網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-29 12:30:01 | 來源：信息時(shí)代

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    網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu) : 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架。其典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示,它主要包括模式、子模式、物理模式、數(shù)據(jù)操縱和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)NDBMS等幾個(gè)部分。

圖1 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

模式(schema):是對(duì)數(shù)據(jù)庫的整個(gè)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述,對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫的概念層,模式基本上是由數(shù)據(jù)庫中定義的各種記錄類型,它們所包含的數(shù)據(jù)項(xiàng),以及聯(lián)系記錄的系所構(gòu)成,系是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫中表示記錄之間聯(lián)系的手段。模式由數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)借助模式數(shù)據(jù)描述語言(schema DDL)來建立,一個(gè)模式可以導(dǎo)出多個(gè)子模式,代表多個(gè)用戶視圖,用戶通過嵌在宿主語言中的數(shù)據(jù)操縱語言(DML)語句,在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(NDBMS)的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問。
子模式(subschema): 是對(duì)用戶關(guān)心的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述,對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的外層或用戶視圖,數(shù)據(jù)庫管理員或用戶借助子模式數(shù)據(jù)描述語言(subschema DDL)來定義子模式。子模式數(shù)據(jù)描述語言是面向某一具體程序設(shè)計(jì)語言的(例如COBOL或PL/1),某一應(yīng)用程序啟用子模式后,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(NDBMS)將根據(jù)相應(yīng)的子模式建立該應(yīng)用程序的用戶工作區(qū)(UWA)。
存儲(chǔ)模式(storage schema): 又叫物理模式,是對(duì)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)和組織的描述,對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的物理層,它將數(shù)據(jù)庫的物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分開。存儲(chǔ)模式是由數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述語言(data storage description language,DSDL)來建立的(在1978年以前的DBTG報(bào)告中建議采用設(shè)備介質(zhì)控制語言(device media control language,DMCL)),用戶不必了解它,因?yàn)榇鎯?chǔ)模式不會(huì)影響應(yīng)用程序的執(zhí)行結(jié)果,僅影響執(zhí)行的效率。存儲(chǔ)模式的定義和系統(tǒng)的性能有著密切聯(lián)系,可通過改變數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的。影響系統(tǒng)性能,但又能被存儲(chǔ)模式控制的因素有存儲(chǔ)的選擇、模式記錄與存儲(chǔ)記錄之間映像的選擇、系的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的選擇及存儲(chǔ)記錄的存放策略的選擇等。
數(shù)據(jù)操縱語言(data manipulation language,DML): 是用戶用來對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存放、查詢和修改的語言。數(shù)據(jù)庫可由多個(gè)用戶和應(yīng)用程序共享,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序利用數(shù)據(jù)操縱語言(DML)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操縱,但一個(gè)應(yīng)用程序必須援引某一模式的某一子模式(即所操作的數(shù)據(jù)限于某一用戶視圖中的數(shù)據(jù))。DML語句可以嵌在宿主語言(如COBOL,Fortran等)中,在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的控制下訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),并通過一個(gè)稱為用戶工作區(qū)(UWA)的緩沖區(qū)與數(shù)據(jù)庫通信,完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作。
每個(gè)正在運(yùn)行的應(yīng)用程序都有相應(yīng)的運(yùn)行單位(run-unit),運(yùn)行單位指的是應(yīng)用程序及其數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程,它類似于操作系統(tǒng)中的進(jìn)程。如果多個(gè)用戶同時(shí)運(yùn)行同一個(gè)程序,那么該程序?qū)?yīng)多個(gè)運(yùn)行單位。每個(gè)運(yùn)行單位都有一個(gè)用戶工作區(qū)(user work area,UWA),用于存放當(dāng)前狀態(tài)表、記錄樣板格式和系統(tǒng)通信單元等三類數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的通信,其構(gòu)成見圖2。

當(dāng)前狀態(tài)			記采樣板格式				系統(tǒng)通訊單,元
運(yùn)行單位當(dāng)前值			R1	I1	…	Im	執(zhí)行信息1
記錄型 當(dāng)前值 R1	系型 與前值 S1	區(qū)域 當(dāng)前值 A1	R2				……
			……				執(zhí)行信息n 錯(cuò)誤信息1
…	…	…					……
Rn	Sn	An	Rn				錯(cuò)誤信息n

圖2 用戶工作區(qū)UWA

當(dāng)前狀態(tài)指出記錄型、系型和區(qū)域的當(dāng)前值。記錄型當(dāng)前值是最近訪問的該記錄型的記錄的數(shù)據(jù)庫鍵(即邏輯地址);系型當(dāng)前值是最近訪問的該系型的系主記錄或成員記錄的數(shù)據(jù)庫鍵; 區(qū)域當(dāng)前值是最近訪問的該區(qū)域中的記錄的數(shù)據(jù)庫鍵。每個(gè)運(yùn)行單位只有一個(gè)記錄型當(dāng)前值、系型當(dāng)前值和區(qū)域當(dāng)前值,而且每一次成功的操作都會(huì)使相應(yīng)的值發(fā)生改變。
記錄樣板格式相當(dāng)于一個(gè)用戶程序I/O區(qū)。UWA含有在子模式中定義的每個(gè)記錄類型(從而也含有每一數(shù)據(jù)項(xiàng)類型)的存儲(chǔ)地址。程序可以通過在子模式中定義的名字來引用這些數(shù)據(jù)項(xiàng)和記錄的存儲(chǔ)地址。當(dāng)應(yīng)用程序讀一個(gè)記錄時(shí),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)把找到的記錄存放到樣板空間的相應(yīng)位置上。當(dāng)應(yīng)用程序要存儲(chǔ)一個(gè)記錄到數(shù)據(jù)庫中時(shí),首先把記錄值放在樣板空間中的相應(yīng)位置,然后由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將它存入數(shù)據(jù)庫。
系統(tǒng)通信單元是應(yīng)用程序與系統(tǒng)的通信區(qū),它記錄了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)操作命令的執(zhí)行情況。它包含執(zhí)行信息和執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息,例如,剛剛訪問記錄的記錄型名,該記錄所在的區(qū)域,出錯(cuò)的代碼、類型以及出錯(cuò)時(shí)所在的系型、記錄型和區(qū)域等。
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(NDBMS): 是負(fù)責(zé)執(zhí)行上述這些操作并負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和管理數(shù)據(jù)庫的工具。