数据库系统的内部结构体系简介

数据库系统的内部结构体系简介

计算机安全是计算机技术的一个分支，其目标包括保护信息免受未经授权的访问、中断和修改，同时为系统的预期用户保持系统的可访问性和可用性。下面是我收集的数据库系统的内部结构体系，希望大家认真阅读!

数据库系统的内部具有三级模式与二级映射。

1)数据库系统的三级模式

数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。

(1)概念模式

概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户公共数据视图。概念模式主要描述数据的概念记录类型以及它们之间的关系，还包括一些数据间的语义约束。

(2)外模式

外模式又称子模式或用户模式，是用户的数据视图，即用户见到的数据模式。

概念模式给出系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。

(3)内模式

内模式又称物理模式，它给出数据库物理存储结构与物理存储方法，如数据存储的文件结构、索引、集簇及hash等存取方式与存取路径，内模式的物理性主要体现在 *** 作系统及文件级上。

内模式对一般的用户是透明的.，但它的设计直接影响到数据库系统的性能。

模式的三个级别层次反映了模式的三个不同环境以及它们的不同要求，其中内模式处于最底层，它反映数据在计算机物理结构中的实际存储形式，概念模式牌中层，它反映了设计者的数据全局逻辑要求，而外模式处于最外层，通过两种映射由物理数据库映射而成它反映用户对数据的要求。

2)数据库系统的二级映射

数据库系统的三级模式是对数据的三个级别抽象，它把数据的具体物理实现留给物理模式，使得全局设计者不必关心数据库的具体实现与物理背景通过两级映射建立了模式间的联系与转换，使得概念模式与外模式虽然并不物理存在，但也能通过映射获得实体。同时，两级映射也保证了数据库系统中数据的独立性。

两级模式的映射：

概念模式到内模式的映射：该映射给出概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系

外模式到概念模式的映射：该映射给出了外模式与概念模式之间的对应关系

【拓展】外部结构

从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为集中式(单用户结构、主从式结构)、分布式(客户机/服务器结构)和多层结构，这是数据库系统外部的体系结构。

(1)单用户应用结构：是运行在个人计算机上的结构模式，常称为桌面(Desktop)DBMS。属于单用户DBMS的主要产品有：Microsoft Access、Paradox、Fox系列。单用户的DBMS的功能在数据的一致性维护、完整性检查及安全性管理上是不完善的。桌面数据库管理系统中比较好的有Access、Paradox等，它基本实现了DBMS应该具有的功能。

(2)主机/终端结构：是以大型主机为中心(Mainframe．Centric)的结构模式，也称为分时共享(Time—Sharing)模式，它是面向终端的多用户计算机系统(主从式结构)。该结构以一台主机为核心，将 *** 作系统、应用程序、DBMS、数据库等数据和资源均放在该主机上，所有的应用处理均由主机承担，每个与主机相连接的终端都是作为主机的一种I/O设备。由于是集中式管理，主机的任何错误都有可能导致整个系统的瘫痪。因此，这种结构对系统的主机的性能要求比较高，维护费用也较高。

(3)客户机/服务器(Client—Server，C/S)结构：是随着计算机网络的广泛使用而出现的结构模式。该结构是将一个数据库分解为客户机(称为前端，Front—End)、应用程序和服务器(称为后端，Back-End)三部分，通过网络连接应用程序和服务器。由于C/S结构的本质是通过对服务功能的分布实现分工服务，因而又称为分布式服务模式。人们将C/S称为二层结构的数据库应用模式。

(4)多层数据库应用结构：将应用程序放在服务器端执行，客户机端安装统一的前端运行环境——浏览器，在客户机和服务器之间增加一层用于转换的服务器，形成三层结构的数据库应用模式，这就是Intemet/Intranet环境下数据库的应用模式。三层结构是由二层(C/S)结构扩展而来的，这种三层结构也称为浏览器/Web 服务器/数据库服务器(B/W/S)结构。

1. 数据库定义:数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。2. 数据库管理技术发展的三个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库系统阶段。3. DBMS（数据库管理系统）是位于用户与 *** 作系统之间的一层数据管理软件。主要功能：1，数据定义功能。2，数据组织、存储和管理。3，数据 *** 纵功能。4，数据库的事务管理和运行管理。5，数据库的建立和维护功能。6，其他功能。4. 什么是数据模型及其要素? (设计题)： 数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和 *** 作手段的形式构架。一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。这些概 念精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此数据模型通常由数据结构、数据 *** 作和完整性约束三部分组成。 (1)数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。 (2)数据 *** 作：是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的 *** 作的集合，包括 *** 作及有关的 *** 作规则，是对系统动态特性的描述。 (3)数据的约束条件：是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。最常用的数据模型：层次模型，网状模型，关系模型，面积对象模型，对象关系模型。5.常用的数据模型有哪些（逻辑模型是主要的），各有什么特征，数据结构是什么样的。答：数据模型可分为两类：第一类是概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来地数据和信息建模，主要用于数据库设计。第二类是逻辑模型和物理模型。其中逻辑模型主要包括层次模型、层次模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型等。它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。物理模型是具体实现是DBMS的任务，数据库设计人员要了解和选择物理醋，一般用户则不必考虑物理级的细节。层次数据模型的数据结构特点：一是：有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。二是：根 以外的其他结点有且只有一个双亲结点。优点是：1.层次 数据结构比较简单清晰。2.层次数据库的查询效率高。3.层次数据模型提供了良好的完整性支持。缺点主要有：1.现实世界中很多联系是非层次性的，如结点之间具有多对多联系。2.一个结点具有多个双亲等 ，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据或创建非自然的数据结构来解决。对插入和删除 *** 作的限制比较多，因此应用程序的编写比较复杂。3.查询子女结点必须通过双亲结点。4.由于结构严密，层次命令趋于程序化。可见用层次模型对具有一对多的层次联系的部门描述非常自然，直观容易理解，这是层次数据库的突出优点。网状模型：特点：1.允许一个以上的结点无双亲2.一个结点可以有多于一个的双亲。网状数据模型的优点主要有：1.能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。结点

