1、第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 CAD系統需要數據庫系統對其使用的大量標準構件、設計中間數據、設計結果等進行統一管理。 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算

2、機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 典型的地理信息系統(GIS)除要具有傳統數據庫所具有的功能外，還要支持位置數據和空間數據的操作、組織和管理。 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 要求數據庫管理系統能夠提供面向工程環境的數據模型，具有定義新的數據類型和數據結構的能力，可以實現對復雜對象進行語義完整性和一致性的約束能力，并具有長事務處理及其安全性和可恢復性的保障措施。 第九章 數據庫技術新發展9.

3、1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 需要數據庫對各種開發文檔、修改歷史、測試結果等進行管理。 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 給數據庫管理系統提出了存儲和處理復雜對象，支持復雜數據類型的應用需求。 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 一、應用需求 計算機輔助設計系統地理

4、信息系統 計算機集成制造系統 計算機輔助軟件工程 辦公信息系統 Internet應用系統 要求數據庫能夠提供對諸如大文本、時間序列等許多非結構化數據類型管理的支撐能力。 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 二、關系數據庫系統的局限性 關系模型對復雜對象的表達能力較差 關系模型支持的數據類型有限 關系數據庫的管理和處理能力有限 關系數據庫操縱語言與主語言之間存在著阻抗失配 第九章 數據庫技術新發展9.1 應用需求推動數據庫新技術的研究與發展 三、數據庫技術新發展 數據庫技術與多學科技術的相互結合與相互滲透是當前數據庫技術發展的重要特征，并在此基礎上產生和發展了一

5、系列支持特殊應用領域的新型數據庫系統，如分布式數據庫、面向對象數據庫、多媒體數據庫、主動數據庫、并行數據庫、演義數據庫、模糊數據庫、聯邦數據庫等，形成了共存于當今社會的數據庫大家族。 第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 一、分布式數據庫系統的定義及其理論基礎 集中式數據庫系統：數據庫系統的所有成分都是駐留在一臺計算機內的，數據庫系統的所有工作都是在一臺計算機上完成的。 分布式數據庫系統將數據分布地存放在由計算機網絡相連的不同結點的計算機中，其中每一結點都有自治處理（即獨立處理）能力并能完成局部應用，而每一結點并不是互不相關，它們在分布式數據庫管理系統作用下，也參與（至少一種）全局應

6、用程序的執行，該全局應用程序可通過通信網絡系統存取若干結點的數據。 第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 一、分布式數據庫系統的定義及其理論基礎 計算機網PC機1DB1PC機2DB2計算機DB3T1 T2 T3圖9.2 分布式數據庫示意圖第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 二、分布式數據庫系統的特點 （1）在分布式數據庫系統里不強調集中控制（2）除數據獨立性外還強調分布式透明性（3）數據冗余是分布式系統的重要特性第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 三、分布式數據庫系統的分類 （1）同構同質型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數據模型(例如，都采用關系模型)，

7、并且都采用同一型號的數據庫管理系統。 （2）同構異質型DDBS：指各個場地都采用同一類型的數據模型，但采用了不同型號的數據庫管理系統(例如，分別采用了Oracle、SQL/DS、DB2等)。（3）異構型DDBS：指各個場地采用了不同類型的數據模型，顯然也就采用了不同類型的數據庫管理系統。第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 四、分布式數據庫系統的目標 （1）各節點上的數據庫具有自治性（2）非集中式管理（3）高可用性（4）位置獨立（5）分片獨立（6）復制獨立（7）優化的分布式查詢處理（8）可進行分布式事務管理（9）具有硬件的獨立性（10）具有操作系統獨立性（11）具有網絡獨立性（12）

8、數據庫獨立第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 五、分布式數據庫系統的組成 本地DB1 DDB 本地DB2DDB 圖9.3 DDBMS的典型組成方式DBDCDDDBDCDD（1）數據庫管理模塊(DB)（2）數據通信模塊(DC)（3）數據字典(DD)（4）分布式數據庫(DDB) 場地1 場地2 第九章 數據庫技術新發展9.2分布式數據庫系統 六、分布式數據庫系統的參考體系結構 圖9.4 分布式數據庫系統的參考體系結構 （1）全局外模式：是分布式數據庫系統全局應用的用戶視圖，是全局模式的子集。 （2）全局模式：定義了分布式數據庫系統中的所有數據的邏輯結構。 （3）分片模式(Fragmen

