数据库技术发展现状与未来趋势课件.ppt
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1、1数据库技术数据库技术发展现状与未来趋势发展现状与未来趋势21. 什么是数据库技术什么是数据库技术 什么是数据?什么是数据? 在计算机系统中,各种在计算机系统中,各种字母、数字符号的字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据组合、语音、图形、图像等统称为数据,数据,数据经过加工后就成为信息。经过加工后就成为信息。 什么是数据库?什么是数据库? 数据库(数据库(DataBase,DB)是一个长期存)是一个长期存储在计算机内的、有组织的、有共享的、统一储在计算机内的、有组织的、有共享的、统一管理的数据集合。管理的数据集合。3 数据库技术是一种计算机辅助管理数据数据库技术是一种计算机辅助管理
2、数据的方法,它研究如何组织和存储数据,如何的方法,它研究如何组织和存储数据,如何高效地获取和处理数据。是通过研究数据库高效地获取和处理数据。是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法,并利用这些理论来实现对理论和实现方法,并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。术。 数据库技术数据库技术是是数据数据管理管理的技术,是计算的技术,是计算机科学的重要分支。机科学的重要分支。是信息系统的一个核心是信息系统的一个核心技术。技术。42. 数据库技术的产生、发展数据库技术的产生、发
3、展 数据库的历史可以追溯到五十年前,那数据库的历史可以追溯到五十年前,那时的数据管理非常简单。通过大量的分类、时的数据管理非常简单。通过大量的分类、比较和表格绘制的机器运行数百万穿孔卡片比较和表格绘制的机器运行数百万穿孔卡片来进行数据的处理,其运行结果在纸上打印来进行数据的处理,其运行结果在纸上打印出来或者制成新的穿孔卡片。出来或者制成新的穿孔卡片。而数据管理就而数据管理就是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处理。理。-人工管理人工管理56 1956 年,年,IBM(International Business Machines) 国际商业机器公司。国际商
4、业机器公司。 外号是外号是 “Big Blue”(蓝色巨人)。生产出第(蓝色巨人)。生产出第一个磁盘驱动器一个磁盘驱动器 the Model 305 RAMAC。 7 此驱动器有此驱动器有50 个盘片,每个盘片直径是个盘片,每个盘片直径是2 英尺,可以储存英尺,可以储存5MB的的数据。使用磁盘最大的数据。使用磁盘最大的好处是可以好处是可以随机随机地存取数据,而穿孔卡片和磁地存取数据,而穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。可以说,随机存取对于带只能顺序存取数据。可以说,随机存取对于数据管理的发展是一次具有革命性意义的改变。数据管理的发展是一次具有革命性意义的改变。8 1961年,美国年,美国通用电气
5、公司通用电气公司(General ElectricCo.) Charles W. Bachman等人在年开发成功的等人在年开发成功的IDS(Integrated DataStore)是最早出现的)是最早出现的是网状是网状DBMS(数据库管理系统)。(数据库管理系统)。 IDS 具具有数据模式和日志的特征。但有数据模式和日志的特征。但它只能在它只能在GE主主机上运行,并且数据库只有一个文件,数据机上运行,并且数据库只有一个文件,数据库所有的表必须通过手工编码来生成。库所有的表必须通过手工编码来生成。-文件文件系统系统9 1973 Charles W. Bachman 因在数据库因在数据库方面的杰
6、出贡献而获方面的杰出贡献而获ACM图灵奖图灵奖 。他提出。他提出并实现的第一个网状数据库系统并实现的第一个网状数据库系统 For his outstanding contributions to database technology. Charles W. Bachman (Dec. 11, 1924 - )101968 年年IBM 公司在开发的公司在开发的IMS (Information Management System),是),是最最著名最典型著名最典型的的层次数据库系统层次数据库系统。这是。这是IBM公司研公司研制的最早的大型数据库系统程序产品。从制的最早的大型数据库系统程序产品。从
