《數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用》電子課件,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用,數(shù)據(jù)庫技術(shù),應(yīng)用,電子,課件 第12章數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展本章學(xué)習(xí)目標(biāo)l了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程。了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程。l了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢。了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢。l了解新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)。了解新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)。本章概述數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫技技術(shù)術(shù)是是研研究究、管管理理和和應(yīng)應(yīng)用用數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫的的一一門門軟軟件件科科學(xué)學(xué)，主主要要研研究究內(nèi)內(nèi)容容是是建建立立合合適適的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)倉倉庫庫；實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對對數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫中中的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行行添加、修改、刪除、分析等多種功能添加、修改、刪除、分析等多種功能。數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫技技術(shù)術(shù)產(chǎn)產(chǎn)生生于于2020世世紀(jì)紀(jì)6060年年代代中中期期，其其主主要要目目的的是是存存取取和和管管理理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)資資源源。數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫技技術(shù)術(shù)是是信信息息技技術(shù)術(shù)的的一一個(gè)個(gè)重重要要支支撐撐，是是計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理和和信信息息管管理理系系統(tǒng)統(tǒng)的的核核心心，是是計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)科科學(xué)學(xué)領(lǐng)領(lǐng)域域中中發(fā)發(fā)展展最最快快且且應(yīng)應(yīng)用用最最廣廣的技術(shù)之一，到目前為止經(jīng)歷了三代演變的技術(shù)之一，到目前為止經(jīng)歷了三代演變。數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)、應(yīng)應(yīng)用用需需求求、計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)硬硬件件及及相相關(guān)關(guān)技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展變變化化為為數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫技技術(shù)帶來了新的需求和發(fā)展方向。術(shù)帶來了新的需求和發(fā)展方向。主要內(nèi)容12.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 12.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢12.3 新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要內(nèi)容12.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 12.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢12.3 新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)12.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 隨著計(jì)算機(jī)的普及其管理的數(shù)據(jù)規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)隨著計(jì)算機(jī)的普及其管理的數(shù)據(jù)規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)域域越來越廣泛越來越廣泛。數(shù)據(jù)庫技術(shù)隨之不斷發(fā)展，先后經(jīng)歷了。數(shù)據(jù)庫技術(shù)隨之不斷發(fā)展，先后經(jīng)歷了第一代網(wǎng)狀第一代網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第二代關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三代以面向?qū)ο竽５谌悦嫦驅(qū)ο竽Ｐ托蜑橹饕卣鞯臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為主要特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2022/10/1112.1.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代數(shù)據(jù)庫第一代數(shù)據(jù)庫的代表是的代表是19691969年年IBMIBM公司研制的公司研制的層次模型層次模型的數(shù)據(jù)庫管理系的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)(Information Management System,IMS)(Information Management System,IMS)和和7070年代美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)年代美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言協(xié)商會(huì)語言協(xié)商會(huì)(Conference on Data System Language,CODASYL)(Conference on Data System Language,CODASYL)下屬數(shù)下屬數(shù)據(jù)庫任務(wù)組據(jù)庫任務(wù)組(Data Base Task Group,DBTG)(Data Base Task Group,DBTG)提議的提議的網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它們是研究最早的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)，它們是研究最早的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。層次數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的先驅(qū)，而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫概念、方法、是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的先驅(qū)，而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫概念、方法、技術(shù)的奠基。兩者都是以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，但是層次數(shù)據(jù)模型是分層技術(shù)的奠基。兩者都是以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，但是層次數(shù)據(jù)模型是分層結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于有根的定向有序樹，而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對應(yīng)結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于有根的定向有序樹，而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于有向圖。于有向圖。2022/10/1112.1.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次數(shù)據(jù)庫模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型具有下列共同點(diǎn)。層次數(shù)據(jù)庫模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型具有下列共同點(diǎn)。1.1.支持三級(jí)模式支持三級(jí)模式 三級(jí)模式指內(nèi)模式、模式和外模式。三級(jí)模式指內(nèi)模式、模式和外模式。2.2.用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系在層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系在層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用存取路徑來表示和實(shí)現(xiàn)。用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用存取路徑來表示和實(shí)現(xiàn)。用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的主要區(qū)別之一。間的聯(lián)系時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的主要區(qū)別之一。3.3.獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言 層次模型和網(wǎng)狀模型有獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言，用以描述數(shù)據(jù)庫的外模式、層次模型和網(wǎng)狀模型有獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言，用以描述數(shù)據(jù)庫的外模式、模式、內(nèi)模式及其相互映射。模式、內(nèi)模式及其相互映射。4.4.導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語言導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語言 導(dǎo)航是指用戶指出導(dǎo)航是指用戶指出“要干什么要干什么”和和“怎么干怎么干”。用戶需要使用某種高級(jí)語言。用戶需要使用某種高級(jí)語言編寫程序，并且一步步引導(dǎo)程序按照數(shù)據(jù)庫中某一條預(yù)先定義的存取路徑來編寫程序，并且一步步引導(dǎo)程序按照數(shù)據(jù)庫中某一條預(yù)先定義的存取路徑來訪問數(shù)據(jù)庫，以達(dá)到訪問數(shù)據(jù)的目的。層次和網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)操訪問數(shù)據(jù)庫，以達(dá)到訪問數(shù)據(jù)的目的。層次和網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)操縱語言是一次一個(gè)記錄的導(dǎo)航式的過程化語言?？v語言是一次一個(gè)記錄的導(dǎo)航式的過程化語言。2022/10/1112.1.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)l第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。19701970年年IBMIBM公司的公司的San JoseSan Jose研究研究試驗(yàn)室的研究員試驗(yàn)室的研究員Edgar F.CoddEdgar F.Codd發(fā)表了題為發(fā)表了題為大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型系模型的論文，提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型，開創(chuàng)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫方法和關(guān)的論文，提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型，開創(chuàng)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫方法和關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。系數(shù)據(jù)庫理論，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。