What is database（數(shù)據(jù)庫）? What is DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）?
什么是數(shù)據(jù)庫淤井？
大規(guī)模的集成的數(shù)據(jù)集合。
數(shù)據(jù)庫是面向一個企業(yè)或者一個單位的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，是用來支持這個企業(yè)或者這個應(yīng)用單位的各種應(yīng)用的開發(fā)的相關(guān)數(shù)據(jù)集合欲险。
數(shù)據(jù)庫起什么作用揖盘？
數(shù)據(jù)庫是對現(xiàn)實世界中一個企業(yè)或者應(yīng)用單位的一個建模项阴，現(xiàn)在用計算機(jī)做信息化管理言蛇，用計算機(jī)來管理企業(yè)來管理機(jī)關(guān)或者企事業(yè)單位的日常運作僻他。
在數(shù)據(jù)庫中有兩類最重要的數(shù)據(jù)（以學(xué)校為例）:
- Entity（實體）：客觀存在的可有形可無形的東西：老師、學(xué)生腊尚、桌椅板凳吨拗、教室、課程婿斥、科研項目劝篷。
- Relationships（實體間的聯(lián)系）：學(xué)生和老師之間有教學(xué)關(guān)系、有選課關(guān)系民宿。
什么是數(shù)據(jù)模型娇妓？
對現(xiàn)實世界進(jìn)行建模的方法。在描述現(xiàn)實世界中的實體和實體間的聯(lián)系時采用不同的描述方法就是采用了不同的數(shù)據(jù)模型勘高。
什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）峡蟋？
其實就是一個用來存儲和管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件。
文件和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系
文件和數(shù)據(jù)庫都可以用來存儲數(shù)據(jù)华望。文件就是操作系統(tǒng)提供的最簡單的最基本的存儲數(shù)據(jù)的機(jī)制蕊蝗，在文件里所存的數(shù)據(jù)就是一個平滑的字符流，它沒有結(jié)構(gòu)赖舟。文件沒有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)管理的功能蓬戚，它只能create, open, read, write, lseek，像內(nèi)外存轉(zhuǎn)換宾抓、數(shù)據(jù)緩沖子漩、查詢算法都需要用戶應(yīng)用程序自己去做，但DBMS可以幫助你來完成這些東西石洗。
用文件進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的話幢泼，你需要針對單一文件來編寫特定的查詢代碼，文件結(jié)構(gòu)有一點差別讲衫，你原來編寫的代碼就用不了了缕棵；用DBMS的話，你只需要告訴它你要什么數(shù)據(jù)涉兽，這個數(shù)據(jù)怎么來招驴，你不用管。
使用DBMS的話枷畏，大量用戶的同時的并發(fā)訪問不會破壞數(shù)據(jù)庫原有數(shù)據(jù)一致性别厘。
在導(dǎo)入數(shù)據(jù)時如果遇到停電等意外情況，文件里的數(shù)據(jù)未及時保存就會丟失拥诡，而DBMS會幫助你找回触趴。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以進(jìn)行更加精細(xì)的訪問權(quán)限管理氮发。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是建立在文件系統(tǒng)之上的，用數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理雕蔽。
計算機(jī)已經(jīng)從計算發(fā)展到對信息的管理折柠。
scramble to webspace：微博、QQ上有大量的數(shù)據(jù)批狐，如果不對其進(jìn)行有效管理扇售，就會把你的電腦搞的亂七八糟。
scientific applications：科學(xué)應(yīng)用嚣艇，高精尖科學(xué)研究中有大量科研數(shù)據(jù)承冰，幫助科研人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
datasets（數(shù)據(jù)集）：數(shù)據(jù)的種類和規(guī)模急劇膨脹食零。
DBMS這樣一個系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)包含了計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的絕大多數(shù)成果：DBMS要用操作系統(tǒng)困乒、編譯、多媒體技術(shù)贰谣、人工智能娜搂、邏輯等等。
數(shù)據(jù)吱抚、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)模式
數(shù)據(jù)是用來描述現(xiàn)實世界的一種符號：描述一張桌子：顏色百宇、材質(zhì)、長寬高秘豹。