7、60 年年代末产生起,如今已经发展到代末产生起,如今已经发展到IMS V6,提供群,提供群集、集、N路数据共享、消息队列共享等先进特性的路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。这个具有支持。这个具有40 年历史的数据库产品在如今年历史的数据库产品在如今的的WWW应用连接、商务智能应用中扮演着新的应用连接、商务智能应用中扮演着新的角色。角色。-数据库系统数据库系统111970年,年,IBM的研究员的研究员埃德加埃德加考特考特 EdgarF.F.Codd 博士博士在刊物在刊物Communication of the ACM上上发表了一篇名为发表了一篇名为“A Relational Model o
8、f Data for Large Shared Data Banks”的论文的论文12 E.F.Codd提出了关系模型的概念,奠定提出了关系模型的概念,奠定了关系模型的理论基础。了关系模型的理论基础。这篇论文被普遍认这篇论文被普遍认为是数据库系统历史上具有划时代意义的里为是数据库系统历史上具有划时代意义的里程碑。程碑。 E.F.Codd 计算机界公认计算机界公认的关系数据库之父。的关系数据库之父。1970年他提出了关系模型的理论,年他提出了关系模型的理论,1970年以年以后,后,E.F.Codd继续完善和发展关系理论;之继续完善和发展关系理论;之后创办了一个研究所后创办了一个研究所The Re
9、lationalInstitute和一个公司和一个公司Codd & Associations;1990 年年出版了专著出版了专著The Relational Model for Database Management:Version 2。13埃德加埃德加考特(考特(EdgarF.Codd)计算机界公认的计算机界公认的关系数据关系数据库之父。库之父。 E.F.Codd 以其对关系数据库的卓越贡献获得了以其对关系数据库的卓越贡献获得了1981 年年ACM图灵奖。图灵奖。14 Codd的的心愿是为数据库建立一个优美的数心愿是为数据库建立一个优美的数据模型。后来据模型。后来Codd又陆续发表多篇文章,
10、论又陆续发表多篇文章,论述了范式理论和衡量述了范式理论和衡量关系系统的关系系统的12条标准条标准,用,用数学理论奠定了关系数据库的基础。关系模型数学理论奠定了关系数据库的基础。关系模型有严格的数学基础,抽象级别比较高,而且简有严格的数学基础,抽象级别比较高,而且简单清晰,便于理解和使用。单清晰,便于理解和使用。15 1974 年,年,IBM的的Ray Boyce和和Don Chamberlin将将Codd关系数据库关系数据库的的12条准则条准则的数学定义以的数学定义以简单的关键字语法表现出来,里程碑式地提简单的关键字语法表现出来,里程碑式地提出了出了SQL(Structured Query L
11、anguage)语言。语言。16 SQL语言的功能包括查询、操纵、定义语言的功能包括查询、操纵、定义和控制,和控制,是一个综合的、通用的关系数据库是一个综合的、通用的关系数据库语言,同时又是一种高度非过程化的语言,语言,同时又是一种高度非过程化的语言,只要求用户指出做什么而不需要指出怎么做。只要求用户指出做什么而不需要指出怎么做。SQL集成实现了数据库生命周期中的全部操集成实现了数据库生命周期中的全部操作。作。SQL提供了与关系数据库进行交互的方提供了与关系数据库进行交互的方法,它可以与标准的编程语言一起工作。法,它可以与标准的编程语言一起工作。171986年,年,ANSI American
12、National Standards Institute(ANSI美国国家标美国国家标准学会)把准学会)把SQL作为关系数据库语言的美国标作为关系数据库语言的美国标准,此后不久,准,此后不久,ISO(国际化标准组织)也做(国际化标准组织)也做出同样的规定,把出同样的规定,把SQL标准公布,标准公布,SQL成为成为国际标准。国际标准。目前目前SQL标准有标准有3个版本:个版本: SQL-89 SQL-92 SQL3 181970年关系模型建立之后,年关系模型建立之后,IBM公司公司在在San Jose实验室增加了更多的研究人员研实验室增加了更多的研究人员研究这个项目,这个项目就是究这个项目,这个