Edgar F.CoddEdgar F.Codd于于19811981年被授予年被授予ACMACM圖靈獎(jiǎng)，以表彰他在關(guān)系數(shù)據(jù)庫研究方面的杰出貢獻(xiàn)。圖靈獎(jiǎng)，以表彰他在關(guān)系數(shù)據(jù)庫研究方面的杰出貢獻(xiàn)。l2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代是關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論研究和原型開發(fā)的時(shí)代，其中以年代是關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論研究和原型開發(fā)的時(shí)代，其中以IBMIBM公公司的司的San JoseSan Jose研究試驗(yàn)室開發(fā)的研究試驗(yàn)室開發(fā)的System RSystem R和和BerkeleyBerkeley大學(xué)研制的大學(xué)研制的IngresIngres為典型代表。為典型代表。l2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代幾乎所有新開發(fā)的系統(tǒng)均是關(guān)系型的，其中涌現(xiàn)出了許年代幾乎所有新開發(fā)的系統(tǒng)均是關(guān)系型的，其中涌現(xiàn)出了許多性能優(yōu)良的商品化關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如多性能優(yōu)良的商品化關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如DB2DB2、IngresIngres、OracleOracle、InformixInformix、SybaseSybase等。這些商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用使數(shù)據(jù)庫技術(shù)日益等。這些商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用使數(shù)據(jù)庫技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用到企業(yè)管理、情報(bào)檢索、輔助決策等方面，成為實(shí)現(xiàn)和優(yōu)廣泛地應(yīng)用到企業(yè)管理、情報(bào)檢索、輔助決策等方面，成為實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化信息系統(tǒng)的基本技術(shù)?；畔⑾到y(tǒng)的基本技術(shù)。2022/10/1112.1.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系模型主要由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和數(shù)據(jù)完整性組成。關(guān)系模型主要由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和數(shù)據(jù)完整性組成。l(1)(1)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括域及域上的關(guān)系。在關(guān)系模型中，現(xiàn)實(shí)世界的各種實(shí)體及實(shí)體之關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括域及域上的關(guān)系。在關(guān)系模型中，現(xiàn)實(shí)世界的各種實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)系均用關(guān)系來表示。間的聯(lián)系均用關(guān)系來表示。l(2)(2)關(guān)系操作關(guān)系操作關(guān)系操作包括關(guān)系代數(shù)中的并、交、差、笛卡爾積、選擇、投影、連接、除等多種關(guān)系操作包括關(guān)系代數(shù)中的并、交、差、笛卡爾積、選擇、投影、連接、除等多種操作，其操作對象和結(jié)果都是集合。操作，其操作對象和結(jié)果都是集合。l(3)(3)數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性包括實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性。數(shù)據(jù)完整性包括實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性。一個(gè)關(guān)系一般對應(yīng)一個(gè)二維表。表中的每一行都有唯一的主關(guān)鍵字，用該關(guān)鍵字來一個(gè)關(guān)系一般對應(yīng)一個(gè)二維表。表中的每一行都有唯一的主關(guān)鍵字，用該關(guān)鍵字來唯一的標(biāo)識(shí)表中的某一行。實(shí)體完整性要求表中的每一個(gè)主關(guān)鍵字不能為空或者重唯一的標(biāo)識(shí)表中的某一行。實(shí)體完整性要求表中的每一個(gè)主關(guān)鍵字不能為空或者重復(fù)。復(fù)。當(dāng)更新、刪除、插入數(shù)據(jù)時(shí)，通過參照引用相互關(guān)聯(lián)的另一個(gè)表中的數(shù)據(jù)來檢查對當(dāng)更新、刪除、插入數(shù)據(jù)時(shí)，通過參照引用相互關(guān)聯(lián)的另一個(gè)表中的數(shù)據(jù)來檢查對本表的數(shù)據(jù)操作是否正確。參照完整性屬于表間規(guī)則，即主鍵外鍵的關(guān)系。本表的數(shù)據(jù)操作是否正確。參照完整性屬于表間規(guī)則，即主鍵外鍵的關(guān)系。用戶自定義完整性只針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，反映某一應(yīng)用所涉及的用戶自定義完整性只針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，反映某一應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)需要滿足的語義要求。數(shù)據(jù)需要滿足的語義要求。任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫都應(yīng)該支持實(shí)體完整性和參照完整性，并且不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫都應(yīng)該支持實(shí)體完整性和參照完整性，并且不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境不同，往往需要一些特殊的約束條件，即用戶自定義完整性。根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境不同，往往需要一些特殊的約束條件，即用戶自定義完整性。2022/10/1112.1.3 第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 從從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代以來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在商業(yè)上的巨大成功刺激了其年代以來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在商業(yè)上的巨大成功刺激了其他領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫技術(shù)需求的迅速增長。這些新的領(lǐng)域?yàn)閿?shù)據(jù)庫應(yīng)用開他領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫技術(shù)需求的迅速增長。這些新的領(lǐng)域?yàn)閿?shù)據(jù)庫應(yīng)用開辟了新的天地，并在應(yīng)用中提出了一些新的數(shù)據(jù)管理的需求，推動(dòng)了辟了新的天地，并在應(yīng)用中提出了一些新的數(shù)據(jù)管理的需求，推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究與發(fā)展。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究與發(fā)展。19901990年高級(jí)年高級(jí)DBMSDBMS功能委員會(huì)發(fā)表了功能委員會(huì)發(fā)表了第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言，提，提出了第三代數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有的三個(gè)基本特征：支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、出了第三代數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有的三個(gè)基本特征：支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對象管理和知識(shí)管理；保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)；對其他對象管理和知識(shí)管理；保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)；對其他系統(tǒng)開放。系統(tǒng)開放。第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有更加豐富的數(shù)據(jù)模型和更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有更加豐富的數(shù)據(jù)模型和更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，提供傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)難以支持的新應(yīng)用。它支持面向?qū)ο?，具功能，提供傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)難以支持的新應(yīng)用。它支持面向?qū)ο螅哂虚_放性，能夠在多平臺(tái)上使用。有開放性，能夠在多平臺(tái)上使用。主要內(nèi)容12.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 12.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢12.3 新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)15.3 概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì) 隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件技術(shù)、隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件技術(shù)、InternetInternet和和WebWeb技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量和數(shù)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類越來越多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。這些變化據(jù)種類越來越多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。這些變化為數(shù)據(jù)庫技術(shù)帶來了新的需求、新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。數(shù)據(jù)庫的研究范圍為數(shù)據(jù)庫技術(shù)帶來了新的需求、新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。數(shù)據(jù)庫的研究范圍和重點(diǎn)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫核心技術(shù)逐漸發(fā)展到信息管理的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)、應(yīng)和重點(diǎn)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫核心技術(shù)逐漸發(fā)展到信息管理的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)、應(yīng)用需求、計(jì)算機(jī)硬件及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是推動(dòng)數(shù)據(jù)庫發(fā)展的主要因素。用需求、計(jì)算機(jī)硬件及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展是推動(dòng)數(shù)據(jù)庫發(fā)展的主要因素。12.2.1 12.2.1 數(shù)據(jù)庫發(fā)展特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫發(fā)展特點(diǎn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫語義表達(dá)能力較弱，缺乏靈活的建模能力，對音頻、視頻、流數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型處理能力較差。