什么是数据库管理系统（DBMS）？
菲奥娜·布朗
⚡ 智能摘要
数据库管理系统（DBMS）是一种专门用于存储、检索和管理结构化数据的软件，同时还能确保数据的安全性、完整性和多用户并发控制。DBMS平台能够减少冗余、集中访问，并为银行、航空公司、大学和制造业等行业的关键业务运营提供支持。
什么是数据库管理系统？
数据库管理系统 (DBMS) 数据库管理系统（DBMS）是一种用于存储和检索用户数据并采取适当安全措施的软件。它由一组操作数据库的程序组成。DBMS 接收来自应用程序的数据请求，并指示操作系统提供特定数据。在大型系统中，DBMS 可以帮助用户和其他第三方软件高效地存储和检索数据。
DBMS 允许用户根据自己的需求创建自己的数据库。术语“DBMS”包括 数据库 以及其他应用程序。它提供数据与软件应用程序之间的接口，使最终用户无需了解底层存储的复杂性。
DBMS 示例
为了使定义更加具体，请考虑数据库管理系统在实际场景中的工作方式。
让我们来看一个简单的大学数据库示例。该数据库维护着大学环境中有关学生、课程和成绩的信息。该数据库由五个文件组成：
- 学生文件存储每个学生的数据。
- COURSE 文件包含每门课程的数据。
- SECTION 文件存储有关特定课程中各个部分的信息。
- GRADE 文件存储学生在各个部分获得的成绩。
- TUTOR 文件包含有关每位教授的信息。
要定义此数据库管理系统：
- 我们需要通过定义每个记录中要存储的不同类型的数据元素来指定每个文件记录的结构。
- 我们还可以使用编码方案来表示数据项的值。
- 基本上，数据库将有五个表，并在各个表之间定义外键以维护关系。
DBMS的特点
除了基本的存储功能外，数据库管理系统（DBMS）还提供了一系列丰富的特性，使其区别于普通文件系统。以下是数据库管理系统的主要特征：
- 提供安全性并消除冗余。
- 通过数据字典描述数据库系统的自描述特性。
- 程序与数据之间的隔离trac化。
- 支持针对不同用户角色提供多种数据视图。
- 数据共享和多用户交易处理。
- 允许实体及其之间的关系形成表格。
- 遵循 ACID 概念（Atom一致性、隔离性和持久性）。
- 支持多用户环境，允许用户并行访问和操作数据。
DBMS 与平面文件
现在我们已经了解了数据库管理系统（DBMS）的特性，接下来需要比较一下DBMS与更简单的平面文件方法。下表列出了DBMS与平面文件系统之间的主要区别：
| DBMS | 平面文件管理系统 |
|---|---|
| 多用户访问 | 不支持多用户访问 |
| 旨在满足小型和大型企业的需求。 | 仅限于小型系统 |
| 消除冗余并加强数据完整性 | 冗余和完整性问题 |
| 虽然初期投入较高，但长期来看总拥有成本更低 | 更便宜的前期成本 |
| 轻松实现复杂交易 | 不支持复杂交易 |
| 支持备份和恢复控制 | 内置备份和恢复功能有限或根本没有。 |
DBMS的优势
以上对比解释了企业为何投资数据库管理系统（DBMS）平台。以下是使用DBMS的主要优势：
- 数据库管理系统提供了多种数据存储和检索技术。
- 数据库管理系统（DBMS）能够高效地处理多个使用相同数据的应用程序的需求，从而实现平衡。
- 统一的数据管理程序。
- 应用程序员永远不会接触数据表示和存储的细节。
- DBMS 使用各种强大的功能来有效地存储和检索数据。
- 提供数据完整性和安全性。
- 数据库管理系统应用完整性约束，以实现对数据进行高水平的保护，防止未经授权的访问。
- 数据库管理系统会安排对数据的并发访问，以便用户可以安全操作而不会发生数据冲突。
- 通过可重用的查询接口缩短应用程序开发时间。
DBMS的缺点
数据库管理系统（DBMS）虽然有很多优点，但在采用之前也需要考虑其某些局限性：
- 数据库管理系统的硬件和软件成本相当高，这会增加贵组织的预算。
- 大多数数据库管理系统通常都很复杂，因此需要培训用户使用 DBMS。
- 在一些组织中，所有数据都集成到一个数据库中，该数据库可能会因电气故障或存储介质损坏而受损。
- 如果锁定管理不善，多个用户同时使用同一程序有时会导致数据丢失。
- 数据库管理系统并非针对复杂的科学或工程计算而优化。
DBMS 的类型
数据库管理系统（DBMS）平台并非千篇一律。它们之间的区别在于内部数据组织和关联方式。请参考下图，了解主要DBMS类别的概览。
数据库管理系统主要有四种类型：
- 分层数据库
- 网络数据库
- 关系型数据库
- 面向对象的数据库
分层数据库管理系统
在层次数据库中，数据以树状结构组织。数据按层次结构（自顶向下或自底向上）存储，并使用父子关系表示。父节点可以有多个子节点，但子节点只有一个父节点。
网络模型
网络数据库模型允许每个子节点拥有多个父节点。它有助于满足对更复杂关系（例如订单/零件的多对多关系）进行建模的需求。在该模型中，实体以图的形式组织，可以通过多条路径访问。
关系模型
关系型数据库管理系统（Relational DBMS）因其简单性而成为应用最广泛的数据库管理系统模型。该模型基于将数据组织成表的行和列，并对这些表进行规范化以消除冗余。关系型数据库的操作方式如下： SQL.
