数据库系统与数据模型简介
胡经国
本文作者的话
本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。

以此作为云计算学习笔录，供云计算业外读者进一步学习和研究参考。

希望能够得到大家的指教和喜欢！
下面是正文
一、数据库系统及其组成
1、数据库系统的概念
数据库系统（Database System）是用于组织和存取大量数据的管理系统，方便多用户使用计算机软硬件资源组成的系统。

它与文件系统的重要区别是数据的充分共享、交叉访问以及应用（程序）的高度独立性。

2、数据库系统的组成
数据库系统由计算机系统、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户组成。

⑴、计算机系统
计算机系统是指用于数据库管理的计算机硬件资源和基本软件资源。

其中，硬件资源包括CPU、大容量内存（用于存放操作系统、数据库、数据库管理系统、应用程序等）、直接存取的外部存储设备（硬盘）；软件资源包括操作系统、应用程序。

⑵、数据库
什么是数据库？数据库是提供数据的基地。

它能保存数据，并让用户从它那里访问有用的数据。

数据库是数据处理的新技术，也是一项先进的软件工程。

数据库中的业务数据，是以一定的组织方式存储在一起的、相互有关的数据整体。

数据库中保存的数据是相关数据，是一种相对稳定的中间数据。

为了便于管理和处理这些数据，将这些数据存入数据库时，必须具有一定的数据结构和文件组织形式（顺序文件、索引文件）。

“相关数据”、“一定的组织形式”和“共享”是关系型数据库的三个基本要素。

⑶、数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，DBMS）包括面向用户的接口功能和面向系统的维护功能两大方面。

前者为用户存取数据提供必要的手段，包括处理能力。

后者为数据库管理者提供数据库的维护工具，具体包括数据库定义、数据装入、数据库操作、控制、监督、维护、恢复、通信等。

数据库管理系统通常由以下三部分组成：数据库描述语言（DLL）、数据库操作（DML）或查询程序、数据库管理例行程序。

总之，信息的集合是数据库，而数据库管理系统的软件则可用于完成信息的存储和检索。

⑷、应用程序和用户
数据库管理员（DBA）是系统工作人员，负责对整个数据库系统进行维护。

应用程序员是后台专业用户，对数据库进行检索、插入、删除或更新。

非程序员是终端用户，通过联机终端设备，由基本命令组成的询问语言对数据库进行检索、插入、删除或更新等操作。

例如，话务员、管理员、质检员。

二、数据模型
1、数据模型基本概念
数据模型是数据库系统的核心，是对客观事物及其联系的数据的描述，即实体模型的数据化。

数据模型是表示实体与实体之间联系的模型。

2、数据模型类型
当前，流行的数据模型有：关系、层次、网状三种数据模型。

⑴、关系数据模型
关系数据模型是新的DBMS，将数据简单地表示为一个或多个表格的内容。

它是由表格形式体现的，这种“表”在数学上称为关系。

表中的每一行称为记录，每个记录由若干字段组成：一个记录描述一个事物，它的各个字段是该事物各种性质的描述。

在关系数据库中，这些字段称为属性。

⑵、层次数据模型
层次数据模型，也称为树状模型，是一个以记录类型为结点的有根的定向树。

层次数据模型的特点为：有而且仅有一个实体，向上不与任何实体联系，称为根；有若干实体，向下不与任何实体联系，称为叶；其余的实体，向下可以与任何实体联系，但向上只与唯一的一个实体联系（一对多联系），称为中间节点。

根节点在最高层，即第一层。

同一层上的节点之间没有联系。

具有这些特点的数据结构，称为层次结构。

例如大学行政组织结构。

典型例子是IBM的IMS。

链接：IBM的IMS
IMS是IBM最早的事务和层次数据库管理系统。

它非常适合支持高可用性、高性能、高容量、高完整性和低成本的关键性联机操作应用程序和数据。

如今，IMS管理着世界上一些任务关键型数据，并且继续在随需应变领域担任重要角色。

⑶、网状数据模型
网状数据模型，是以记录类型为结点的网状结构。

网络与树的区别主要有以下两点：①、一个子结点可以有两个或多个父结点；②、在两个结点之间，可以有两种或多种关系。

在网状数据模型中，用“系”表示这种关系。

所谓“系”是一个二级树。

它的根结点成为主节点；它的叶称为从节点。

其数据库的直接用户是程序员。

访问存储信息的方法是通过特殊的来自程序设计语言的调用，进行简单的特定查询，通常是不容易的。

2017年3月12日编写于重庆
2019年2月17日修改于重庆。