数据库与数据库管理系统概述

avatar
cmdragon 渡劫
image image

扫描二维码关注或者微信搜一搜:编程智域 前端至全栈交流与成长

数据库与数据库管理系统概述

在当今信息化迅速发展的时代,数据已经成为企业和组织的重要资产。为了有效地存储、管理和利用这些数据,数据库系统应运而生。

一、数据库的定义

数据库(Database)是一个有组织的数据集合,通常以电子形式存储在计算机系统中。数据库的基本目的是为用户提供一种高效、可靠且易于访问和管理的数据存储解决方案。数据可以是结构化的(如表格数据)或非结构化的(如文本、图像),并且可以按照某种规则进行组织。

1.1 数据库的特点

  • 数据独立性:数据库通过抽象层提供外部视图,使用户无需了解数据的物理存储方式,从而实现数据的逻辑与物理独立性。
  • 数据共享:多个用户可以同时访问数据库中的数据,为了支持这个特性,现代数据库管理系统提供了并发控制机制,以保持数据的一致性。
  • 数据一致性:通过约束、事务管理等机制,数据库能够确保数据的完整性和一致性,避免脏读、不可重复读等问题。
  • 数据安全性:数据库系统通常提供用户认证和访问控制,确保只有有权限的用户才能访问或修改敏感数据。

二、数据库管理系统(DBMS)的概念

数据库管理系统(DBMS)是用于创建、管理和操作数据库的软件系统。DBMS负责数据的存储、检索和更新,为用户提供数据的操作接口,并确保数据的完整性和安全性。

2.1 DBMS的功能

  1. 数据定义(Data Definition)

    • DBMS允许用户定义数据库的结构,包括创建、修改和删除数据库对象(如表、索引和视图)。通用的数据定义语言(DDL)包括 CREATE、ALTER 和 DROP 命令。
  2. 数据操作(Data Manipulation)

    • DBMS支持用户对数据的增、删、改、查操作,通常使用数据操作语言(DML)。常用的 DML 操作包括 INSERT、UPDATE、DELETE 和 SELECT。
  3. 数据安全性与完整性保障

    • DBMS使用多种机制来确保数据的安全性和完整性。这包括用户认证、访问控制、约束(如主键、外键、唯一性等)和数据备份与恢复。
  4. 数据管理与维护

    • DBMS负责数据文件的存储、检索和维护,管理数据的物理存储结构,以优化访问速度和存储空间的使用。
  5. 支持事务处理

    • DBMS能够管理事务,确保其遵循原子性、一致性、隔离性和持久性(ACID)特性。这保证了即使在系统故障情况下,数据的完整性和一致性也能得到维护。
  6. 并发控制

    • DBMS允许多个用户共享数据库,采用锁机制、时间戳等方法来管理并发访问,以避免数据冲突和不一致性。
  7. 数据共享

    • 通过提供标准的查询语言(如 SQL),DBMS使得不同的用户和应用程序能够方便地访问共享数据,以支持协作和信息交流。

2.2 常见的数据库管理系统类型

在现代计算环境中,存在多种类型的 DBMS,主要可以分为以下几类:

  • 关系型数据库管理系统(RDBMS):基于关系模型的数据存储方式,例如 MySQL、PostgreSQL、Oracle 和 Microsoft SQL Server。这些系统通过表及其之间的关系来管理数据,使用结构化查询语言(SQL)进行数据操作。

  • 非关系型数据库管理系统(NoSQL):设计用于处理大规模数据的非结构化或半结构化数据,例如 MongoDB、Cassandra 和 Redis。这些系统采用不同的数据模型(如文档型、键值型、列族型和图形型)来满足特定需求,如高并发和可扩展性。

  • 分布式数据库:数据存储在多个位置的数据库系统,可以在不同的计算机、网络甚至地理位置上访问数据,以支持大规模分布式应用。

三、关系型数据库与非关系型数据库的区别

关系型数据库与非关系型数据库之间有着显著的区别,这些区别通常影响为不同用途而选择数据库管理系统的决策。

特性关系型数据库(RDBMS)非关系型数据库(NoSQL)
数据模型基于表格,使用行和列结构多种数据模型(文档、键值、图、列族等)
数据关系支持复杂的关系,通过外键定义通常不支持或支持较少的关系
事务支持完全支持 ACID 事务特性支持部分 ACID 特性,使用最终一致性模型
查询语言使用结构化查询语言(SQL)查询方法各异,可能使用 REST API 或特定查询语言
扩展性垂直扩展(通过增加硬件资源)水平扩展(通过增加节点)
适用场景传统应用程序、金融、企业管理等大数据分析、社交网络、物联网等场景

四、总结

在数据库与数据库管理系统的学习中,理解基本概念及其功能是非常重要的基础。数据库是数据存储与组织的核心,而数据库管理系统则是管理这些数据的工具。掌握数据库的基础知识将为后续的高级内容打下坚实的基础,为数据的有效管理和使用提供支持。

余下文章内容请点击跳转至 个人博客页面 或者 扫码关注或者微信搜一搜:编程智域 前端至全栈交流与成长,阅读完整的文章:

往期文章归档: