数据库(Database,DB)是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的相关数据集合。对大批量数据的存储和管理,数据库技术是非常有效的。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较低的数据冗余度、较高的数据独立性,并且可以为多个用户共享。

数据库管理系统(Database Management System,DBMS)是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件,主要完成数据定义、数据操纵、数据库的运行管理和数据库的维护等功能。

数据库应用系统是以数据库为核心的,在数据库管理系统的支持下完成一定的数据存储和管理功能的应用软件系统,数据库应用系统也称为数据库系统(Database System,DBS)。

数据管理技术的发展大体上经历了3个阶段:人工管理阶段、文件系统阶段和数据库阶段。

人工管理阶段大致发生于计算机诞生的前十年,它主要用于科学计算,数据处理都是批处理,数据由应用程序管理,运算得到的结果也不保存,所用的存储设备也只有磁带、纸袋和卡片。

相对于人工管理,文件系统是一大进步。而数据库技术的出现,是数据管理技术发展的又一次跨越。与文件系统相比,数据库技术是面向系统的,而文件系统则是面向应用的。所以形成了数据库系统两个鲜明的特点:

(1)数据库系统的数据冗余度低,数据共享度高

由于数据库系统是从整体角度上看待和描述数据,所以数据库中同样的数据不会多次出现,从而降低了数据冗余度,减少了数据冗余带来的数据冲突和不一致性问题,也提高了数据的共享度。(www.daowen.com)

(2)数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性

由于数据库系统提供了内模式和外模式之间的两级映像功能,使得数据具有高度的物理独立性和逻辑独立性。当数据的物理结构(内模式)发生变化或数据的全局逻辑结构(外模式)改变时,它们对应的应用程序不需要改数据模型,它是数据特征的抽象,是对数据库如何组织的一种模型化表示。这两层映像机制保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和物理独立性(图7.1)。

图7.1　DBMS架构示意图

数据模型是数据特征的抽象,它是对数据库如何组织的一种模型化表示,是数据库系统的核心与基础。它具有数据结构、数据操作和完整性约束条件三要素。从逻辑层次上看,常用的数据模型是层次模型、网状模型和关系模型,而且目前使用最广泛的是关系模型。

关系数据库,是建立在关系数据库模型基础上的数据库,借助于集合代数等概念和方法来处理数据库中的数据,同时也是一个被组织成一组拥有正式描述性的表格,该形式的表格作用的实质是装载着数据项的特殊收集体,这些表格中的数据能以许多不同的方式被存取或重新召集而不需要重新组织数据库表格。关系数据库的定义造成元数据的一张表格或造成表格、列、范围和约束的正式描述。每个表格(有时被称为一个关系)包含用列表示的一个或更多的数据种类。每行包含一个唯一的数据实体,这些数据是被列定义的种类。当创造一个关系数据库的时候,用户能定义数据列的可能值的范围和可能应用于哪个数据值的进一步约束。而SQL语言是标准用户和应用程序到关系数据库的接口。其优势是容易扩充,且在最初的数据库创造之后,一个新的数据种类能被添加而不需要修改所有的现有应用软件。主流的关系数据库有Oracle、DB2、SQL server、Sybase、MySQL等。