之间可以有多种上联第。2.具有良好的性能，存取效率较高。缺点主要有：1.结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终 用户掌握。2.网状模型的DDL,DML复杂,并且要嵌入某一种高级语言中，用户不容易掌握，不容易使用。关系数据模型具有下列优点：1.关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。2.关系模型的概念单一。。3.关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发的建立 的工作。。主要的缺点是：由于存取路径房租明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，DBMS必须对用户的查询请求进行优化。因此增加 了开发DBMS的难度，不过用户不必考虑这些系统内部的优化技术细节。6.三级体系结构，外模式，模式 ，内模式定义是什么？模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和牲的描述，是所有用户的公共数据视图。 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 内模式也称存储模式 ，是一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。7.两级映像和两级独立性，为什么叫物理独立性和逻辑独立性。当模式改变时由数据库管理员对各个外模式、模式的映像亻相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立生，简称数据的逻辑独立性。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式、内模式映像作 相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。8.数据库系统一般由数据库、数据库管理系统 （及其开发工具）、应用系统和数据库管理员构成。9.关系的完整性（实体完整性、参照完整性、和用户定义的完整性）三部分内容，其中前二者是系统自动支持的，DBMS完整性控制子系统的三个主要功能？：提供定义完整性约束条件的机制，提供完整性检查的方法，违约处理。16.SQL的定义；即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。分类（交互式和嵌入式）17.group by 和having子句的作用20.视图的概念：视图是从一个或几个基本表导出的表。及相关 *** 作：定义视图，查询视图，更新视图。视图更新有什么 *** 作：插入，删除，和修改。22.数据库规范化的方法函数依赖的定义什么叫1NF2NF3NF BCNF定义：关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式，其余以此类推。各种范式之间的联系有：5NF（4NF（BCNF（3NF（2NF（1NF。25.数据库设计的几个阶段，每个阶段常用的方法和简要的内容：六个阶段：需求分析、概念结构设计、罗织结构设计、物理设计、数据库实施、数据库运行和维护。28.事务的概念？事务有哪些基本属性commit roll back含义：事务：是用户定义的一个数据库 *** 作序列，这些 *** 作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的单位。四个特性：原子性，一致性，隔离性，持续性。Commit（提交：提交事务的所有 *** 作） rollback（回滚：在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的 *** 作全部撤销，回滚到事务开始时的状态。 29.什么叫数据库系统的可恢复性？：数据库管理系统具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库系统的可恢复性。数据库故障的种类：事务内部的故障，系统故障（软故障），介质故障（硬故障），计算机病毒。30.不进行并发控制可能产生的问题？：多个事务对数据库并发 *** 作可能造成事务ACID特点遭到在破坏。如何解决（三个）：1，丢失修改 2，不可重复读 3，读“脏”数据。31.三级封锁协议？能解决什么问题？：一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不需要加锁的，可防止丢失修改。二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读完后即可释放S锁。在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。上述三级协议的主要区别在于：什么 *** 作需要申请封锁，以及何时释放锁。一般采取哪三种措施？插入呢？删除呢？：1，拒绝执行（不允许该 *** 作执行），2，级连 *** 作（当删除或修改被参照表的一个元组造成了与参照表的不一致，则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组），3，设置为空值（当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有不造成不一致的元组的对应属性设置为空值）。38.视图对数据库安全性的作用？：1，视图能够简化用户的 *** 作，2，视力使用户能以多种角度看待同一数据，3，视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性，4，视图能够对机密数据提供安全保护，5，适当的利用视图可以更清晰的表达查询。数据库：储存在计算机内，永久存储、有组织、有共享的大量数据的集合。数据管理技术的发展阶段：1.人工管理阶段：数据不保存，应用程序管理数据，数据不共享，数据不具有独立性。2.文件系统阶段：数据可以长期保存，由文件系统管理数据；数据共享性太差，冗余度大，数据独立性差。3.数据库系统阶段：出现数据库管理系统。数据库系统的特点：数据结构化（本质区别）；数据共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据有DBMS统一管理和控制。数据库管理系统：1.定义：DBMS，是位于用户与 *** 作系统之间的一层数据管理软件。2.功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据 *** 纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能；通信功能、数据转换功能、互访和互 *** 作功能。数据库系统：1.概念：DBS，是指在计算机系统中引入数据库后的系统。2.组成：一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。3.分类：集中式，C/S式，并行式，分布式。数据模型：1.定义：现实世界数据特征的抽象。2.组成，三要素：数据结构、数据 *** 作、数据的完整性约束。两类数据模型为1）概念模型2）逻辑模型和物理模型。数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，主要描述与对象的类型、内容、性质有关的对象和与数据之间联系有关的对象。常用的数据模型：1.层次模型，用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。2.网状模型，允许一个以上的结点无双亲，允许一个结点可以有多于一个的双亲。3.关系模型，包含单一数据结构

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