DBMS(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))的工作模式和主要功能

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的網(wǎng)站制作軟件系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分，用戶在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一切操作，包括數(shù)據(jù)定義、查詢、更新及各種控制，都是通過DBMS進(jìn)行的。DBMS的工作示意圖如圖1.24所示。 DBMS的工作模式如下：

(1)接受應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請求和處理請求;
(2)將用戶的數(shù)據(jù)請求(高級指令)轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的機(jī)器代碼(低層指令);
(3)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作;
(4)從對數(shù)據(jù)庫的操作中接受查詢結(jié)果;
(5)對查詢結(jié)果進(jìn)行處理;
(6)將處理結(jié)果返回給用戶。

DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，因此可以把DBMS看成是某種數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的具體實(shí)現(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)模型的不同，DBMS可以分成層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型、面向?qū)ο笮偷取?br />
在不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即使同種數(shù)據(jù)模型的DBMS，在用戶接口、系統(tǒng)功能等方面也常常是不相同的。

為了使讀者對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工作有一個(gè)整體的概念，現(xiàn)以查詢?yōu)槔?，介紹一下訪問數(shù)據(jù)庫的主要步驟，該過程如圖1.25所示。

(1)當(dāng)執(zhí)行應(yīng)用程序中一條查詢數(shù)據(jù)庫的記錄時(shí)，則向DBMS發(fā)出讀取相應(yīng)記錄的命令，并指明外模式名。

(2) DBMS接到命令后，調(diào)出所需的外模式，并進(jìn)行權(quán)限檢查。若合法，則繼續(xù)執(zhí)行； 否則向應(yīng)用程序返回出錯(cuò)信息。

(3) DBMS訪問模式，并根據(jù)外模式/模式映像，確定所需數(shù)據(jù)在模式上的有關(guān)信息(邏輯記錄型)。

(4) DBMS訪問內(nèi)模式，并根據(jù)模式/內(nèi)模式映像，確定所需數(shù)據(jù)在內(nèi)模式上的有關(guān)信息〔讀取的物理記錄及存取方法)。

(5) DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出讀相應(yīng)數(shù)據(jù)的請求(讀取記錄)。

(6)操作系統(tǒng)執(zhí)行讀命令，將有關(guān)數(shù)據(jù)從外存調(diào)人到系統(tǒng)緩沖區(qū)上。

(7) DBMS把數(shù)據(jù)按外模式的形式送人用戶工作區(qū)，返回正常執(zhí)行的信息.這樣，用戶程序就可以使用數(shù)據(jù)了。當(dāng)然，這僅僅是幾個(gè)大的步驟，并未涉及有關(guān)細(xì)節(jié)。由上可知，DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，且與操作系統(tǒng)有關(guān)。

DBMS的主要功能有以下幾個(gè)方面：

1.數(shù)據(jù)庫定義功能

DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL，定義數(shù)據(jù)的模式、外模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構(gòu)，定義模式/內(nèi)模式和外模式/模式二級映像，定義有關(guān)的約束條件。例如，為保證數(shù)據(jù)庫安全而定義的用戶口令和存取權(quán)限，為保證正確語義而定義完整性規(guī)則。

2.數(shù)據(jù)操縱功能

DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言DML實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的基本操作，如檢索、插人、修改、刪除和排序等。DML有以下兩類：

(1)嵌人式DML。包括嵌人到C++或PowerBuilder等高級語言(稱為宿主語言)中的DML。

(2)非嵌人式DML。包括交互式命令語言和結(jié)構(gòu)化語言，其語法簡單，可以獨(dú)立使用，由單獨(dú)的解釋或編譯系統(tǒng)來執(zhí)行，所以一般稱為自主型或自含型的DML。命令語言是行結(jié)構(gòu)語言，單條執(zhí)行;結(jié)構(gòu)化語言是命令語言的擴(kuò)充和發(fā)展，增加了程序結(jié)構(gòu)描述或過程控制功能，如循環(huán)、分支等功能。命令語言一般逐條解釋執(zhí)行。結(jié)構(gòu)化語言可以解釋執(zhí)行，也可以編譯執(zhí)行?，F(xiàn)在DBMS一般均支持命令語言的交互式環(huán)境和結(jié)構(gòu)化語言環(huán)境兩種運(yùn)行方式，供用戶選擇。
3.數(shù)據(jù)庫的保護(hù)功能

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是信息社會(huì)的戰(zhàn)略資源，對數(shù)據(jù)的保護(hù)是至關(guān)重要的大事。DBMS對數(shù)據(jù)庫的保護(hù)通過四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)，因而在DBMS中包括以下四個(gè)子系統(tǒng):

(1)數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)。在數(shù)據(jù)庫被破壞或數(shù)據(jù)不正確時(shí)，系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到正確的狀態(tài)。

(2)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制。在多個(gè)用戶同時(shí)對同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能加以控制，防止破壞數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)完整性控制。保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)及語義的正確性和有效性，防止任何對數(shù)據(jù)造成錯(cuò)誤的操作。

(4)數(shù)據(jù)安全性控制。防止未經(jīng)授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以避免數(shù)據(jù)的泄露、更改或破壞。

DBMS的其他保護(hù)功能還有系統(tǒng)緩沖區(qū)的管理以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的某些自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制等。

4.數(shù)據(jù)庫的維護(hù)功能

它包括數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)的裝人，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)、重組織，系統(tǒng)性能監(jiān)視和分析等功能。這些功能分別由各個(gè)實(shí)用程序(utilties)完成。

5.數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存放三層結(jié)構(gòu)定義的數(shù)據(jù)庫稱為數(shù)據(jù)字典(data dictionary, DD)。對數(shù)據(jù)庫的操作都要通過DD才能實(shí)現(xiàn).DD中到底應(yīng)包括哪些信息，并沒有明確的規(guī)定，一般由DBMS的功能強(qiáng)弱而定。其數(shù)據(jù)主要有兩類:一類是來自用戶的信息，如表、視圖(用戶所使用的虛表)和索引的定義以及用戶的權(quán)限等;另一類是來自系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)信息，如通信系統(tǒng)用的協(xié)議、數(shù)據(jù)庫和磁盤的映射關(guān)系、數(shù)據(jù)使用的頻率統(tǒng)計(jì)等。上面是一般的DBMS所具備的功能，通常在大、中型計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的DBMS功能較強(qiáng)、較全，在微型計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的DBMS功能較弱。