邊夢琳 王米蘭

1.海南大學信息學院，?？?70228；2. 東南大學計算機學院，南京211189

淺談數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究進展及發(fā)展趨勢

邊夢琳1王米蘭2

1.海南大學信息學院，?？?70228；2. 東南大學計算機學院，南京211189

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是基于某種前臺的開發(fā)工具和后臺數(shù)據(jù)庫，并在軟件工程相關(guān)理論的指導下所形成的應(yīng)用系統(tǒng)，在企業(yè)，教育，醫(yī)療，航空，生物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文分析了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的發(fā)展歷史及研究進展，最后展望了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢及方向。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；軟件工程；研究進展；未來趨勢

Database Management System;Software Engineering; Research Progress;Future Trends

引言

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management Systems,簡稱DBMS)是指提供各種數(shù)據(jù)管理服務(wù)的計算機軟件系統(tǒng), 這種服務(wù)包括數(shù)據(jù)對象定義、數(shù)據(jù)存儲與備份、數(shù)據(jù)訪問與更新、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)安全保護、數(shù)據(jù)庫運行管理以及數(shù)據(jù)庫建立和維護等[1-2]。由于企業(yè)信息化的目的就是要以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段,對伴隨著企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營過程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行收集、加工、管理和利用, 以改善企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的整體效率, 增強企業(yè)的競爭力。所以,數(shù)據(jù)庫是企業(yè)信息化不可缺少的工具, 是絕大部分企業(yè)信息系統(tǒng)的核心。所以分析數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有助于加速和推動企業(yè)信息化的進程。

1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的發(fā)展歷史

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)經(jīng)歷了四個發(fā)展階段第一階段是60年代早期的人工管理階段，第二階段是70年代的文件系統(tǒng)階段，第三階段是80年代出現(xiàn)到90年代初成為主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，第四階段是目前新興的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫。

1.1 人工管理階段

早期的數(shù)據(jù)管理是人工進行的，當時的計算機主要是用來科學計算的，輸入數(shù)據(jù)運行后，不保存數(shù)據(jù)，只要計算后的結(jié)果。

1.2 文件系統(tǒng)階段

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，上世紀70年代后，計算機超越了只進行科學計算階段，已經(jīng)能處理非數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)長久保存，并且實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理存儲的分開，減少數(shù)據(jù)的物理組織。數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)多個應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的重用，不同的程序，在了解其文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可以重復應(yīng)用。文件組織多樣化，可以有索引、接散和散列等文件，缺點是數(shù)據(jù)冗余度大，文件和應(yīng)用程序關(guān)聯(lián)度大，不同程序應(yīng)用時，重復定義重復存儲，不能共享，造成冗余度大，數(shù)據(jù)聯(lián)系弱，文件中的數(shù)據(jù)組織記錄由字段組成，內(nèi)部有結(jié)構(gòu)，但是，文件之間是孤立的整體，也沒有反映現(xiàn)實間事物的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用上，很難能適用不同的應(yīng)用。

1.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫

隨著80年代到90年代，一種建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，并且借助于集合代數(shù)等概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系模型來表示。目前主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫有Oracle, SQL, Access, DB2, Sqlserver, Sybase等[3]。

1.4 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫是指把面向?qū)ο蟮姆椒ê蛿?shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合起來可以使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析、設(shè)計最大限度地與人們對客觀世界的認識相一致。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了滿足新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需要而產(chǎn)生的新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

2.1 數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)序發(fā)展

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是隨數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展而發(fā)展的。自數(shù)據(jù)管理進入系統(tǒng)管理后，上世紀六七十年代，先后發(fā)展產(chǎn)生了層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這3個系統(tǒng)都是建立在相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型理論上的，數(shù)據(jù)模型是一種限制世界數(shù)據(jù)特征的抽象，在現(xiàn)實世界、信息世界和機器世界分別表達描述，分別以數(shù)據(jù)、信息或記錄等表示的。數(shù)據(jù)模型主要是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)約束等。

2.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的形成

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為了數(shù)據(jù)庫的建立、使用和管理維護而建立的。其功能主要有：數(shù)據(jù)定義；數(shù)據(jù)庫操作；數(shù)據(jù)庫運行管理；數(shù)據(jù)組織、存儲和管理；數(shù)據(jù)庫的建立和維護。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本特征：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化統(tǒng)一管理。這樣在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型表示上，數(shù)據(jù)可以面向整個應(yīng)用系統(tǒng)，容易維護擴展，數(shù)據(jù)冗余少，實現(xiàn)共享，較高的獨立性，數(shù)據(jù)和程序獨立，將數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲，從而簡化了應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還提供了對安全性、完整性、并發(fā)和恢復的控制。

2.3 數(shù)據(jù)庫的智能化和集成化

數(shù)據(jù)庫技術(shù)的廣泛使用為企業(yè)和組織收集并積累了大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)豐富知識貧乏的現(xiàn)實直接導致了聯(lián)機分析處理(OLAP)、數(shù)據(jù)倉庫(Data Warehousing) 和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的出現(xiàn),促使數(shù)據(jù)庫向智能化方向發(fā)展。同時企業(yè)應(yīng)用越來越復雜, 會涉及應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、其他數(shù)據(jù)庫、舊系統(tǒng)中的應(yīng)用以及第三方軟件等, 數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品與這些軟件是否具有良好集成性往往關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能[4]。

