資料庫技術基礎知識的介紹(1)

資料庫技術基礎知識的介紹：很多的資料庫初學者，對資料庫技術的瞭解可以說是少之又少，那我的這篇文章將帶領大家深入到資料庫的最基層，讓大家對資料庫技術基礎知識有一個更好瞭解，從而更好的掌握資料庫技術基礎知識，將資料庫技術應用到平時的工作生活中，將會大大的方便。下面就是資料庫技術基礎知識的介紹。

資料庫技術是一門綜合性的軟體技術，是使用電腦進行各種資訊管理的必備知識。

資料庫技術是本世紀60年代開始興起的一門資訊管理自動化的新興學科，是電腦科學中的一個重要分支。隨著電腦應用的不斷髮展，在電腦應用領域中，資料處理越來越佔主導地位，資料庫技術的應用也越來越廣泛。

一、資料庫的曆史發展

資料庫是資料管理的產物。資料管理是資料庫的核心任務，內容包括對資料的分類、組織、編碼、儲存、檢索和維護。隨著電腦硬體和軟體的發展，資料庫技術也不斷地發展。從資料管理的角度看，資料庫技術到目前共經曆了人工管理階段、檔案系統階段和資料庫系統階段。

1. 人工管理階段

人工管理階段是指電腦誕生的初期(即20世紀50年代後期之前)，這個時期的電腦主要用於科學計算。從硬體看，沒有磁碟等直接存取的存放裝置;從軟體看，沒有作業系統和管理資料的軟體，資料處理方式是批處理。

這個時期資料管理的特點是：

1). 資料不儲存

該時期的電腦主要應用於科學計算，一般不需要將資料長期儲存，只是在計算某一課題時將資料輸入，用完後不儲存未經處理資料，也不儲存計算結果。

2). 沒有對資料進行管理的軟體系統

程式員不僅要規定資料的邏輯結構，而且還要在程式中設計物理結構，包括儲存結構、存取方法、輸入輸出方式等。因此程式中存取資料的子程式隨著儲存的改變而改變，資料與程式不具有一致性。

3). 沒有檔案的概念

資料的組織方式必須由程式員自行設計。

4). 一組資料對應於一個程式，資料是面嚮應用的

即使兩個程式用到相同的資料，也必須各自訂、各自組織，資料無法共用、無法相互利用和互相參照，從而導致程式和程式之間有大量重複的資料。

2. 檔案系統階段

檔案系統階段是指電腦不僅用於科學計算，而且還大量用於管理資料的階段(從50年代後期到60年代中期)。在硬體方面，外儲存空間有了磁碟、磁鼓等直接存取的存放裝置。在軟體方面，作業系統中已經有了專門用於管理資料的軟體，稱為檔案系統。

這個時期資料管理的特點是：

1). 資料需要長期儲存在外存上供反覆使用

由於電腦大量用於資料處理，經常對檔案進行查詢、修改、插入和刪除等操作，所以資料需要長期保留，以便於反覆操作。

2). 程式之間有了一定的獨立性

作業系統提供了檔案管理功能和訪問檔案的存取方法，程式和資料之間有了資料存取的介面，程式可以通過檔案名稱和資料打交道，不必再尋找資料的物理存放位置，至此，資料有了物理結構和邏輯結構的區別，但此時程式和資料之間的獨立性尚還不充分。

3). 檔案的形式已經多樣化

由於已經有了直接存取的存放裝置，檔案也就不再局限於循序檔，還有了索引檔案、鏈表檔案等，因而，對檔案的訪問可以是順序訪問，也可以是直接存取。

4). 資料的存取基本上以記錄為單位

可以看出，檔案系統中的資料和程式雖然具有了一定的獨立性，但還很不充分，每個檔案仍然對應於一個應用程式，資料還是面嚮應用的。要想對現有的資料再增加一些新的應用是很困難的，系統不易擴充，一旦資料的邏輯結構改變，必須修改應用程式。並且，各個檔案之間是孤立的，不能反映現實世界事物之間的內在聯絡，各個不同應用程式之間也不能共用相同的資料，從而造成資料冗餘度大，並容易產生相同資料的不一致性。

3. 資料庫系統階段

資料庫系統階段是從60年代後期開始的。在這一階段中，資料庫中的資料不再是面向某個應用或某個程式，而是面向整個企業(組織)或整個應用的。

資料庫系統階段的特點是：

1). 採用複雜的結構化的資料模型

資料庫系統不僅要描述資料本身，還要描述資料之間的聯絡。這種聯絡是通過存取路徑來實現的。

2). 較高的資料獨立性

資料和程式彼此獨立，資料存放區結構的變化盡量不影響使用者程式的使用。

3). 最低的冗餘度

資料庫系統中的重複資料被減少到最低程度，這樣，在有限的儲存空間內可以存放更多的資料並減少存取時間。

4). 資料控制功能

資料庫系統具有資料的安全性，以防止資料的丟失和被非法使用;具有資料的完整性，以保護資料的正確、有效和相容;具有資料的並發控制，避免並發程式之間的相互幹擾;具有資料的恢複功能，在資料庫被破壞或資料不可靠時，系統有能力把資料庫恢複到最近某個時刻的正確狀態。

綜上所述，資料庫可以被定義為：一個儲存起來互相關聯的資料集合，它提供給多種使用者共用並且有最小的冗餘度和較高的資料獨立性。

4. 三代資料庫系統的發展

資料模型是資料庫系統的核心。按照資料模型發展的主線，資料庫技術的形成過程和發展可從以下三個方面反映：

1). 第一代資料庫系統--層次和網狀資料庫管理系統

層次和網狀資料庫的代表產品是IBM公司在1969年研製出的層次模型資料庫管理系統。層次資料庫是資料庫系統的先驅，而網狀資料庫則是資料庫概念、方法、技術的奠基。

2). 第二代資料庫系統--關聯式資料庫管理系統(RDBMS)

1970年，IBM公司的研究員E.F.Codd在題為《大型共用資料庫資料的關聯式模式》的論文中提出了資料庫的關聯式模式，為關聯式資料庫技術奠定了理論基礎。到了80年代，幾乎所有新開發的資料庫系統都是關係型的。

真正使得關聯式資料庫技術實用化的關鍵人物是James Gray。Gray在解決如何保障資料的完整性、安全性、並發性以及資料庫的故障恢複能力等重大技術問題方面發揮了關鍵作用。

關聯式資料庫系統的出現，促進了資料庫的小型化和普及化，使得在微型機上設定資料庫系統成為可能。