13、项目就是著名的著名的System R。其目标是论证一个全功能关系其目标是论证一个全功能关系DBMS的的可行性。该项目结束于可行性。该项目结束于1979年,完成了第一年,完成了第一个实现个实现SQL的的 DBMS。然而然而IBM对对IMS的承的承诺阻止了诺阻止了System R的投产,一直到的投产,一直到1980年年System R才作为一个产品正式推向市场。才作为一个产品正式推向市场。191976年霍尼韦尔公司年霍尼韦尔公司(Honeywell)开发开发了第一个商用关系数据库系统了第一个商用关系数据库系统Multics Relational Data Store。 20 他们开发的他们开发的I
14、ngres项目最后由项目最后由Oracle公司、公司、Ingres公司以及硅谷的其他厂商所商品化。后公司以及硅谷的其他厂商所商品化。后来,来,System R和和Ingres系统双双获得系统双双获得ACM的的1988年年“软件系统奖软件系统奖”。 是是SQL-Server/Sybase的奠基人。的奠基人。1973年,加州大学伯年,加州大学伯克利分校的克利分校的 Michael Stonebraker和和Eugene Wong,利用,利用System R已发布的信息已发布的信息开始开发自己的关系数开始开发自己的关系数据库系统据库系统Ingres。21 詹姆士詹姆士格雷格雷 (James Gray
15、) 在在IBM期间,他参与和主持过期间,他参与和主持过IMS、System R、SQL/DS、DB2等项目的开发,其中除等项目的开发,其中除SystemR仅作为研究原型,没有仅作为研究原型,没有 成为产品外,其他几个都成为成为产品外,其他几个都成为IBM在数据库市场上有影响力的在数据库市场上有影响力的产产 品。品。 Jim Gray使关系模型的使关系模型的技术实用化,他为技术实用化,他为RDBMS成熟成熟并顺利进入市场起到了关键性的并顺利进入市场起到了关键性的作用。作用。(1944Missing 01/28/2007)22 1998 James Gray由于在数据由于在数据库、事务处理方面取得
16、了突出的库、事务处理方面取得了突出的贡献,使他成为该技术领域公认贡献,使他成为该技术领域公认的权威,他也成为的权威,他也成为图灵奖图灵奖 第三位第三位在数据库技术在数据库技术的发展中作出重大的发展中作出重大贡献而获此殊荣的学者。贡献而获此殊荣的学者。 他的研究成果反映在他发表的他的研究成果反映在他发表的一系列论文和研究报告之中,最一系列论文和研究报告之中,最后结晶为一部厚厚的专著:后结晶为一部厚厚的专著:TransactionProcessing:ConceptsandTechniques。(1944Missing 01/28/2007)23二十世纪九十年代,随着基于二十世纪九十年代,随着基于
17、PC的客户的客户/服务器计算模式和企业软件包的广泛采用,数服务器计算模式和企业软件包的广泛采用,数据管理的变革基本完成。数据管理不再仅仅是据管理的变革基本完成。数据管理不再仅仅是存储和管理数据,而转变成用户所需要的各种存储和管理数据,而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据管理的方式。Internet的异军突起以及的异军突起以及XML语言的出现,给数据库系统的发展开辟语言的出现,给数据库系统的发展开辟了一片新的天地。了一片新的天地。24 1991,W.H. Bill Inmon发表了发表了”构建构建数据仓库数据仓库” 比尔比尔印蒙印蒙 (Bill Inmon),),被称为被称为数据仓库之父
18、,数据仓库之父,最早的数最早的数据仓库概念提出者。据仓库概念提出者。 数据仓库是一数据仓库是一个面向主题的面向主题的、集成的集成的、相对稳定的相对稳定的、反映历史反映历史变化的数据集合变化的数据集合,用于支持管理用于支持管理决策。决策。25随着信息技术和市场的发展,人们发现随着信息技术和市场的发展,人们发现关系型数据库系统虽然技术很成熟,但其局关系型数据库系统虽然技术很成熟,但其局限性也是显而易见的:它能很好地处理所谓限性也是显而易见的:它能很好地处理所谓的的“表格型数据表格型数据”,却对技术界出现的越来,却对技术界出现的越来越多的复杂类型的数据无能为力。越多的复杂类型的数据无能为力。 九十年
19、代以后,技术界一直在研究和寻求九十年代以后,技术界一直在研究和寻求新型数据库系统。但在什么是新型数据库系新型数据库系统。但在什么是新型数据库系统的发展方向的问题上,产业界一度是相当统的发展方向的问题上,产业界一度是相当困惑的。受当时技术风潮的影响,在相当一困惑的。受当时技术风潮的影响,在相当一段时间内,人们把大量的精力花在研究段时间内,人们把大量的精力花在研究“面面向对象的数据库系统向对象的数据库系统(object oriented database)”或简称或简称“OO数据库系统数据库系统”。26然而,数年的发展表明,然而,数年的发展表明,面向对象的关系面向对象的关系型数据库系统产品的市场发