隨著數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)庫管理的數(shù)據(jù)類型越來越多越復(fù)雜，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能滿足人們對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用需求。因此，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展呈現(xiàn)出多種特點(diǎn)。2022/10/1112.2.1 數(shù)據(jù)庫發(fā)展特點(diǎn)l1.1.支持支持XMLXML半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)格式半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)格式 XMLXML數(shù)據(jù)是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型，目前，大量的數(shù)據(jù)是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型，目前，大量的XMLXML數(shù)據(jù)以文檔的形式存儲(chǔ)，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)以文檔的形式存儲(chǔ)，難以進(jìn)行高效的查詢。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)高效的查詢。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)XMLXML數(shù)據(jù)的最大缺點(diǎn)在于模式映射帶來的效率下降、語義丟數(shù)據(jù)的最大缺點(diǎn)在于模式映射帶來的效率下降、語義丟失。失。XMLXML數(shù)據(jù)是自描述的、不規(guī)則的，可以用圖模型表示。數(shù)據(jù)是自描述的、不規(guī)則的，可以用圖模型表示。XMLXML數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫、信息檢索及許多其他相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。據(jù)庫、信息檢索及許多其他相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。l2.2.支持傳感器數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持傳感器數(shù)據(jù)庫技術(shù) 傳感器數(shù)據(jù)庫必須利用系統(tǒng)中的所有傳感器，而且可以像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫那樣方便地管傳感器數(shù)據(jù)庫必須利用系統(tǒng)中的所有傳感器，而且可以像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫那樣方便地管理傳感器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；建立可以獲得和分配源數(shù)據(jù)的機(jī)制；建立可以根據(jù)傳感器網(wǎng)理傳感器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；建立可以獲得和分配源數(shù)據(jù)的機(jī)制；建立可以根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)整數(shù)據(jù)流的機(jī)制；可以方便地配置、安裝和重新啟動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)庫中的各個(gè)組件等。絡(luò)調(diào)整數(shù)據(jù)流的機(jī)制；可以方便地配置、安裝和重新啟動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)庫中的各個(gè)組件等。傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地應(yīng)用于監(jiān)測和監(jiān)控。傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地應(yīng)用于監(jiān)測和監(jiān)控。l3.3.支持語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與關(guān)系模型相比，新型數(shù)據(jù)庫提出全新的數(shù)據(jù)構(gòu)造器和數(shù)據(jù)處理原語，以表達(dá)復(fù)雜與關(guān)系模型相比，新型數(shù)據(jù)庫提出全新的數(shù)據(jù)構(gòu)造器和數(shù)據(jù)處理原語，以表達(dá)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和豐富的語義。比較有代表的數(shù)據(jù)模型有函數(shù)數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)和豐富的語義。比較有代表的數(shù)據(jù)模型有函數(shù)數(shù)據(jù)模型(FDM)(FDM)、語義數(shù)據(jù)模型、語義數(shù)據(jù)模型(SDM)(SDM)、RM/TRM/T模型等，這些模型統(tǒng)稱為語義數(shù)據(jù)模型。語義數(shù)據(jù)模型引入豐富的語義關(guān)聯(lián)，模型等，這些模型統(tǒng)稱為語義數(shù)據(jù)模型。語義數(shù)據(jù)模型引入豐富的語義關(guān)聯(lián)，能更自然、更恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)客觀世界中實(shí)體間的聯(lián)系。語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與多種結(jié)構(gòu)構(gòu)造器相能更自然、更恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)客觀世界中實(shí)體間的聯(lián)系。語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與多種結(jié)構(gòu)構(gòu)造器相結(jié)合，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)表達(dá)能力。結(jié)合，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)表達(dá)能力。2022/10/1112.2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展趨勢現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展與現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展與InternetInternet和信息檢索的融合，共同為當(dāng)前信息社會(huì)中的關(guān)注點(diǎn)，諸如和信息檢索的融合，共同為當(dāng)前信息社會(huì)中的關(guān)注點(diǎn)，諸如WebWeb數(shù)據(jù)提取與信息檢索、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、海量數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域做出了數(shù)據(jù)提取與信息檢索、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、海量數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，這三者推動(dòng)著數(shù)據(jù)庫技突出貢獻(xiàn)。數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，這三者推動(dòng)著數(shù)據(jù)庫技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。l1.1.面向?qū)ο蟮年P(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)面向?qū)ο蟮年P(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)l2.2.支持各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支持各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用l3.3.智能化集成化方向擴(kuò)展智能化集成化方向擴(kuò)展l4.4.與云計(jì)算的融合與云計(jì)算的融合主要內(nèi)容12.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 12.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢12.3 新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)12.3 新一代數(shù)據(jù)技術(shù)2022/10/11(1)在數(shù)據(jù)模型、查詢語言、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等各層上都集在數(shù)據(jù)模型、查詢語言、事務(wù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等各層上都集成了新技術(shù)、新工具與新機(jī)制的有：成了新技術(shù)、新工具與新機(jī)制的有：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)、實(shí)時(shí)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。(2)在體系結(jié)構(gòu)方面集成了新技術(shù)的有：在體系結(jié)構(gòu)方面集成了新技術(shù)的有：主存數(shù)據(jù)庫技術(shù)、并行主存數(shù)據(jù)庫技術(shù)、并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。(3)增強(qiáng)了系統(tǒng)對應(yīng)用的支持能力的有：增強(qiáng)了系統(tǒng)對應(yīng)用的支持能力的有：工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計(jì)工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、知識(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和多媒體數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、知識(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)。技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦驍?shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等相互滲透、相互結(jié)合，衍生了新一代設(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等相互滲透、相互結(jié)合，衍生了新一代的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。12.3.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫2022/10/11 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL語言是一種語言是一種非過程化的面向集合非過程化的面向集合的語言，的語言，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言是高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言是過程化的、面向單個(gè)數(shù)據(jù)過程化的、面向單個(gè)數(shù)據(jù)的語言，導(dǎo)致應(yīng)的語言，導(dǎo)致應(yīng)用程序語言與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)類型支持的不一致問題，用程序語言與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)類型支持的不一致問題，稱為稱為阻抗失配阻抗失配。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫解決了阻抗失配，強(qiáng)調(diào)高級(jí)程。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫解決了阻抗失配，強(qiáng)調(diào)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言與數(shù)據(jù)庫的序設(shè)計(jì)語言與數(shù)據(jù)庫的無縫連接無縫連接。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是模型是用面向?qū)ο笥^點(diǎn)用面向?qū)ο笥^點(diǎn)來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的邏輯組織、對來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的邏輯組織、對象間限制、聯(lián)系等的模型。