數(shù)據(jù)是信息存在的形式：甲骨文携御，符號記事。
數(shù)據(jù)模型是用來描述數(shù)據(jù)的一種概念和定義既绕，是用來描述現(xiàn)實世界的一種方法啄刹。可以理解為python凄贩、C++等程序設(shè)計語言誓军。
數(shù)據(jù)模式是用一種給定的數(shù)據(jù)模型來對一個企業(yè)進(jìn)行描述產(chǎn)生的結(jié)果∑Ｔ可以理解為用python谭企、C++編寫出的程序。
relational model of data（關(guān)系數(shù)據(jù)模型）
唯一基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：“關(guān)系”：就是表格（table）评肆。
表格中的一行（row）是一條元組，一列（column）是一個屬性非区。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就是由一張一張表組成的瓜挽，每個表的結(jié)構(gòu)不一樣，對表的結(jié)構(gòu)的描述就是schema征绸。比如久橙，學(xué)生基本信息是一張表俄占，這張表的結(jié)構(gòu)是什么呢，它是由學(xué)生姓名淆衷、年齡缸榄、家庭地址等等這些屬性組成的，每個屬性的類型祝拯，比如學(xué)號甚带，它是一個長度為10的字符串，年齡是一個整數(shù)佳头，這些東西就是schema鹰贵。
數(shù)據(jù)的抽象級別
三級模式（schema）：
第一級模式：物理模式（physical schema）
第二級模式：概念（邏輯）模式（conceptual (logical) schema）
第三級模式：視圖（外模式）（View 1 & View 2 & View 3）
physical schema 描述了數(shù)據(jù)在磁盤上到底是如何存儲的，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里的一張一張表要存在磁盤上用什么結(jié)構(gòu)來存康嘉。數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)碉输，最終是落實到操作系統(tǒng)的文件的，以操作系統(tǒng)的文件形式存在磁盤上亭珍，那到底是以什么樣的格式存的呢敷钾，存儲的結(jié)構(gòu)是什么呢，這就是physical schema肄梨。一旦你確定了一種結(jié)構(gòu)阻荒，課程表用堆文件存，教室工資表用哈希文件存峭范，這些定下來的存儲結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了物理模式财松。
conceptual schema 比如一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，有什么表纱控，有多少張表辆毡，表的結(jié)構(gòu)是什么，每張表每個屬性的類型長度是多少甜害，對邏輯結(jié)構(gòu)的描述舶掖，就是概念模式。
外模式（External Schema）是給用戶看的數(shù)據(jù)最終的樣子尔店。
概念模式和物理模式是一一對應(yīng)的映射眨攘，邏輯模式中有一張表，物理模式中一定對這張表一定有一個存儲結(jié)構(gòu)嚣州。概念模式中的那些表鲫售，我們稱之為“基表”，這些表是真正的用某種結(jié)構(gòu)存儲在磁盤上的该肴。
而外模式是由概念模式出發(fā)情竹，映射出來的不同的視圖，根據(jù)不同用戶或企業(yè)的需求來對數(shù)據(jù)模式的顯性形態(tài)進(jìn)行調(diào)整匀哄。
unordered files：堆文件
數(shù)據(jù)庫管理員不希望用戶看到秦效，每個學(xué)生選了什么課分?jǐn)?shù)是多少的詳細(xì)信息雏蛮，因為這是學(xué)生的個人隱私。這種情況下阱州，我就可以做一個視圖給外界用戶看挑秉，這樣一個新的視圖，是在conceptual schema 中 Enrolled 這張表的基礎(chǔ)上計算出來的苔货，這就是映射犀概。
數(shù)據(jù)獨立性（Data Independence）
用于數(shù)據(jù)開發(fā)的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)和存儲方法之間是相互隔離相互獨立的，使應(yīng)用程序在一定程度上不受存儲結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)變化的影響蒲赂。這就是因為上面講的那個三級模式兩級映射阱冶，映射關(guān)系保證了獨立關(guān)系。
Logical data independence（數(shù)據(jù)的邏輯獨立性）：在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上研發(fā)的應(yīng)用程序不受數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)變化的影響滥嘴，因為應(yīng)用程序都是根據(jù)external schema而開發(fā)的木蹬。拿上面那個學(xué)校例子來說，Enrolled那張表若皱，改變其邏輯結(jié)構(gòu)镊叁，我只要想辦法改變Course_info這張表和Enrolled這張表之間的映射關(guān)系，保證Course_info視圖不變走触，那么我在Course_info視圖基礎(chǔ)上開發(fā)的應(yīng)用程序都不受影響晦譬。