面向对象模型
在面向对象模型中，数据以对象的形式存储。这种结构被称为类，类用于展示数据。它将数据库定义为对象的集合，这些对象既存储数据成员的值，也存储相关的操作。
何时不应使用数据库管理系统
虽然数据库管理系统功能强大，但它并不适合所有场景：
- 当您没有足够的预算或专业知识来操作数据库管理系统时，Excel、CSV 或平面文件等轻量级选项可以满足您的需求。
- 对于 Web 2.0 应用程序和非结构化数据，最好使用 没有SQL DBMS 解决方案。
DBMS 的用户
数据库管理系统（DBMS）部署完成后，每天都会有多种角色与之交互。下表列出了DBMS用户的各类类别：
| 用户类别 | 任务 |
|---|---|
| 应用程序员 | 用各种编程语言编写程序来与数据库交互。 |
| 数据库管理员（DBA） | 负责管理整个数据库管理系统，包括安全性和备份。 |
| 终端用户 | 与数据库交互，执行诸如检索、更新和删除数据等操作。 |
数据库管理系统的应用
从日常银行业务到全球物流，数据库管理系统（DBMS）平台为众多行业提供支持。以下是一些常用的数据库系统应用：
| 行业领域 | DBMS 的使用 |
|---|---|
| 银行业 | 用于客户信息、账户活动、付款、存款、贷款等。 |
| 航空公司 | 了解预订和时间表信息。 |
| 大学合作伙伴 | 了解学生信息、课程注册、学院和成绩。 |
| 电信 | 用于保存通话记录、每月账单和余额。 |
| 金融学 | 用于存储有关股票、股票和债券等金融工具的销售和购买的信息。 |
| 销售 | 用于存储客户、产品和销售信息。 |
| 制造业生产环境 | 为了管理供应链， track 生产产品，并监控仓库中的库存状况。 |
| 人力资源管理 | 有关员工、薪资、工资单、扣款和工资支票生成的信息。 |
流行的 DBMS 软件
目前市场上主要由几种商业和开源数据库管理系统（DBMS）平台主导。以下列出一些常用的DBMS系统：
- MySQL
- Microsoft 访问
- Oracle Database
- PostgreSQL
- 的dBASE
- Fox专业版
- SQLite
- IBM Db2
- LibreOffice 基值
- MariaDB
- Microsoft SQL服务器
人工智能如何变革数据库管理系统
在上述传统平台的基础上，人工智能正在重塑ping 数据库的运行方式。现代数据库管理系统 (DBMS) 产品嵌入了机器学习技术，以实现查询优化自动化、预测瓶颈并实时检测异常。诸如此类的平台 Oracle 自治数据库利用人工智能实现自我调优、自动索引和无停机补丁更新。自然语言处理技术还允许非技术用户使用简单的英语查询数据库，而无需编写 SQL 代码。因此，管理员可以减少重复调优的时间，将更多精力投入到架构、治理和性能规划中。
DBMS 的历史
了解数据库管理系统（DBMS）的起源有助于理解当今的系统。以下是DBMS发展史上的重要里程碑：
- 1960 年——查尔斯·巴赫曼设计了第一个数据库管理系统，即集成数据存储（IDS）。
- 1966 - IBM 为阿波罗太空计划开发了信息管理系统（IMS）。
- 1970 年——埃德加·F·科德发表了具有里程碑意义的论文，提出了关系模型。
- 1976 年——彼得·陈提出并定义了实体关系模型，也称为 ER 模型。
- 1980 - The 关系模型 成为一种被广泛接受的数据库组件。
- 1985年——面向对象的数据库管理系统开始发展。
- 1990 年代——将面向对象引入关系型数据库管理系统。
- 1992 - Microsoft MS Access，一款取代其他个人数据库管理系统的个人数据库管理系统，被广泛使用。
- 1995年——首批互联网数据库应用出现。
- 1997年——XML被应用于数据库处理。许多厂商开始将XML集成到数据库管理系统（DBMS）产品中。
