【愚公系列】软考高级-架构设计师 051-数据库系统概述

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🚀前言

数据库系统是一种用于存储、管理、处理和检索数据的系统，它使得用户和应用程序可以以结构化的方式高效地组织、存储和管理大量信息。数据库系统主要由以下几个核心组成部分构成：

1. 数据库（Database）：一个数据库是一个组织化的数据集合，通常存储在电脑系统上。这些数据可以是各种形式的信息，如数值、文本、图像等。
2. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS 是一套软件，用来创建、管理和操作数据库，保证数据库的完整性、安全性和一致性。它提供了一个接口，用户和程序通过这个接口与数据库交互。
3. 数据库模式（Schema）：数据库的模式定义了数据库的结构和组织方式，包括表格、视图、索引等的定义。模式是在数据库中如何存储数据的蓝图。
4. 数据语言：用来定义和操纵数据的语言。最常见的例子是 SQL（结构化查询语言），它用于执行各种数据库操作，如查询、更新、数据插入和数据模式的修改等。

🔎1.功能

数据库系统的主要功能包括：

• 数据存储：提供一个系统来存储大量数据，这些数据可以高效地被存取和管理。
• 数据管理：确保数据的安全性、完整性和一致性。包括数据的备份与恢复、事务管理、并发控制等。
• 查询处理：允许用户和应用程序通过查询来检索数据，支持复杂的数据分析和报告。
• 数据安全：管理数据访问权限，防止未授权访问和保护数据不被滥用。

🔎2.类型

数据库系统可以分为几种类型：

• 关系型数据库系统（RDBMS）：基于关系模型，使用表格来组织数据。数据之间的关系通过表之间的链接表达。例如，Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server。
• 非关系型数据库系统（NoSQL）：适用于非结构化数据或需要水平扩展的场景。包括文档数据库、键值存储、图数据库等。例如，MongoDB, Redis, Neo4j。
• 对象数据库系统：存储对象数据，而不是数据表。这种类型的数据库直接支持对象导向编程语言的数据类型和结构。
• 分布式数据库系统：数据分布在多个网络节点上，支持数据的高可用性和可扩展性。

数据库系统是现代信息技术中不可或缺的组成部分，几乎所有的应用程序，无论是金融、电子商务、教育还是政府部门，都依赖于数据库系统来存储和处理数据。

🚀一、数据库系统概述

🔎1.相关概念

🦋1.1 数据

• 定义：数据是指数据库中存储的基本对象，用符号记录事物的各种属性和特征。
• 分类：数据根据不同的形式可以分为多种类型：
  • 文本：例如文本文字和文章
  • 图形：例如矢量图和绘图文件
  • 图像：例如照片和位图
  • 音频：例如音乐和声音记录
  • 视频：例如电影和视频片段

🦋1.2 数据库（DB）

• 定义：数据库是一个在计算机中长期存储的大量数据集合，这些数据经过有组织的设计和存储，并能够被多个用户共享使用。

🦋1.3 数据库的基本特征

1. 数据模型：数据按照特定的数据模型进行组织、描述和存储。
2. 共享性：数据库中的数据能够被多个用户和应用程序共享使用。
3. 低冗余度：通过合理的设计，尽可能减少重复的数据，优化存储空间。
4. 数据独立性：数据独立于具体的应用程序和系统，具有较高的独立性。
5. 易扩展：数据库具有良好的扩展性，可以随着数据量的增加或业务需求的变化而调整和扩展。

数据库的这些特征使其成为现代信息系统的重要组成部分，为企业和组织提供了有效的数据存储和管理方案。

🔎2.DBS和DBMS

🦋2.1 数据库系统（DBS）

数据库系统是利用数据库技术实现的，用于有组织地、动态地存储大量相关数据，并支持多用户访问的计算机系统。它主要包括以下四个核心部分：

1. 数据库：
   • 定义：统一管理、长期存储在计算机内的，有组织的相关数据的集合。
   • 特点：数据持久化存储，结构化组织，易于访问和管理。
2. 硬件：
   • 包括：构成数据库系统的物理设备，如服务器、存储设备（硬盘、固态驱动器等）、网络设备等。
   • 作用：支持数据库的存储、运行和数据的安全备份。
3. 软件：
   • 包括：操作系统、数据库管理系统（DBMS）、及各种应用程序。
   • 功能：操作系统为数据库提供基础的运行环境，DBMS负责数据的管理和优化，应用程序实现对数据库的具体操作和功能实现。
4. 人员：
   • 包括：系统分析和数据库设计人员、应用程序员、最终用户、数据库管理员（DBA）。
   • 角色：设计人员和程序员负责系统的设计和开发，DBA负责数据库的日常管理和维护，最终用户则是数据库的实际使用者。

🦋2.2 数据库管理系统（DBMS）的功能

数据库管理系统提供了一系列功能，以支持高效和安全的数据管理：

1. 数据定义：
   • 功能：创建、修改和删除数据库中数据结构的定义（如数据表、索引、视图等）。
2. 数据库操作：
   • 功能：包括数据的查询、插入、更新和删除操作。
3. 数据库运行管理：
   • 功能：事务管理、并发控制、恢复机制和安全性控制，确保数据库的稳定运行和数据的一致性。
4. 数据的存储管理：
   • 功能：数据的物理存储管理，包括数据的存放位置、存储效率和数据访问速度的优化。
5. 数据库的建立和维护：
   • 功能：涵盖数据库的创建、配置、优化、备份和恢复工作。

通过这些组成部分和功能，数据库系统能够有效地管理企业或组织的大量数据，支持复杂的数据处理需求，并确保数据的安全和高效访问。

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