一個(gè)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)象間限制、聯(lián)系等的模型。一個(gè)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)持久的、可共享的對象庫的存儲(chǔ)和管理者；而一個(gè)對象庫是持久的、可共享的對象庫的存儲(chǔ)和管理者；而一個(gè)對象庫是由一個(gè)面向?qū)ο竽Ｐ退x的對象的集合體。由一個(gè)面向?qū)ο竽Ｐ退x的對象的集合體。12.3.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫2022/10/11面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)沿著三種途徑發(fā)展：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)沿著三種途徑發(fā)展：(1)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(OODBMS)以一種以一種面向?qū)ο笳Z言為基礎(chǔ)面向?qū)ο笳Z言為基礎(chǔ)，增加數(shù)據(jù)庫的功能，主要支持持久對象和實(shí)，增加數(shù)據(jù)庫的功能，主要支持持久對象和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。利用類來描述復(fù)雜對象，利用封裝方法來模擬對象行為，利現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。利用類來描述復(fù)雜對象，利用封裝方法來模擬對象行為，利用繼承性來實(shí)現(xiàn)對象的結(jié)構(gòu)和方法的重用。但是這種純粹的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)用繼承性來實(shí)現(xiàn)對象的結(jié)構(gòu)和方法的重用。但是這種純粹的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不能支持庫管理系統(tǒng)不能支持SQLSQL語言，不能和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫結(jié)合起來，在擴(kuò)展性和語言，不能和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫結(jié)合起來，在擴(kuò)展性和通用性方面受到限制。通用性方面受到限制。(2)對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(ORDBMS)既支持既支持SQLSQL語句，也支持面向?qū)ο蠹夹g(shù)語句，也支持面向?qū)ο蠹夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和面向?qū)ο?，?shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的完美結(jié)合。全球的數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)商爭相研發(fā)這種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的完美結(jié)合。全球的數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)商爭相研發(fā)這種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)商競爭的一個(gè)焦點(diǎn)是如何在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中加入面向?qū)ο蠹夹g(shù)。生產(chǎn)商競爭的一個(gè)焦點(diǎn)是如何在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中加入面向?qū)ο蠹夹g(shù)。(3)對象關(guān)系映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對象關(guān)系映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(ORMDBMS)在對象層和關(guān)系層之間在對象層和關(guān)系層之間建立一個(gè)映射層，建立一個(gè)映射層，使得數(shù)據(jù)源中的關(guān)系數(shù)據(jù)能夠進(jìn)使得數(shù)據(jù)源中的關(guān)系數(shù)據(jù)能夠進(jìn)入對象領(lǐng)域，并且作為對象供上層應(yīng)用使用。入對象領(lǐng)域，并且作為對象供上層應(yīng)用使用。12.3.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫2022/10/11面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：下優(yōu)點(diǎn)：(1)能有效地表達(dá)客觀世界和有效地查詢信息。能有效地表達(dá)客觀世界和有效地查詢信息。面向?qū)ο蠓椒ňC合了在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中發(fā)展的全部工程原理、系統(tǒng)分面向?qū)ο蠓椒ňC合了在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中發(fā)展的全部工程原理、系統(tǒng)分析、軟件工程和專家系統(tǒng)領(lǐng)域的內(nèi)容。面向?qū)ο蟮姆椒ǚ弦话闳宋?、軟件工程和專家系統(tǒng)領(lǐng)域的內(nèi)容。面向?qū)ο蟮姆椒ǚ弦话闳说乃季S規(guī)律、即將現(xiàn)實(shí)世界分解成明確的對象，這些對象具有屬性的思維規(guī)律、即將現(xiàn)實(shí)世界分解成明確的對象，這些對象具有屬性和行為。和行為。(2)可維護(hù)性好?？删S護(hù)性好。在耦合性和內(nèi)聚性方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的性能尤為突出。這使得在耦合性和內(nèi)聚性方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的性能尤為突出。這使得數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者可在盡可少影響現(xiàn)存代碼和數(shù)據(jù)的條件下修改數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者可在盡可少影響現(xiàn)存代碼和數(shù)據(jù)的條件下修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。這種先進(jìn)的耦合性和內(nèi)聚性也簡化了在異構(gòu)硬件平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)上結(jié)構(gòu)。這種先進(jìn)的耦合性和內(nèi)聚性也簡化了在異構(gòu)硬件平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)上的分布式數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行。的分布式數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行。(3)能很好地解決阻抗失配問題。能很好地解決阻抗失配問題。12.3.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫2022/10/11面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)有以下問題需要解決：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)有以下問題需要解決：(1)技術(shù)還不成熟。技術(shù)還不成熟。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的根本缺點(diǎn)是這項(xiàng)技術(shù)還不成熟，鮮為人知。與許多新面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的根本缺點(diǎn)是這項(xiàng)技術(shù)還不成熟，鮮為人知。與許多新技術(shù)一樣，技術(shù)一樣，風(fēng)險(xiǎn)就在于應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)就在于應(yīng)用。OODBMSOODBMS如今還存在著標(biāo)準(zhǔn)化問題，由于缺乏標(biāo)如今還存在著標(biāo)準(zhǔn)化問題，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，許多不同的準(zhǔn)化，許多不同的OODBMSOODBMS之間不能通用。此外，是否修改之間不能通用。此外，是否修改SQLSQL以適應(yīng)面向?qū)σ赃m應(yīng)面向?qū)ο蟮某绦颍€是用新的對象查詢語言來代替它，目前還沒有解決，這些因素象的程序，還是用新的對象查詢語言來代替它，目前還沒有解決，這些因素表明隨著標(biāo)準(zhǔn)化的出現(xiàn)，表明隨著標(biāo)準(zhǔn)化的出現(xiàn)，OODBMSOODBMS還會(huì)變化。還會(huì)變化。(2)面向?qū)ο蠹夹g(shù)需要一定的訓(xùn)練時(shí)間面向?qū)ο蠹夹g(shù)需要一定的訓(xùn)練時(shí)間人們還需要學(xué)習(xí)一套新的開發(fā)方法使之與現(xiàn)有技術(shù)人們還需要學(xué)習(xí)一套新的開發(fā)方法使之與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合相結(jié)合。此外，面向?qū)ο?。此外，面向?qū)ο笙到y(tǒng)開發(fā)的有關(guān)原理才剛開始具有雛形，還需一段時(shí)間在可靠性、成本等方系統(tǒng)開發(fā)的有關(guān)原理才剛開始具有雛形，還需一段時(shí)間在可靠性、成本等方面令人可接受。面令人可接受。(3)理論還需完善。理論還需完善。需要設(shè)計(jì)出需要設(shè)計(jì)出堅(jiān)實(shí)的演算或理論方法堅(jiān)實(shí)的演算或理論方法來支持來支持OODBMSOODBMS的產(chǎn)品。此外，既不存在一的產(chǎn)品。此外，既不存在一套數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法學(xué)，也沒有關(guān)于面向?qū)ο蠓治龅囊惶浊逦母拍钅Ｐ?，怎套?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法學(xué)，也沒有關(guān)于面向?qū)ο蠓治龅囊惶浊逦母拍钅Ｐ?，怎樣設(shè)計(jì)獨(dú)立于物理存儲(chǔ)的信息還不明確。樣設(shè)計(jì)獨(dú)立于物理存儲(chǔ)的信息還不明確。12.3.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫2022/10/11 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)能反映現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，但是它僅僅能體傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)能反映現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，但是它僅僅能體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)，只反應(yīng)了一個(gè)對象在某一個(gè)時(shí)刻的，只反應(yīng)了一個(gè)對象在某一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，不聯(lián)系其過去和未來。對于許多應(yīng)用系統(tǒng)來說，只保存當(dāng)前狀態(tài)，不聯(lián)系其過去和未來。對于許多應(yīng)用系統(tǒng)來說，只保存當(dāng)前狀態(tài)是不夠的，例如銀行系統(tǒng)、人事系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)等等，它們都狀態(tài)是不夠的，例如銀行系統(tǒng)、人事系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)等等，它們都需要著力維護(hù)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)信息。需要顯式表示和管理與時(shí)間相需要著力維護(hù)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)信息。需要顯式表示和管理與時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)就是時(shí)態(tài)信息。關(guān)的數(shù)據(jù)就是時(shí)態(tài)信息。時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫是內(nèi)建時(shí)間特性的數(shù)據(jù)庫。描述現(xiàn)實(shí)世界的帶有時(shí)是內(nèi)建時(shí)間特性的數(shù)據(jù)庫。