Physical data independence（數(shù)據(jù)的物理獨立性）：在上面學(xué)校的例子里，學(xué)生基本信息那幾張表我們都在磁盤里把他們存成堆文件互广，在“學(xué)號”這個屬性上建立一個索引敛腌，一旦系統(tǒng)建成后，我在運行系統(tǒng)時惫皱，經(jīng)常要把學(xué)生的學(xué)號和課程的代碼編號拿出來做查詢像樊，如果這兩個東西沒有索引的話，效率會非常低旅敷，那么我就要在Enrolled這張表上的sid和cid上增加兩個索引生棍。因為數(shù)據(jù)庫的物理模式和邏輯模式間存在這樣一種映射關(guān)系，那么即使數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化媳谁，索引增加涂滴，但是它不會影響到表格的結(jié)構(gòu)，學(xué)生基本信息依舊是由姓名晴音、學(xué)號柔纵、年齡組成的，邏輯結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變锤躁，只是多建立了幾個索引首量，存儲方式變了。
這就是數(shù)據(jù)庫的三級模式兩級映射兩級獨立性。
數(shù)據(jù)庫的歷史
數(shù)據(jù)模型（data model）是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心加缘。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System）
DBA是負(fù)責(zé)管理這個系統(tǒng)的管理員，對整個系統(tǒng)的正常運行和維護(hù)起到關(guān)鍵作用觉啊。
DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心拣宏。
DBMS提供了一個高級的用戶訪問接口，不像file只能讀字節(jié)杠人。
DBMS支持有效的查詢處理和優(yōu)化勋乾，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成為主流數(shù)據(jù)庫的原因。
DBMS支持有效的目錄管理（高級接口）嗡善。
DBMS提供有效的并發(fā)控制和恢復(fù)功能辑莫，保證大量用戶的并發(fā)訪問，保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的及時響應(yīng)和用戶獲取數(shù)據(jù)的一致性罩引，當(dāng)系統(tǒng)軟硬件發(fā)生故障時不會破壞數(shù)據(jù)庫的一致性各吨。
DBMS支持完整性約束檢查，它可以自動的按照用戶所定義的一些規(guī)則袁铐，幫助用戶維護(hù)數(shù)據(jù)庫里面數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系揭蜒，保證數(shù)據(jù)的一致性。
DBMS提供了完善的訪問控制剔桨，它保證之后合法的經(jīng)過授權(quán)的用戶屉更，才能訪問他有權(quán)訪問的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的生命周期
- 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的規(guī)劃：規(guī)劃信息系統(tǒng)的邊界和規(guī)模洒缀，看實現(xiàn)這個信息系統(tǒng)需要采用什么架構(gòu)瑰谜，是CS架構(gòu)還是BS架構(gòu)，服務(wù)器應(yīng)該用什么樣的树绩，使用什么操作系統(tǒng)萨脑，使用什么樣的DBMS產(chǎn)品等等。
- 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計：如果我決定采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫葱峡，那么這個數(shù)據(jù)庫里我應(yīng)該設(shè)計成多少張表砚哗、表的模式是什么、表和表的聯(lián)系是什么砰奕。
- 創(chuàng)建并加載數(shù)據(jù)
- 運行管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫
- 數(shù)據(jù)庫重構(gòu)（DBA要干的事）
數(shù)據(jù)庫設(shè)計時應(yīng)綜合考慮：
用戶的信息需求（Information requirement）：用戶要在數(shù)據(jù)庫里管理哪些數(shù)據(jù)蛛芥。
數(shù)據(jù)的處理需求（Process requirement）：用戶想要對數(shù)據(jù)做一些什么處理。
所用數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的特性（DBMS feature）
所用硬件和操作系統(tǒng)的特性（Hardware军援，OS feature）
