CS245数据库原理之一

第一章 DBMS系统概述

1.1 数据库系统的发展

孤立性
原子性

1.1.1 信息集成

一种方法是建立数据仓库（data warehouse），将众多遗留数据库中的信息进行适当翻译，周期性地拷贝到一个中心数据库中。
另一种方法是实现一个Mediatator（中间件），支持各个不同数据库中的一个集成的模型，并在这个模型和每个数据库所使用的实际模型之间进行翻译。

1.2 数据库管理系统概述

图1-1中，单线框表示系统成分，双线框表示内存中的数据结构。实线表示控制和数据流，虚线仅表示数据流。对于DBMS有两个不同的命令来源：
普通用户和应用程序，其要求对数据进行访问或修改。
数据库管理员DBA，负责建立数据库的结构或模式的一个人或一组人。
数据定义语言DDL。元数据metadata。

图1-1 数据库管理系统成分

Data manipulation language（DML）命令

1.2.1 查询处理概述

查询响应
事务处理

事务处理器：

1. 并发控制管理器或调度器，负责保证事物的原子性和孤立性。
2. 日志和恢复管理器，负责事务的持久性

1.2.2 主存和缓冲区管理器

不同DBMS成分需要的信息的类型：

1. 数据：数据库自身内容
2. 元数据：描述数据库的结构及其约束的数据库模式
3. 日志记录：关于最近对数据库所做改变的信息，这些信息支持数据库的持久性。
4. 统计信息：DBMS收集和储存的关于数据库中的各个关系或其他成分的大小、取值等信息。
5. 索引：支持对数据进行高效存取的数据结构

1.2.3 事务处理

事务：一个或多个数据库manipulation组成一组，其必须作为一个原子，外观上独立于其他事务执行的单位。

1. 日志记录
2. 并发控制
   调度器（并发控制管理器）必须保证多个事务的一个个动作以一种适当的顺序执行。典型的调度器通过在数据库的某些部分上维护若干个锁来进行它的工作。这些锁防止两个事务以造成不良后果的方式存取数据的相同部分。封锁表如图1-1。调度器禁止执行引擎访问数据库中被封锁的部分。
3. 死锁解决

事务的ACID特性
A原子性atomicity，事务完全执行或完全不执行。
I孤立性isolation，表面看起来每一个事务都是在没有其他事务同时执行的情况下执行的。
D持久性durability，一旦事务完成，则事务对数据库的影响就不会丢失。
C一致性consistency，所有的数据库都有一致性约束，或关于数据之间联系的预期状况。

1.2.4 查询处理器

1. 查询编译器
   *查询分析器，建立一个树结构。
   *查询预处理器，语义检查后，将分析树转换为代数操作树。
   *查询优化器，操作序列优化
2. 执行引擎