9、tation Schema)用于定義全局關系與片段之間的映射。 （4）分配模式(Allocation Schema)根據應用需求和分配策略定義片段的存放場地。 全局模式位置分配模式分片模式局部映射模式1局部映射模式2局部內模式2局部內模式1場地1的局部數據庫場地2的局部數據庫用戶視圖用戶視圖全局外模式 （其它場地） 分布式數據庫所獨有的部分 集中式數據庫原有部分 第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 一、對象的邏輯結構 （1）對象描述客觀世界中的一個實體，構成面向對象數據庫中的一個基本單元。（2）每個對象有一個唯一的對象標識符。（3）對象具有自身的狀態，且對象的狀態是由一組屬性值來

10、描述的。（4）對象的狀態可以通過方法或操作改變。（5）有關對象的私有數據(對象的狀態)和對他們的操作(行為)被封裝在一起。（6）對象與系統中的其他對象之間的相互作用是通過消息實現的。 第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 二、對象間的限制和聯系 圖9.6 類的一般結構 （1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對象組成的集合。 消息模式1： 處理能力1 消息模式n： 處理能力n消息模式1： 處理能力1的實現 消息模式n： 處理能力n的實現外部特性內部實現第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 二、對象間的限制和聯系 （1）類(Class)是所有具有相同屬性和方法的對

11、象組成的集合。 （2）類層次：所有的類組成一個有根的層次結構，稱為類層次(Class Hierarchy)。（3）繼承： 一個類可以從其直接祖先(超類)或間接祖先(即，類的超類)繼承(Inheritance)所有的屬性和方法。（4）復合對象：如果一個對象的某個或某些屬性不是一個如整數、實數、字符或字符串等這樣的基本數據類型，而是其他的對象，就稱這樣的對象為復合對象(Composite Object)。 部門編號：Dept005部門名稱：公關部 經理：職員：職工編號：Drn001職工姓名：李瑩 職工編號：Drn001職工姓名：李瑩工作崗位：營銷員 圖9.7 復合對象 第九章 數據庫技術新發展9.

12、3面向對象數據庫系統 三、面向對象數據庫管理系統的基本要求 （1） 支持面向對象的數據模型 （2） 提供面向對象的數據庫語言 （3）提供面向對象數據庫的管理機制，并具備傳統數據庫的管理能力 第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 四、 面向對象數據庫管理系統的組成 （1） 對象子系統由模式管理、事務管理、查詢處理、版本管理、長數據管理、外圍工具等模塊組成。 （2）存儲子系統主要包括緩沖區管理和存儲管理等模塊。 一個面向對象數據庫管理系統主要由對象子系統和存儲子系統組成。 第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 五、面向對象數據庫系統的實現途徑 （1）通過在面向對象程序設計語

13、言的基礎上擴充面向對象數據模型來建立面向對象數據庫管理系統 （2）通過在現有的關系數據庫系統上擴展關系數據模型，增加對面向對象數據類型的支持來建立面向對象數據庫管理系統 （3）利用面向對象數據模型，從零開始建立全新的面向對象數據庫管理系統第九章 數據庫技術新發展9.3面向對象數據庫系統 六、 面向對象數據庫系統的優越性 （1）面向對象的復雜對象構造能力增強了對客觀世界的模擬能力 （2）面向對象的封裝性屏蔽了實現細節和復雜性，降低了數據庫應用系統開發和維護的難度 （3）面向對象的繼承性使數據庫應用程序的可重用成為可能第九章 數據庫技術新發展9.4 多媒體數據庫一、多媒體數據處理和數據管理的新技術

14、要求 （1）多媒體數據的組織和存儲要求 （2）多媒體數據的處理要求 （3）多媒體數據的查詢要求 （4） 其他處理和管理要求第九章 數據庫技術新發展9.4 多媒體數據庫二、多媒體數據庫管理系統的組織結構 圖9.8 組合型多媒體數據庫的組織結構 （1）組合型多媒體數據庫的組織結構用戶應用程序圖像數據庫管理系統視頻數據庫管理系統文本數據庫管理系統聲音數據庫管理系統規則數據的數據庫管理系統圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規則數據DBDBMSDB第九章 數據庫技術新發展9.4 多媒體數據庫（2）主從型多媒體數據庫的組織結構 圖9.9 主從型多媒體數據庫的組織結構 二、多媒體數據庫管理系統的組織結構 主數