20、展的情况并不理想型数据库系统产品的市场发展的情况并不理想。理论上的完美性并没有带来市场的热烈反应。理论上的完美性并没有带来市场的热烈反应。其不成功的主要原因在于,这种数据库产品的其不成功的主要原因在于,这种数据库产品的主要设计思想是企图用新型数据库系统来取代主要设计思想是企图用新型数据库系统来取代现有的数据库系统。这对许多已经运用数据库现有的数据库系统。这对许多已经运用数据库系统多年并积累了大量工作数据的客户,尤其系统多年并积累了大量工作数据的客户,尤其是大客户来说,是无法承受新旧数据间的转换是大客户来说,是无法承受新旧数据间的转换而带来的巨大工作量及巨额开支的。而带来的巨大工作量及巨额开支的
21、。27另外,面向对象的关系型数据库系统使查另外,面向对象的关系型数据库系统使查询语言变得极其复杂,从而使得无论是数据库询语言变得极其复杂,从而使得无论是数据库的开发商家还是应用客户都视其复杂的应用技的开发商家还是应用客户都视其复杂的应用技术为畏途。术为畏途。 总之,目前,总之,目前,主流主流的数据库技术还是的数据库技术还是关系关系数据库技术数据库技术的应用。的应用。281.Oracle 数据库巨人数据库巨人Oracle公司(甲骨文公司)是全球公司(甲骨文公司)是全球最大的信息管理软件及服务供应商。最大的信息管理软件及服务供应商。291976 年年IBM E.F.Codd发表了一篇里程碑发表了一
22、篇里程碑的论文的论文“R系统系统:数据库关系理论数据库关系理论”,介绍了,介绍了关系数据库理论和查询语言关系数据库理论和查询语言SQL。Oracle的的创始人创始人Ellison非常仔细地阅读了这篇文章,非常仔细地阅读了这篇文章,被其内容震惊。被其内容震惊。Ellison看完后,敏锐意识到看完后,敏锐意识到在这个研究基础上可以开发商用软件系统。在这个研究基础上可以开发商用软件系统。Ellison认为这是他们的机会认为这是他们的机会:他们决定开发他们决定开发通用商用数据库系统通用商用数据库系统Oracle。30 埃里森出生于埃里森出生于1944年年8月月17日是甲骨文公司日是甲骨文公司(Orac
23、le)的创始人和)的创始人和CEO。根据。根据2011年最新年最新福布斯杂志的统计,他的个人资产高达福布斯杂志的统计,他的个人资产高达395亿亿美元,居世界第美元,居世界第5位。短时间里他甚至曾经仅位。短时间里他甚至曾经仅次于比尔次于比尔盖茨为世界上第二富人。盖茨为世界上第二富人。31 1997年,年,Oracle推出了面向网络计算的数据推出了面向网络计算的数据库库Oracle8 1999年,年,Oracle正式提供世界上第一个正式提供世界上第一个Internet数据库数据库Oracle8i。 2001年年6月,月,Oracle又推出了新一代又推出了新一代Internet电子商务基础架构电子商
24、务基础架构Oracle9i。 2004年,年,Oracle发布发布oralce10g。 2007年年7月月12日,甲骨文公司在美国纽约宣日,甲骨文公司在美国纽约宣布推出数据库布推出数据库Oracle 11g,这是,这是Oracle数据库数据库的最新版本。的最新版本。 322. 微软公司的微软公司的SQL Server 1987 年,微软和年,微软和IBM合作开发完成合作开发完成OS/2,IBM 在其销售的在其销售的OS/2 ExtendedEdition 系统系统中绑定了中绑定了OS/2Database Manager,而微软,而微软产品线中尚缺少数据库产品。产品线中尚缺少数据库产品。332.
25、 微软公司的微软公司的SQL Server 为此,微软将目光投向为此,微软将目光投向Sybase,同,同Sybase 签订了合作协议,使用签订了合作协议,使用Sybase的技术开发基的技术开发基于于OS/2平台的关系型数据库。平台的关系型数据库。1989年,微软年,微软发布了发布了SQL Server 1.0 版。版。34 SQL Server(Structured Query Language Server) 是一个关系数据库管理系统是一个关系数据库管理系统(DBMS)。它最初是由它最初是由Microsoft、 Sybase 和和Ashton-Tate三家公司共同开发的,于三家公司共同开发的
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