3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)據(jù)庫向應(yīng)用軟件方向發(fā)展

隨著用于在線事務(wù)處理OLTP的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的專業(yè)化發(fā)展，會出現(xiàn)管理要求不高，價格相對低廉的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)與其他應(yīng)用軟件進行集成，相當方便的指導初學者了解安裝和管理，向?qū)ё詣油瓿稍S多任務(wù)調(diào)用的智能功能，使得DBMS易于安裝操作和管理。數(shù)據(jù)庫開發(fā)商還進行遠程管理功能的開發(fā)，富有經(jīng)驗的數(shù)據(jù)庫管理人員可從其他地方來監(jiān)視和管理數(shù)據(jù)庫，在某些情形下甚至是數(shù)據(jù)庫開發(fā)商來為用戶處理問題，這使得DBMS的管理要求降低，隨著用戶對應(yīng)用開發(fā)商要求的增加這種趨勢將會持續(xù)。

3.2 數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來

為了在激烈的競爭中取勝許多DBMS開發(fā)商把產(chǎn)品發(fā)展方向定為Internet數(shù)據(jù)庫。這些開發(fā)商正設(shè)法賦予數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)連接功能，擴充對網(wǎng)絡(luò)上多媒體數(shù)據(jù)的存儲和操作管理功能。通過設(shè)置Internet網(wǎng)絡(luò)接口，如支持H T T P 協(xié)議H y p e r t e x t Transfer Protocol。DBMS提供許多與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能相匹配的功能以實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，其趨勢朝DBMS擁有網(wǎng)絡(luò)地址的方向發(fā)展。DBMS開發(fā)商認為DBMS是替代由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器擔負的數(shù)據(jù)和文件存儲的最好工具。隨著網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化的發(fā)展，將開發(fā)出在DBMS上進行存儲的方法，并將取代目前把多媒體數(shù)據(jù)存放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的做法，同時DBMS還會具有傳輸控制和數(shù)據(jù)集成能力。

3.3 數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化存儲

以前企業(yè)信息管理的重點是把數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫保存，而現(xiàn)在則是從數(shù)據(jù)庫中獲得信息。DBMS正在進行數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)化，如增加并行處理位圖序列化改進隊列算法[5]，預合計改善批量裝載能力等主要的功能。DBMS開發(fā)商已經(jīng)開發(fā)出數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)化技術(shù)，但要達到最終要求還有很長的路要走。在此過渡期主要的DBMS開發(fā)商轉(zhuǎn)向建立新的數(shù)據(jù)存儲功能，并作為其DBMS產(chǎn)品的可選功能。IBM的DB2，OLAP Server把DB2與Hyperion Solutions公司的Essbase數(shù)據(jù)庫集成起來。Oracle Express Server采用從Information Resources購買的快遞Express技術(shù)，它們都能存放和管理多維數(shù)據(jù)陣列并具有直接分析復雜相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。

3.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展高端化

數(shù)據(jù)庫技術(shù)一直是社會現(xiàn)實需要作為推動的，現(xiàn)代企業(yè)在全球化的競爭中，已經(jīng)對信息化提出更高要求。這樣的現(xiàn)實需求推動著數(shù)據(jù)庫技術(shù)從以前的專門的技術(shù)領(lǐng)域走向與生產(chǎn)實際相結(jié)合的領(lǐng)域，走向企業(yè)等生產(chǎn)業(yè)務(wù)決策等前臺。要求數(shù)據(jù)庫從簡單的數(shù)據(jù)處理到信息服務(wù)、到業(yè)務(wù)本身管理，甚至到知識和決策。這就產(chǎn)生和發(fā)展了相應(yīng)的技術(shù)，比如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、知識庫專家系統(tǒng)、能處理和控制大量的生產(chǎn)信息和資源的數(shù)據(jù)庫技術(shù)如ERP。

[1]徐紅梅. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢[J]. 微型機與應(yīng)用. 2006; (10):11-13

[2]薩師煊, 王珊. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)導論[M]. 北京：高等教育出版社. 2004;21-37

[3]蔡立軍, 翟亮. Oracle9關(guān)系數(shù)據(jù)庫適用教程[M]. 中國水電出版社. 2004;25-41

[4]張海藩. 軟件工程導論[M]. 北京：清華大學出版社. 2003;112-133

[5]陳平, 褚華. 軟件設(shè)計師[M]. 北京：清華大學出版社.2004;51-83

The Research Progress and Future Trends of Database Management System

Bian Menglin1Wang Milan2
1. School of Information, Hainan University, Haikou；, 5702282. School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing, 211189

Database management system is based on a desk development tools and backend database and formed under the guidance of the application system in software engineering related theories. It has wide range applications in the enterprise, education, medical, aerospace and biological fields. This paper analyzes the history of database management system and the research progress and future trends of database management system.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.050

邊夢琳，女,（1990-），本科，研究方向：數(shù)據(jù)庫技術(shù)及其應(yīng)用。