15、據庫管理系統圖像DB視頻DB聲音DB文本DB規則數據DBDB用戶應用程序圖像數據庫管理系統視頻數據庫管理系統文本數據庫管理系統聲音數據庫管理系統規則數據的數據庫管理系統從DBMS第九章 數據庫技術新發展9.4 多媒體數據庫三、研究現狀和有待進一步研究的技術問題 （1）多媒體數據模型的研究（2）多媒體數據庫的標準化查詢與操作語言研究（3）多媒體數據庫的用戶接口技術研究（4）多媒體數據的存取和組織技術研究（5）多媒體數據的一體化管理技術研究（6）多媒體數據庫的控制與并發機制研究等第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統一、主動數據庫的知識模型 主動數據庫的核心是要求數據庫系統具有各種主動服務

16、的功能，并利用某種機制實現各種主動性要求。 主動數據庫(Active Database)系統是數據庫技術與基于知識的系統(或廣義地說是人工智能系統)技術相結合的產物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統一、主動數據庫的知識模型 （1） 事件及其分類 主動數據庫(Active Database)系統是數據庫技術與基于知識的系統(或廣義地說是人工智能系統)技術相結合的產物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 與時間有關的事件與數據庫狀態相關的事件 與數據庫語言有關的事件 與信號燈有關的事件 與公共變量有關的事件 與中斷有關的事件 第九章 數據庫技術新發展9

17、.5 主動數據庫系統一、主動數據庫的知識模型 （2）事件運算與事件表達式 主動數據庫(Active Database)系統是數據庫技術與基于知識的系統(或廣義地說是人工智能系統)技術相結合的產物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 事件的運算包括兩個事件的同時發生()、兩個事件的選擇發生(|)，即兩個事件僅有其中一個發生、兩個事件的合并發生()、兩個事件的相繼發生()，即前一個事件結束后馬上發生后一個事件、一個事件在另一個事件之前發生()、某個事件不發生()等運算。 事件及其相互之間的各種運算構成事件表達式。 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統一、主動數據庫的知識模型 （3） 事件規

18、則 主動數據庫(Active Database)系統是數據庫技術與基于知識的系統(或廣義地說是人工智能系統)技術相結合的產物，能夠提供某種主動性的操作和服務。 事件規則的一般表示形式為： WHEN IFTHEN產生式規則集合 事件規則的含義是：當為真時，執行IFTHEN產生式規則集合。 主動數據庫系統中的事件規則構成了主動數據庫的知識模型。 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統二、 主動數據庫系統的組成 一個主動數據庫系統主要由三部分組成：（1）傳統的數據庫系統。用于實現傳統數據庫的基本功能（2）事件知識庫。是一組由事件驅動的知識集合（3）事件監視器 第九章 數據庫技術新發展9.5

19、主動數據庫系統三、主動數據庫管理系統的功能 （1）各種實時監控、時間同步及其控制功能（2）數據庫的使用與更新、數據庫狀態、數據庫異常、數據庫的一致性與完整性檢查的動態監視等及其處理功能。（3）數據庫的自動審計、例外處理、出錯監控等及其處理功能。（4）分布式數據庫系統中各站點和各子系統之間的通訊與同步功能。（5）模塊之間、用戶之間、用戶與系統之間的通訊與交互功能。（6）對數據庫系統中各種中斷對象的實時監視、實時響應、實時處理和實時控制功能。（7）具有那些反映系統性能的有關功能要求 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統四、主動數據庫的實現 （1） 在原有的數據庫管理系統上進行改造。 （2

20、）先將某種程序語言改造成一種主動程序設計語言，對事件知識庫的管理和事件監視器的功能與機制由主動程序設計語言承擔。然后與傳統的宿主系統類似，把對數據庫的操作嵌入到主動程序設計語言中。 （3）設計全新的主動數據庫管理系統，實現數據庫與事件知識庫在同一系統的相容，實現數據庫語言(包括DDL、DML和DCL)、主動(應用) 程序設計語言和事件監視器的徹底融合。 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統五、事件知識庫的實現 根據事件規則和基于IFTHEN的產生式規則的一般表示形式，事件規則庫的組織實質上可以按照人工智能和/或專家系統中的產生式系統的知識庫形式進行組織和設計。 第九章 數據庫技術新發展9.5 主動數據庫系統六、事件監視器的實現 （1）確定事件監視器的執行模式 （2）確定條件檢測的方式 （3）并發事務與并發執行處理等 第九章 數據庫技術新發