的同一個數據，為確保數據庫數據的正確有效和數據庫系統的有效運行，數據庫管理系統提供以下4方面的數據控制功能。

數據安全性控制：防止因不合法使用數據而造成數據的泄露和破壞，保證數據的安全和機密。

數據的完整性控制：系統通過設置一些完整性規則，以確保數據的正確性、有效性和相容性。

併發控制：多用户同時存取或修改數據庫時，防止相互干擾而給用户提供不正確的數據，並使數據庫受到破壞。

數據恢復：當數據庫被破壞或數據不可靠時，系統有能力將數據庫從錯誤狀態恢復到最近某一時刻的正確狀態。

如果説從人工管理到文件系統，是計算機開始應用於數據的實質進步，那麼從文件系統到數據庫系統，標誌着數據管理技術質的飛躍。20世紀80年代後不僅在大、中型計算機上實現並應用了數據管理的數據庫技術，如Oracle、Sybase、Informix等，在微型計算機上也可使用數據庫管理軟件，如常見的Access、FoxPro等軟件，使數據庫技術得到廣泛應用和普及。