描述現(xiàn)實(shí)世界的帶有時(shí)間屬性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，特別是以時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)為關(guān)鍵特征的系統(tǒng)通常稱間屬性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，特別是以時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)為關(guān)鍵特征的系統(tǒng)通常稱為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，例如金融方面的會(huì)計(jì)、銀行系統(tǒng)；檔案管理方為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，例如金融方面的會(huì)計(jì)、銀行系統(tǒng)；檔案管理方面的人事檔案、醫(yī)療記錄系統(tǒng)；行程安排中的飛機(jī)、火車、旅店等面的人事檔案、醫(yī)療記錄系統(tǒng)；行程安排中的飛機(jī)、火車、旅店等項(xiàng)目的信息系統(tǒng)；科學(xué)應(yīng)用方面氣候、地理系統(tǒng)等都是時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目的信息系統(tǒng)；科學(xué)應(yīng)用方面氣候、地理系統(tǒng)等都是時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)。12.3.2 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫2022/10/111.時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫的分類：時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫的分類：(1)快照數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫(Snapshot Database)以在特定時(shí)刻瞬間快照建立模以在特定時(shí)刻瞬間快照建立模型。現(xiàn)實(shí)世界是變化的，快照數(shù)據(jù)庫可以反映其某一個(gè)瞬間的情型?，F(xiàn)實(shí)世界是變化的，快照數(shù)據(jù)庫可以反映其某一個(gè)瞬間的情況。快照數(shù)據(jù)庫無法表示屬性與時(shí)間的關(guān)系，沒有維護(hù)狀態(tài)變遷況?？煺諗?shù)據(jù)庫無法表示屬性與時(shí)間的關(guān)系，沒有維護(hù)狀態(tài)變遷的能力，只進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的查詢和更新，不能進(jìn)行以往歷的能力，只進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的查詢和更新，不能進(jìn)行以往歷史數(shù)據(jù)的查詢，而且隨著時(shí)間演進(jìn)，其更改的歷史數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，史數(shù)據(jù)的查詢，而且隨著時(shí)間演進(jìn)，其更改的歷史數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，也不能進(jìn)行含有時(shí)間因素的推理?？煺諗?shù)據(jù)庫實(shí)際上是一種非時(shí)也不能進(jìn)行含有時(shí)間因素的推理?？煺諗?shù)據(jù)庫實(shí)際上是一種非時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫，它反映數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài)，時(shí)間推移將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫狀態(tài)態(tài)數(shù)據(jù)庫，它反映數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài)，時(shí)間推移將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫狀態(tài)不斷改變，新狀態(tài)將覆蓋舊的狀態(tài)。不斷改變，新狀態(tài)將覆蓋舊的狀態(tài)。12.3.2 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫2022/10/11(2)回滾數(shù)據(jù)庫回滾數(shù)據(jù)庫回回滾滾數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫(Rollback Database)支支持持事事務(wù)務(wù)時(shí)時(shí)間間，它它按按事事務(wù)務(wù)時(shí)時(shí)間間進(jìn)進(jìn)行行編編址址，保保存存過過去去每每次次事事務(wù)務(wù)提提交交、狀狀態(tài)態(tài)演演變變之之前前的的狀狀態(tài)態(tài)?；鼗貪L滾數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫由由三三維維的的回回滾滾關(guān)關(guān)系系組組成成，在在屬屬性性維維和和元元組組維維的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上增增加加了了事事務(wù)務(wù)時(shí)時(shí)間間維維，因因此此可可看看作作是是一一個(gè)個(gè)按按時(shí)時(shí)間間編編址址的的瞬瞬象象序序列列。每每一一個(gè)個(gè)時(shí)間點(diǎn)都對應(yīng)于一個(gè)二維快照數(shù)據(jù)庫。時(shí)間點(diǎn)都對應(yīng)于一個(gè)二維快照數(shù)據(jù)庫。(3)歷史數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫考察特定時(shí)刻下現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)狀態(tài)，反應(yīng)了某一個(gè)快照數(shù)據(jù)庫考察特定時(shí)刻下現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)狀態(tài)，反應(yīng)了某一個(gè)瞬間的情況。歷史數(shù)據(jù)庫與快照數(shù)據(jù)庫的主要區(qū)別是支持有效時(shí)瞬間的情況。歷史數(shù)據(jù)庫與快照數(shù)據(jù)庫的主要區(qū)別是支持有效時(shí)間。在數(shù)據(jù)庫中添加對有效時(shí)間的支持后，成為歷史數(shù)據(jù)庫，大間。在數(shù)據(jù)庫中添加對有效時(shí)間的支持后，成為歷史數(shù)據(jù)庫，大大增加系統(tǒng)包含的信息量，方便人們對信息的處理。大增加系統(tǒng)包含的信息量，方便人們對信息的處理。12.3.2 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫2022/10/11(4)雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫各具優(yōu)點(diǎn)，因此，可以設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫各具優(yōu)點(diǎn)，因此，可以設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)庫，使它既支持事務(wù)時(shí)間又支持有效時(shí)間，這就是雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫，使它既支持事務(wù)時(shí)間又支持有效時(shí)間，這就是雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫庫(Bitemporal Database)。雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫集成了前三種類型數(shù)。雙時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫集成了前三種類型數(shù)據(jù)庫的基本功能特性，儲(chǔ)存了數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)實(shí)世界兩者發(fā)展的歷據(jù)庫的基本功能特性，儲(chǔ)存了數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)實(shí)世界兩者發(fā)展的歷史。史。12.3.2 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫2022/10/112.時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫的研究現(xiàn)狀時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫的研究現(xiàn)狀時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)運(yùn)算體系時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)運(yùn)算體系不完備不完備，沒有系統(tǒng)和有利的，沒有系統(tǒng)和有利的數(shù)學(xué)理論支持?jǐn)?shù)學(xué)理論支持。目。目前大部分時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)查詢語言是通過擴(kuò)展當(dāng)前的查詢語言如前大部分時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)查詢語言是通過擴(kuò)展當(dāng)前的查詢語言如SQL或或者者Quell，時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)查詢功能有限，時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)查詢功能有限，效率比較低效率比較低。由于種種原因，。由于種種原因，數(shù)據(jù)庫廠商難以下決心將時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)用于產(chǎn)品。數(shù)據(jù)庫廠商難以下決心將時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)用于產(chǎn)品。目前時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫研究雖取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，但是大多研究目前時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫研究雖取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，但是大多研究局限在局限在數(shù)據(jù)庫的時(shí)態(tài)屬性，而忽視了其他信息的時(shí)態(tài)屬性，例如知識(shí)庫數(shù)據(jù)庫的時(shí)態(tài)屬性，而忽視了其他信息的時(shí)態(tài)屬性，例如知識(shí)庫的時(shí)態(tài)特征和應(yīng)用。由于還沒有的時(shí)態(tài)特征和應(yīng)用。由于還沒有成熟的時(shí)態(tài)模型和軟件產(chǎn)品成熟的時(shí)態(tài)模型和軟件產(chǎn)品，大，大部分與時(shí)態(tài)相關(guān)的應(yīng)用，只是借鑒當(dāng)前一些時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)模型，在實(shí)部分與時(shí)態(tài)相關(guān)的應(yīng)用，只是借鑒當(dāng)前一些時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)模型，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中仍然只能采用傳統(tǒng)的技術(shù)，其時(shí)態(tài)部分的解釋是由應(yīng)用際實(shí)現(xiàn)中仍然只能采用傳統(tǒng)的技術(shù)，其時(shí)態(tài)部分的解釋是由應(yīng)用程序而非數(shù)據(jù)庫本身來進(jìn)行。程序而非數(shù)據(jù)庫本身來進(jìn)行。12.3.3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫2022/10/11 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(Active DataBase)是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，結(jié)合上，結(jié)合人工智能人工智能技術(shù)和技術(shù)和面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蠹夹g(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫新技技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫新技術(shù)。術(shù)。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫通常采用的方法是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中主動(dòng)數(shù)據(jù)庫通常采用的方法是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中嵌入嵌入ECA(Event-Condition-Action，即事件，即事件條件條件動(dòng)動(dòng)作作)規(guī)則規(guī)則，在某一事件發(fā)生時(shí)引發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)區(qū)檢測數(shù)，在某一事件發(fā)生時(shí)引發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)區(qū)檢測數(shù)據(jù)庫當(dāng)前狀態(tài)，看是否滿足設(shè)定的條件，若條件滿足，便據(jù)庫當(dāng)前狀態(tài)，看是否滿足設(shè)定的條件，若條件滿足，便發(fā)出規(guī)定動(dòng)作的執(zhí)行。