数据库管理系统的功能与组成

当我们收集并抽取一个应用所需要的大量数据之后, 如何科学地组织这些数据, 并将其存储在数据库中, 高效地处理这些数据, 我们需要一个软件系统, 即数据库管理系统 (简称DBMS) 。

但是, 什么是数据库管理系统呢?

数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件, 是用于建立、使用和维护数据库。它对数据库进行统一的管理和控制, 以保证数据库的安全性和完整性。用户通过d b m s访问数据库中的数据, 数据库管理员也通过d b m s进行数据库的维护工作。它提供多种功能, 可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立, 修改和询问数据库。它使用户能方便地定义和操纵数据, 维护数据的安全性和完整性, 以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。数据库管理系统就是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。

由于不同数据库管理系统要求的硬件资源、软件环境是不同的, 因此其功能与性能也存在差异。但是一般来说, 数据库管理系统的功能主要包括以下6个方面。

1 数据库的定义功能

数据库管理系统提供数据库模式定义语言 (D D L) 定义数据库的结构、包括外模式、内模式及其相互之间的映象, 定义数据的完整性约束、保密限制等约束条件。定义工作是由DBA完成的。因此在数据库管理系统中包括数数据库模式定义语言D D L据库模式定义语言D D L的编译程序, 它把用数据库模式定义语言 (D D L) 编写的各种源模式编译成相应的目标模式。这些目标模式是对数据库的描述, 而不是数据本身, 它们是数据库的框架 (即结构) , 并被保存在数据字典中, 供以后进行数据操纵或数据控制时查阅使用。

2 数据库操纵功能

数据库管理系统提供数据操纵语言 (D M L) 实现对数据库的操作。基本的数据操作有四种:检索、插入、删除和修改。D M L有两类, 一类是嵌入在宿主语言中使用, 例如嵌入在COBOL、FORTRAN、C等高级语言中, 这类D M L称为宿主型D M L。另一类是可以独立性交互使用的D M L, 称为自主型或自含型DML。因而数据库管理系统中必须包括D M L的编译程序或解释程序。

3 数据库运行控制功能

数据库管理系统对数据库的控制主要通过四个方面实现:数据安全性控制、数据完整性控制、多用户环境下的并发控制和数据库的恢复。

(1) 数据库安全性的控制是对数据库的一种保护。它的作用是防止被未授权的用户存取数据库中的数据。要想使用数据的用户, 首先必须向数据库管理系统标识自己, 然后系统确定他是否可以对指定的数据进行存取。防止被未授权的用户蓄谋或无意地修改数据是很重要的, 否则会导致数据完整性的破坏, 从而使企业蒙受巨大的损失。

(2) 数据完整性控制是数据库管理系统对数据库提供保护的另一个重要方面。完整性是数据的准确性和一致性的测度。当数据加入到数据库时, 对数据的合法性和一致性的检验将会提高数据的完整性程度。完整性控制的目的保持进入数据库中的存储数据的语义的正确性和有效性, 防止任何操作对数据造成违反其语义的改变。因此, 数据库管理系统都允许对数据库中各类数据定义若干语义完整性约束, 由数据库管理系统强制实行。

(3) 并发控制是数据库管理系统的第三类控制机制。数据库技术的一个优点是数据的共享性。但多应用程序同时对数据库进行操作可能会破坏数据的正确性:或者在数据库内存储了错误的数据, 或者用户读取了不正确的数据 (称为脏数据) 。并发控制机构能防止上述情况发生, 正确处理好多用户、多任务环境下的并发操作。

(4) 数据库的恢复机构是保护数据库的又一个重要方面。在数据库建立后运行中要不断地对数据库进行操作, 就可能会出现各种故障, 例如停电、软硬件各种错误、人为破坏等, 从而导致数据库损坏, 或者数据不正确了。此时数据库管理系统的恢复机构就有能力把数据库从被破坏的、不正确的状态, 恢复至以前某个正确的状态。为了保证恢复工作的正常进行, 系统要经常为数据库建立若干备份副本 (一般放在磁带上) 。

数据库管理系统的其它控制功能还有系统缓冲区的管理以及数据存储的某些自适应调节机制等。