数据库系统的发展趋势探究

2022-12-20

在实际应用中, 人们除了需要处理数字、日期、字符型数据的简单应用外, 还需要处理许多复杂的数据类型。例如, 存储并检索复杂的嵌套数据、复合数据、多媒体数据、网络数据、用计算机辅助设计CAD绘制的工程图纸和用GIS提供的空间数据等, 关系数据库都无法实现对他们的管理。正是实际中涌现出这样许多问题, 促使数据系统拘束不断推向新的高度。

1 面向对象的数据库系统

基于关系数据库等数据系统的局限性, 不能很好地解决C A DC A M, 计算机辅助软件工程CASE等方面的复杂应用, 数据库研究人员借鉴和吸收了面向对象的方法和技术, 提出了面向对象的数据模型和对象关系模型。

面对对象模型 (例如Object Store和Versant公司的DBMS产品中使用的模型) 的基础是面向对象的程序设计方法, 例如人们所熟悉的C++, JAVA, VB等程序设计语言, 因此可以说, 面向对象的模型是卖弄想对象的程序设计方法在数据技术中的延伸。面向对象建模的基本思想是, 把现实世界抽象成为对象的集合, 对象与对象之间通过调用、继承和包含关系相互作用, 现实世界的状态变化就是对象之间相互传递信息作用的结果。

早期的面向对象的数据库, 实际上是一种将面向对象编程中所建立的的对象自动保存在辅存上的文件系统, 一旦程序中止, 它可以自动按另一程序的要求取出已存入的对象。第二代面向对象数据库, 是将关系模型与面向对象的程序设计语言中面向对象的核心概念结合起来, 包括将数据库和程序封装到对象中、对象表示、多重继承和嵌套对象等。并且将传统的关系型语言和调用级界面进行扩充, 使之成为面向对象的SQL语言及相应的条拥级界面。对象数据库管理组开发了新的标准。即对象数据模型和对象查询语言, 它们相当于关系数据库的SQL标准。

2 数据库技术与多学科技术的有机结合

数据库技术与计算机网络技术, 人工智能技术, 并行处理技术和面向对象的程序设计技术等相互渗透和相互结合, 成为数据库技术发展的主要特征。这种渗透于结合使数据库中心的技术层出不穷, 新的学科分支不断涌现, 并产生了一系列新型数据库系统。

2.1 分布式数据库系统

随着计算机硬件系统和通信系统的发展, 形成了计算机网络与分布式处理系统。这些系统, 一个重要的特征就是计算机资源分散, 若干计算机资源分布在许多不同的地方, 它们通常均没有公共的内存和辅存, 但它们均通过高速的通信网络等实现互相连接, 通过网络操作系统或分布式操作系统, 向广大用户提供资源共享。

2.1.1 采用集中的数据库方式

把数据库中的所有数据都集中存放在一台计算机上, 用户通过网络操作系统共享这里的数据资源。集中式市局库不同于单机数据库, 单机数据库实际上是该计算机用户的专用数据库。集中式市局库是基于计算机网络的, 根据网络操作系统的要求把数据库安放在网络服务器上, 实现数据库资源的共享。

2.1.2 采用分布式数据库方式

分布式数据库具有如下特征:分布式数据库本身是分布的, 能很好地适应一个单位的具体要求, 用户可以根据自己的实际需要与能力构建自己的分布式网络系统。如果经济比较紧张, 开始时可以少建一些结点, 以后需要扩大时再增加结点。

由于数据库是分布的, 通常处理也是分布的。也就是说, 位于本地计算机上的数据通常由本地计算机处理, 减轻了对网络服务器的处理要求, 提高了整个系统的处理能力。

由于这组数据又是相关, 要为各个用户所共享, 但是远地访问的数据往往比本地访问的数据少的多, 因而减少了通信的开销, 提升了系统的性能。

由于数据分布在不同位置的计算机上, 某些计算机系统出了故障, 其他家电计算机仍然可以正常工作, 并不会导致整个数据的破坏。如果进一步采用数据冗余技术, 还可以使正广和系统具有一定的容错能力。

2.2 多媒体数据库

多媒体数据就是指计算机处理的数据多样化, 通常可以包括:文本数据、语音数据、图像数据、图形数据和影视数据。过去计算机所处理的数据一般是在数字, 字符的范围内, 但随着现代科技的进步, 语音和图像均可实现数字化, 从俄天然使过去的文本信息与语言信息和同乡信息并无本质的差别, 他们都是数字化的信息, 都可以实现计算机处理。

对媒体数据有以下特点:数据量大, 特别是对于图像数据;语音和影视与时间相关, 并且不像文本数据那样具有固定格式的记录形式, 而是非结构化的。

2.3 工程数据库

美国洛克希德公司的Eastman, 于1975年首先描述了以个可用于C A D的数据库, 对CAD领域产生了重大影响。Fellipa于1979年和1980年发表论文, 阐述了事务数据库管理与科学数据管理之间的区别, 给出了有关科学计算的术语一览表, 使科学家们知道如何实际使用它们的数据。科学数据的特殊性决定了科研计算对DBMS的新要求。为了弄清事务应用与工程应用中使用数据库的差别, Foisean和Valette于1982年给出了准则表。Bell在文章中比较了科学应用与事务应用中的数据建模, 以及数据实体的辨识、实体命名和其他有关数据建模中关键技术。

第四届国际工程软件会议, 讨论了工程数据库在集成工程设计中的显著作用, 工程数据库管理系统的特点以及工程数据库管理的类别, 提出了一个基于类型、对象与关系和函数概念的C A D数据模型。

工程数据库的数据模型超越了传统的层次数据模型, 网状数据模型和关系数据模型。它有待更深入地开展研究。这种研究需要借助于传统数据模型, 使工程数据库的数据模型更好地反映工程应用环境的客观世界本来面貌, 不仅在静态镜头上而且在动态的操作和变更上更贴近地描述客观事物, 包括工程数据库的数据模型, 工程数据库的体系结构, 几何元素在数据库中的表示, 以及相关理论与实现技术等等。