發(fā)出規(guī)定動(dòng)作的執(zhí)行。12.3.3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫2022/10/111.主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的研究熱點(diǎn)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的研究熱點(diǎn)(1)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型和知識(shí)模型主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型和知識(shí)模型：如何擴(kuò)充系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫模型，：如何擴(kuò)充系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫模型，使之能描述、存儲(chǔ)、管理規(guī)則，適應(yīng)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的要求。使之能描述、存儲(chǔ)、管理規(guī)則，適應(yīng)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的要求。(2)執(zhí)行模型執(zhí)行模型：規(guī)則的處理和執(zhí)行方式，是對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)事務(wù)模：規(guī)則的處理和執(zhí)行方式，是對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)事務(wù)模型的發(fā)展和擴(kuò)充。型的發(fā)展和擴(kuò)充。(3)條件檢測條件檢測：主動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于條件復(fù)雜，：主動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于條件復(fù)雜，如何高效地對條件求值對提高系統(tǒng)效率有很大的影響。如何高效地對條件求值對提高系統(tǒng)效率有很大的影響。(4)事務(wù)調(diào)度事務(wù)調(diào)度：與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)調(diào)度不同，它不僅要滿足：與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)調(diào)度不同，它不僅要滿足并發(fā)環(huán)境下的可串行化要求，而且要滿足對事務(wù)時(shí)間方面的要求，并發(fā)環(huán)境下的可串行化要求，而且要滿足對事務(wù)時(shí)間方面的要求，研究對執(zhí)行時(shí)間估計(jì)的代價(jià)模型。研究對執(zhí)行時(shí)間估計(jì)的代價(jià)模型。(5)體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)：目前，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)大多是在傳統(tǒng)：目前，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)大多是在傳統(tǒng)DBMS基基礎(chǔ)上，擴(kuò)充事務(wù)管理部件和對象管理部件以支持執(zhí)行模型和知識(shí)模礎(chǔ)上，擴(kuò)充事務(wù)管理部件和對象管理部件以支持執(zhí)行模型和知識(shí)模型，并增加事件偵測部件、條件檢測部件和規(guī)則管理部件。型，并增加事件偵測部件、條件檢測部件和規(guī)則管理部件。(6)系統(tǒng)效率系統(tǒng)效率：主動(dòng)數(shù)據(jù)庫研究中的一個(gè)重要問題，是設(shè)計(jì)各種算法：主動(dòng)數(shù)據(jù)庫研究中的一個(gè)重要問題，是設(shè)計(jì)各種算法和選擇體系結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)主要考慮的設(shè)計(jì)目標(biāo)。和選擇體系結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)主要考慮的設(shè)計(jì)目標(biāo)。12.3.3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫2022/10/11主動(dòng)數(shù)據(jù)庫是相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的被動(dòng)性而言的，主動(dòng)數(shù)據(jù)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫是相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的被動(dòng)性而言的，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫有以下特點(diǎn)：庫相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫有以下特點(diǎn)：(1)具有具有ECA規(guī)則規(guī)則。在主動(dòng)數(shù)據(jù)庫中需要用戶定義后描述規(guī)則，系。在主動(dòng)數(shù)據(jù)庫中需要用戶定義后描述規(guī)則，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)機(jī)制。統(tǒng)根據(jù)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)機(jī)制。(2)具有實(shí)時(shí)性具有實(shí)時(shí)性。當(dāng)程序收到外部傳來的信息時(shí)，能夠馬上對其進(jìn)。當(dāng)程序收到外部傳來的信息時(shí)，能夠馬上對其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。行實(shí)時(shí)處理。(3)交互性交互性。提供了更加方便靈活的人機(jī)交互接口。提供了更加方便靈活的人機(jī)交互接口。(4)“快照快照”功能功能。把系統(tǒng)的一些瞬時(shí)狀態(tài)能夠自動(dòng)地進(jìn)行記錄或者。把系統(tǒng)的一些瞬時(shí)狀態(tài)能夠自動(dòng)地進(jìn)行記錄或者是輸出，這種特性有助于日志的自動(dòng)建立。是輸出，這種特性有助于日志的自動(dòng)建立。(5)對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能的加強(qiáng)對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫功能的加強(qiáng)。“一致性一致性”和和“完整性完整性”等約束的等約束的檢查更加靈活，增強(qiáng)了多庫間的同步和通信功能。檢查更加靈活，增強(qiáng)了多庫間的同步和通信功能。12.3.3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫2022/10/11主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為一個(gè)正在發(fā)展的領(lǐng)域，目前還有一些技主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為一個(gè)正在發(fā)展的領(lǐng)域，目前還有一些技術(shù)問題亟待解決：術(shù)問題亟待解決：(1)具有局限性具有局限性。主動(dòng)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)還沒有形成一套完整的技術(shù)理論。主動(dòng)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)還沒有形成一套完整的技術(shù)理論和普遍認(rèn)可的技術(shù)方法。和普遍認(rèn)可的技術(shù)方法。(2)可移植性差可移植性差。各系統(tǒng)定義的語法和語義各不相同，不同系統(tǒng)間。各系統(tǒng)定義的語法和語義各不相同，不同系統(tǒng)間移植非常困難。移植非常困難。(3)安全性、可靠性的問題安全性、可靠性的問題。由于規(guī)則設(shè)計(jì)的方法和指導(dǎo)原則尚沒。由于規(guī)則設(shè)計(jì)的方法和指導(dǎo)原則尚沒有完善的理論，應(yīng)用主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)，很難確保實(shí)際運(yùn)行規(guī)則有完善的理論，應(yīng)用主動(dòng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)，很難確保實(shí)際運(yùn)行規(guī)則能完全遵循用戶的意愿。能完全遵循用戶的意愿。(4)性能不高性能不高。應(yīng)用程序中，事務(wù)程序與規(guī)則定義分離時(shí)，全局優(yōu)。應(yīng)用程序中，事務(wù)程序與規(guī)則定義分離時(shí)，全局優(yōu)化難以進(jìn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，需要進(jìn)一步優(yōu)化。化難以進(jìn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，需要進(jìn)一步優(yōu)化。(5)缺乏相應(yīng)的開發(fā)和調(diào)試工具的支持缺乏相應(yīng)的開發(fā)和調(diào)試工具的支持。12.3.4 主存數(shù)據(jù)庫2022/10/11 近年來，內(nèi)存容量不斷提高，價(jià)格不斷下跌，操作系統(tǒng)已經(jīng)可近年來，內(nèi)存容量不斷提高，價(jià)格不斷下跌，操作系統(tǒng)已經(jīng)可以支持更大的地址空間，同時(shí)對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力要求日益以支持更大的地址空間，同時(shí)對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力要求日益提高，提高，充分利用內(nèi)存技術(shù)提升數(shù)據(jù)庫性能成為一個(gè)熱點(diǎn)充分利用內(nèi)存技術(shù)提升數(shù)據(jù)庫性能成為一個(gè)熱點(diǎn)。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，目前主要有兩種方法來使用大量的內(nèi)存。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，目前主要有兩種方法來使用大量的內(nèi)存。一種是在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，一種是在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，增大緩沖池增大緩沖池，將一個(gè)事務(wù)所涉及的數(shù)，將一個(gè)事務(wù)所涉及的數(shù)據(jù)都放在緩沖池中，組織成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行查詢和更新處理，據(jù)都放在緩沖池中，組織成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行查詢和更新處理，也就是常說的共享內(nèi)存技術(shù)，這種方法優(yōu)化的主要目標(biāo)是最小化磁也就是常說的共享內(nèi)存技術(shù)，這種方法優(yōu)化的主要目標(biāo)是最小化磁盤訪問。盤訪問。另一種就是另一種就是主存數(shù)據(jù)庫主存數(shù)據(jù)庫(MMDB(MMDB：Main Memory DatabaseMain Memory Database，也叫內(nèi)，也叫內(nèi)存數(shù)據(jù)庫存數(shù)據(jù)庫)技術(shù)，就是重新設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對查詢處理、技術(shù)，就是重新設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對查詢處理、并發(fā)控制與恢復(fù)的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以更有效地使用并發(fā)控制與恢復(fù)的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以更有效地使用CPUCPU周期和內(nèi)存，這種技術(shù)近乎把整個(gè)數(shù)據(jù)庫放進(jìn)內(nèi)存中，因而會(huì)產(chǎn)周期和內(nèi)存，這種技術(shù)近乎把整個(gè)數(shù)據(jù)庫放進(jìn)內(nèi)存中，因而會(huì)產(chǎn)生一些根本性的變化。生一些根本性的變化。1.