DBMS(數據庫管理系統(tǒng))的工作模式和主要功能

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

(1)接受應用程序的數據請求和處理請求;
(2)將用戶的數據請求(高級指令)轉換成復雜的機器代碼(低層指令);
(3)實現(xiàn)對數據庫的操作;
(4)從對數據庫的操作中接受查詢結果;
(5)對查詢結果進行處理;
(6)將處理結果返回給用戶。

DBMS總是基于某種數據模型，因此可以把DBMS看成是某種數據模型在計算機系統(tǒng)上的具體實現(xiàn)。根據數據模型的不同，DBMS可以分成層次型、網狀型、關系型、面向對象型等。

在不同的計算機系統(tǒng)中，由于缺乏統(tǒng)一的標準，即使同種數據模型的DBMS，在用戶接口、系統(tǒng)功能等方面也常常是不相同的。

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

(1)當執(zhí)行應用程序中一條查詢數據庫的記錄時，則向DBMS發(fā)出讀取相應記錄的命令，并指明外模式名。

(2) DBMS接到命令后，調出所需的外模式，并進行權限檢查。若合法，則繼續(xù)執(zhí)行； 否則向應用程序返回出錯信息。

(3) DBMS訪問模式，并根據外模式/模式映像，確定所需數據在模式上的有關信息(邏輯記錄型)。

(4) DBMS訪問內模式，并根據模式/內模式映像，確定所需數據在內模式上的有關信息〔讀取的物理記錄及存取方法)。

(5) DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出讀相應數據的請求(讀取記錄)。

(6)操作系統(tǒng)執(zhí)行讀命令，將有關數據從外存調人到系統(tǒng)緩沖區(qū)上。

(7) DBMS把數據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據了。當然，這僅僅是幾個大的步驟，并未涉及有關細節(jié)。由上可知，DBMS是數據庫系統(tǒng)的核心，且與操作系統(tǒng)有關。

DBMS的主要功能有以下幾個方面：

1.數據庫定義功能

DBMS提供數據定義語言DDL，定義數據的模式、外模式和內模式三級模式結構，定義模式/內模式和外模式/模式二級映像，定義有關的約束條件。例如，為保證數據庫安全而定義的用戶口令和存取權限，為保證正確語義而定義完整性規(guī)則。

2.數據操縱功能

DBMS提供數據操縱語言DML實現(xiàn)對數據庫中數據的基本操作，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構化語言，其語法簡單，可以獨立使用，由單獨的解釋或編譯系統(tǒng)來執(zhí)行，所以一般稱為自主型或自含型的DML。命令語言是行結構語言，單條執(zhí)行;結構化語言是命令語言的擴充和發(fā)展，增加了程序結構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。結構化語言可以解釋執(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)境和結構化語言環(huán)境兩種運行方式，供用戶選擇。
3.數據庫的保護功能

數據庫中的數據是信息社會的戰(zhàn)略資源，對數據的保護是至關重要的大事。DBMS對數據庫的保護通過四個方面實現(xiàn)，因而在DBMS中包括以下四個子系統(tǒng):

(1)數據庫的恢復。在數據庫被破壞或數據不正確時，系統(tǒng)有能力把數據庫恢復到正確的狀態(tài)。

(2)數據庫的并發(fā)控制。在多個用戶同時對同一個數據進行操作時，系統(tǒng)應能加以控制，防止破壞數據庫中的數據。

(3)數據完整性控制。保證數據庫中數據及語義的正確性和有效性，防止任何對數據造成錯誤的操作。

(4)數據安全性控制。防止未經授權的用戶存取數據庫中的數據，以避免數據的泄露、更改或破壞。

DBMS的其他保護功能還有系統(tǒng)緩沖區(qū)的管理以及數據存儲的某些自適應調節(jié)機制等。

4.數據庫的維護功能

它包括數據庫的初始數據的裝人，數據庫的轉儲、恢復、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實用程序(utilties)完成。

5.數據字典

數據庫系統(tǒng)中存放三層結構定義的數據庫稱為數據字典(data dictionary, DD)。對數據庫的操作都要通過DD才能實現(xiàn).DD中到底應包括哪些信息，并沒有明確的規(guī)定，一般由DBMS的功能強弱而定。其數據主要有兩類: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限等;另一類是來自系統(tǒng)狀態(tài)和數據庫的統(tǒng)計信息，如通信系統(tǒng)用的協(xié)議、數據庫和磁盤的映射關系、數據使用的頻率統(tǒng)計等。上面是一般的DBMS所具備的功能，通常在大、中型計算機上實現(xiàn)的DBMS功能較強、較全，在微型計算機上實現(xiàn)的DBMS功能較弱。