淺談數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

邊夢(mèng)琳 王米蘭

1.海南大學(xué)信息學(xué)院，?？?70228；2. 東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，南京211189

淺談數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

邊夢(mèng)琳1王米蘭2

1.海南大學(xué)信息學(xué)院，?？?70228；2. 東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，南京211189

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是基于某種前臺(tái)的開發(fā)工具和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并在軟件工程相關(guān)理論的指導(dǎo)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(kù)管理系統(tǒng)的發(fā)展歷史及研究進(jìn)展，最后展望了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)及方向。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；軟件工程；研究進(jìn)展；未來趨勢(shì)

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

引言

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Database Management Systems,簡(jiǎn)稱DBMS)是指提供各種數(shù)據(jù)管理服務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng), 這種服務(wù)包括數(shù)據(jù)對(duì)象定義、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份、數(shù)據(jù)訪問與更新、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)安全保護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理以及數(shù)據(jù)庫(kù)建立和維護(hù)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(duì)伴隨著企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、加工、管理和利用, 以改善企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的整體效率, 增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。所以,數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有助于加速和推動(dòng)企業(yè)信息化的進(jìn)程。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的發(fā)展歷史

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)經(jīng)歷了四個(gè)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(kù)，第四階段是目前新興的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)。

1.1 人工管理階段

早期的數(shù)據(jù)管理是人工進(jìn)行的，當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)主要是用來科學(xué)計(jì)算的，輸入數(shù)據(jù)運(yùn)行后，不保存數(shù)據(jù)，只要計(jì)算后的結(jié)果。

1.2 文件系統(tǒng)階段

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，上世紀(jì)70年代后，計(jì)算機(jī)超越了只進(jìn)行科學(xué)計(jì)算階段，已經(jīng)能處理非數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久保存，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理存儲(chǔ)的分開，減少數(shù)據(jù)的物理組織。數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)應(yīng)用，實(shí)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(fù)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(diǎn)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(shí)，重復(fù)定義重復(fù)存儲(chǔ)，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(shí)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(kù)

隨著80年代到90年代，一種建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且借助于集合代數(shù)等概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)實(shí)世界中的各種實(shí)體以及實(shí)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(kù)有Oracle, SQL, Access, DB2, Sqlserver, Sybase等[3]。

1.4 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)是指把面向?qū)ο蟮姆椒ê蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合起來可以使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)最大限度地與人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)相一致。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是為了滿足新的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用需要而產(chǎn)生的新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)是隨數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展而發(fā)展的。自數(shù)據(jù)管理進(jìn)入系統(tǒng)管理后，上世紀(jì)六七十年代，先后發(fā)展產(chǎn)生了層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。這3個(gè)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(shí)世界、信息世界和機(jī)器世界分別表達(dá)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(kù)管理系統(tǒng)的形成

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為了數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和管理維護(hù)而建立的。其功能主要有：數(shù)據(jù)定義；數(shù)據(jù)庫(kù)操作；數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理；數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理；數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，容易維護(hù)擴(kuò)展，數(shù)據(jù)冗余少，實(shí)現(xiàn)共享，較高的獨(dú)立性，數(shù)據(jù)和程序獨(dú)立，將數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還提供了對(duì)安全性、完整性、并發(fā)和恢復(fù)的控制。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的智能化和集成化

數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)貧乏的現(xiàn)實(shí)直接導(dǎo)致了聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(Data Warehousing) 和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的出現(xiàn),促使數(shù)據(jù)庫(kù)向智能化方向發(fā)展。同時(shí)企業(yè)應(yīng)用越來越復(fù)雜, 會(huì)涉及應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、其他數(shù)據(jù)庫(kù)、舊系統(tǒng)中的應(yīng)用以及第三方軟件等, 數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)系統(tǒng)的性能[4]。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)的專業(yè)化發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)管理要求不高，價(jià)格相對(duì)低廉的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)與其他應(yīng)用軟件進(jìn)行集成，相當(dāng)方便的指導(dǎo)初學(xué)者了解安裝和管理，向?qū)ё詣?dòng)完成許多任務(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(kù)開發(fā)商還進(jìn)行遠(yuǎn)程管理功能的開發(fā)，富有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員可從其他地方來監(jiān)視和管理數(shù)據(jù)庫(kù)，在某些情形下甚至是數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)應(yīng)用開發(fā)商要求的增加這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)。

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

為了在激烈的競(jìng)爭(zhēng)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(kù)。這些開發(fā)商正設(shè)法賦予數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)連接功能，擴(kuò)充對(duì)網(wǎng)絡(luò)上多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，其趨勢(shì)朝DBMS擁有網(wǎng)絡(luò)地址的方向發(fā)展。DBMS開發(fā)商認(rèn)為DBMS是替代由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器擔(dān)負(fù)的數(shù)據(jù)和文件存儲(chǔ)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(jìn)行存儲(chǔ)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(shí)DBMS還會(huì)具有傳輸控制和數(shù)據(jù)集成能力。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化存儲(chǔ)

以前企業(yè)信息管理的重點(diǎn)是把數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫(kù)保存，而現(xiàn)在則是從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得信息。DBMS正在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的優(yōu)化，如增加并行處理位圖序列化改進(jìn)隊(duì)列算法[5]，預(yù)合計(jì)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(chǔ)的優(yōu)化技術(shù)，但要達(dá)到最終要求還有很長(zhǎng)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(chǔ)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(kù)集成起來。Oracle Express Server采用從Information Resources購(gòu)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(fù)雜相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展高端化

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)一直是社會(huì)現(xiàn)實(shí)需要作為推動(dòng)的，現(xiàn)代企業(yè)在全球化的競(jìng)爭(zhēng)中，已經(jīng)對(duì)信息化提出更高要求。這樣的現(xiàn)實(shí)需求推動(dòng)著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)從以前的專門的技術(shù)領(lǐng)域走向與生產(chǎn)實(shí)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(tái)。要求數(shù)據(jù)庫(kù)從簡(jiǎn)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(shí)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(shí)庫(kù)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(kù)技術(shù)如ERP。

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

[2]薩師煊, 王珊. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)導(dǎo)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(kù)適用教程[M]. 中國(guó)水電出版社. 2004;25-41

[4]張海藩. 軟件工程導(dǎo)論[M]. 北京：清華大學(xué)出版社. 2003;112-133

[5]陳平, 褚華. 軟件設(shè)計(jì)師[M]. 北京：清華大學(xué)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(mèng)琳，女,（1990-），本科，研究方向：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及其應(yīng)用。