主存數(shù)據(jù)庫簡介主存數(shù)據(jù)庫簡介12.3.4 主存數(shù)據(jù)庫2022/10/11 主存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來的優(yōu)越性能主存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來的優(yōu)越性能不僅僅在于不僅僅在于對內(nèi)存讀寫比對磁對內(nèi)存讀寫比對磁盤讀寫快，盤讀寫快，更重要的是更重要的是，從根本上拋棄了磁盤數(shù)據(jù)管理的許多傳統(tǒng)，從根本上拋棄了磁盤數(shù)據(jù)管理的許多傳統(tǒng)方式，基于全部數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中管理進(jìn)行了新的體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，方式，基于全部數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中管理進(jìn)行了新的體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且在數(shù)據(jù)緩存、快速算法、并行操作方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，并且在數(shù)據(jù)緩存、快速算法、并行操作方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，從而使數(shù)據(jù)處理速度一般比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理速度快很多。從而使數(shù)據(jù)處理速度一般比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理速度快很多。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫內(nèi)存數(shù)據(jù)庫所處理的數(shù)據(jù)通常是所處理的數(shù)據(jù)通常是“短暫短暫”的，即有一定的有效時(shí)的，即有一定的有效時(shí)間，過時(shí)則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而當(dāng)前的決策推導(dǎo)變成無效。所以，間，過時(shí)則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而當(dāng)前的決策推導(dǎo)變成無效。所以，實(shí)際應(yīng)用中采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來處理實(shí)際應(yīng)用中采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來處理實(shí)時(shí)性強(qiáng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)邏輯處理數(shù)據(jù)。的業(yè)務(wù)邏輯處理數(shù)據(jù)。而而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫旨在處理旨在處理永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，其性能目標(biāo)是高的系統(tǒng)，其性能目標(biāo)是高的系統(tǒng)吞吐量和低的代價(jià)，吞吐量和低的代價(jià)，處理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性就考慮得相對少一些。實(shí)際處理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性就考慮得相對少一些。實(shí)際應(yīng)用中利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫這一特性存放相對實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)。應(yīng)用中利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫這一特性存放相對實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)。2.主存數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)主存數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)12.3.4 主存數(shù)據(jù)庫2022/10/113.常見主存數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品常見主存數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品(1)Oracle TimesTenOracle TimesTen是是Oracle從從TimesTen公司收購的一個(gè)內(nèi)公司收購的一個(gè)內(nèi)存優(yōu)化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它為應(yīng)用程序提供了實(shí)時(shí)企業(yè)和行業(yè)存優(yōu)化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它為應(yīng)用程序提供了實(shí)時(shí)企業(yè)和行業(yè)所需的即時(shí)響應(yīng)性和非常高的吞吐量。所需的即時(shí)響應(yīng)性和非常高的吞吐量。(2)AltibaseAltibase是一個(gè)在事務(wù)優(yōu)先的環(huán)境中提供高性能和高可用性是一個(gè)在事務(wù)優(yōu)先的環(huán)境中提供高性能和高可用性的軟件解決方案。的軟件解決方案。(3)eXtremeDBeXtremeDB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是McObject公司的一款特別為實(shí)時(shí)公司的一款特別為實(shí)時(shí)與嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫，只有與嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫，只有 50K到到130K的開銷，速度達(dá)到微秒級(jí)。的開銷，速度達(dá)到微秒級(jí)。12.3.5 并行數(shù)據(jù)庫2022/10/11 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Parallel Database System)是新一代高性是新一代高性能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是在能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是在MPP和集群并行計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)上建立的和集群并行計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)起源于并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)起源于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代的數(shù)據(jù)庫機(jī)年代的數(shù)據(jù)庫機(jī)(Database(Database Machine)Machine)研究，研究的內(nèi)容主要集中在關(guān)系代數(shù)操作的并行化和實(shí)現(xiàn)關(guān)研究，研究的內(nèi)容主要集中在關(guān)系代數(shù)操作的并行化和實(shí)現(xiàn)關(guān)系操作的專用硬件設(shè)計(jì)上，希望通過硬件實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作的某些功系操作的專用硬件設(shè)計(jì)上，希望通過硬件實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作的某些功能，該研究以失敗而告終。能，該研究以失敗而告終。80 80年代后期，并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究方向逐步轉(zhuǎn)到了通用并行機(jī)年代后期，并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究方向逐步轉(zhuǎn)到了通用并行機(jī)方面，研究的重點(diǎn)是并行數(shù)據(jù)庫的物理組織、操作算法、優(yōu)化和調(diào)度策方面，研究的重點(diǎn)是并行數(shù)據(jù)庫的物理組織、操作算法、優(yōu)化和調(diào)度策略。略。從從9090年代至今，隨著處理器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，年代至今，隨著處理器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究上升到一個(gè)新的水平，研究的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究上升到一個(gè)新的水平，研究的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)操作的時(shí)間并行性和空間并行性上。操作的時(shí)間并行性和空間并行性上。1.并行數(shù)據(jù)庫簡介并行數(shù)據(jù)庫簡介12.3.5 并行數(shù)據(jù)庫2022/10/11 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標(biāo)是高性能并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標(biāo)是高性能(High Performance)和高可和高可用性用性(High Availability)，通過多個(gè)處理節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行數(shù)據(jù)庫任務(wù)，通過多個(gè)處理節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行數(shù)據(jù)庫任務(wù)，提高整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能和可用性。提高整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能和可用性。性能指標(biāo)關(guān)注的是并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的處理能力，具體的表現(xiàn)可以性能指標(biāo)關(guān)注的是并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的處理能力，具體的表現(xiàn)可以統(tǒng)一總結(jié)為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)處理事務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高統(tǒng)一總結(jié)為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)處理事務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高性能可以從兩方面理解，一方面是速度提升性能可以從兩方面理解，一方面是速度提升(Speed Up)(Speed Up)，另一方面，另一方面是范圍提升是范圍提升(Scale Up)(Scale Up)?？捎眯灾笜?biāo)關(guān)注的是并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的健壯性，也就是當(dāng)并行處可用性指標(biāo)關(guān)注的是并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的健壯性，也就是當(dāng)并行處理節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)部分失效或完全失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)理節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)部分失效或完全失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)對外持續(xù)響應(yīng)的能力。對外持續(xù)響應(yīng)的能力。2.并行數(shù)據(jù)庫性能指標(biāo)并行數(shù)據(jù)庫性能指標(biāo)12.3.5 并行數(shù)據(jù)庫2022/10/11(1)并行體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。并行體系結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。(2)并行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。并行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。(3)處理節(jié)點(diǎn)間通訊機(jī)制的研究。處理節(jié)點(diǎn)間通訊機(jī)制的研究。(4)并行操作算法。并行操作算法。(5)并行操作的優(yōu)化和同步。并行操作的優(yōu)化和同步。(6)并行數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的加載和再組織技術(shù)。并行數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的加載和再組織技術(shù)。3.并行數(shù)據(jù)庫存在問題并行數(shù)據(jù)庫存在問題12.3.6 分布式數(shù)據(jù)庫2022/10/11 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Distributed DataBase System，簡稱，簡稱DDBS)是在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，是數(shù)據(jù)庫技術(shù)是在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有兩種：分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有兩種：一種是物理上分布但邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫。這種分布式數(shù)據(jù)庫只一種是物理上分布但邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫。這種分布式數(shù)據(jù)庫只適宜用途比較單一的、規(guī)模不大的單位或部門。適宜用途比較單一的、規(guī)模不大的單位或部門。另一種分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在物理上和邏輯上都是分布的，也就是另一種分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在物理上和邏輯上都是分布的，也就是所謂聯(lián)邦式分布數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于組成聯(lián)邦的各個(gè)子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相所謂聯(lián)邦式分布數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于組成聯(lián)邦的各個(gè)子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相對對“自治自治”，這種系統(tǒng)可以容納多種不同用途的、差異較大的數(shù)據(jù)，這種系統(tǒng)可以容納多種不同用途的、差異較大的數(shù)據(jù)庫，比較適宜于大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)庫的集成。庫，比較適宜于大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)庫的集成。1.分布式數(shù)據(jù)庫概述分布式數(shù)據(jù)庫概述12.3.6 分布式數(shù)據(jù)庫2022/10/11(1)同構(gòu)同質(zhì)型同構(gòu)同質(zhì)型DDBS。各個(gè)場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型。各個(gè)場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型(譬如都是關(guān)系型譬如都是關(guān)系型)，并且是同一型號(hào)的，并且是同一型號(hào)的DBMS。(2)同構(gòu)異質(zhì)型同構(gòu)異質(zhì)型DDBS。各個(gè)場地采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，。各個(gè)場地采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但是但是DBMS的型號(hào)不同，譬如的型號(hào)不同，譬如DB2、ORACLE、SYBASE、SQL Server等。等。(3)異構(gòu)型異構(gòu)型DDBS。各個(gè)場地的數(shù)據(jù)模型的型號(hào)不同，甚至類。各個(gè)場地的數(shù)據(jù)模型的型號(hào)不同，甚至類型也不同。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)問題已型也不同。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)問題已經(jīng)得到較好的解決，此時(shí)依靠異構(gòu)型經(jīng)得到較好的解決，此時(shí)依靠異構(gòu)型DDBS就能存取全網(wǎng)中各就能存取全網(wǎng)中各種異構(gòu)局部庫中的數(shù)據(jù)。種異構(gòu)局部庫中的數(shù)據(jù)。2.分布式數(shù)據(jù)庫分類分布式數(shù)據(jù)庫分類12.3.6 分布式數(shù)據(jù)庫2022/10/11(1)更適合分布式的管理與控制更適合分布式的管理與控制(2)具有靈活的體系結(jié)構(gòu)具有靈活的體系結(jié)構(gòu)(3)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠性高、可用性好系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠性高、可用性好(4)在一定條件下響應(yīng)速度加快在一定條件下響應(yīng)速度加快(5)可擴(kuò)展性好、易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)可擴(kuò)展性好、易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)3.分布式數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)12.3.7 空間數(shù)據(jù)庫 空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)是是用用于于表表示示空空間間物物體體的的位位置置、形形狀狀、大大小小和和分分布布特特征征等等諸諸方方面面信信息息的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，適適用用于于描描述述所所有有二二維維、三三維維和和多多維維分分布的、關(guān)于區(qū)域的現(xiàn)象。布的、關(guān)于區(qū)域的現(xiàn)象?？湛臻g間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是不不僅僅包包括括物物體體本本身身的的空空間間位位置置及及狀狀態(tài)態(tài)信信息息，還還包包括括表表示示物物體體的的空空間間關(guān)關(guān)系系(即即拓拓?fù)鋼潢P(guān)關(guān)系系)的的信信息息。屬屬性性數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)為為非非空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，用用于于描描述述空空間間物物體體的的性性質(zhì)質(zhì)，對對空空間間物物體體進(jìn)進(jìn)行行語語義義定義。定義?？湛臻g間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫(Spatial(Spatial DataBase DataBase System)System)是是描描述述、存存儲(chǔ)儲(chǔ)和和處處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。12.3.7 空間數(shù)據(jù)庫2022/10/11 空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫是是隨隨著著地地理理信信息息系系統(tǒng)統(tǒng)(Geographic(Geographic Information Information System)System)的的開開發(fā)發(fā)和和應(yīng)應(yīng)用用而而發(fā)發(fā)展展起起來來的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫新新技技術(shù)術(shù)。目目前前，空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫系系統(tǒng)統(tǒng)不不是是獨(dú)獨(dú)立立存存在在的的系系統(tǒng)統(tǒng)，它它和和應(yīng)應(yīng)用用緊緊密密結(jié)結(jié)合合，大大多多數(shù)數(shù)作作為為地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心的形式出現(xiàn)。地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心的形式出現(xiàn)?？湛臻g間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫的的研研究究始始于于2020世世紀(jì)紀(jì)7070年年代代的的地地圖圖制制圖圖與與遙遙感感圖圖像像處處理理領(lǐng)領(lǐng)域域，其其目目的的是是為為了了有有效效地地利利用用衛(wèi)衛(wèi)星星遙遙感感資資源源迅迅速速繪繪制制出出各各種種經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)專專題題地地圖圖。由由于于傳傳統(tǒng)統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫在在空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的表表示示、存存儲(chǔ)儲(chǔ)、管管理理和和檢檢索索上上存存在在許許多多缺缺陷陷，從從而而形形成成了了空空間間數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫這這一一新新的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫研研究究領(lǐng)領(lǐng)域域，它它涉涉及及計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)科科學(xué)學(xué)、地地理理學(xué)學(xué)、地地圖圖制制圖圖學(xué)學(xué)、攝攝影影測測量與遙感、圖像處理等多個(gè)學(xué)科。量與遙感、圖像處理等多個(gè)學(xué)科。12.3.8 知識(shí)數(shù)據(jù)庫2022/10/11 知知識(shí)識(shí)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫是是用用于于知知識(shí)識(shí)管管理理的的一一種種特特殊殊的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫，以以便便于于有有關(guān)關(guān)領(lǐng)領(lǐng)域域知知識(shí)識(shí)的的采采集集、整整理理以以及及提提取取。知知識(shí)識(shí)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫中中的的知知識(shí)識(shí)源源于于領(lǐng)領(lǐng)域域?qū)＜壹?，它它是是求求解解問問題題所所需需領(lǐng)領(lǐng)域域知知識(shí)識(shí)的的集集合合，包包括括基基本本事事實(shí)實(shí)、規(guī)規(guī)則和其他有關(guān)信息。則和其他有關(guān)信息。知知識(shí)識(shí)庫庫，又又稱稱為為智智能能數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫或或人人工工智智能能數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫。知知識(shí)識(shí)庫庫的的概概念念來來自自兩兩個(gè)個(gè)不不同同的的領(lǐng)領(lǐng)域域，一一個(gè)個(gè)是是人人工工智智能能及及其其分分支支知知識(shí)識(shí)工工程程領(lǐng)領(lǐng)域域，另另一一個(gè)個(gè)是是傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫領(lǐng)領(lǐng)域域。人人工工智智能能(AI)(AI)和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫(DB)(DB)兩項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，促成了知識(shí)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展。兩項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，促成了知識(shí)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展。12.3.8 知識(shí)數(shù)據(jù)庫2022/10/11 知知識(shí)識(shí)庫庫使使基基于于知知識(shí)識(shí)的的系系統(tǒng)統(tǒng)(或或?qū)＜壹蚁迪到y(tǒng)統(tǒng))具具有有智智能能性性。并并不不是是所所有有具具有有智智能能的的程程序序都都擁擁有有知知識(shí)識(shí)庫庫，只只有有基基于于知知識(shí)識(shí)的的系系統(tǒng)統(tǒng)才才擁擁有有知知識(shí)識(shí)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫。基基于于知知識(shí)識(shí)的的系系統(tǒng)統(tǒng)則則將將應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域的的問問題題求求解解知知識(shí)識(shí)顯顯式式地地表表達(dá)達(dá)，并并單單獨(dú)獨(dú)地地組組成成一一個(gè)個(gè)相相對對獨(dú)獨(dú)立立的的程程序序?qū)崒?shí)體體。它它的的優(yōu)優(yōu)越越性性有有以下幾點(diǎn)：以下幾點(diǎn)：(1)(1)可在較低價(jià)格下構(gòu)造較大的知識(shí)數(shù)據(jù)庫?？稍谳^低價(jià)格下構(gòu)造較大的知識(shí)數(shù)據(jù)庫。(2)(2)不不同同層層次次或或不不同