导语：如何理解数据库管理系统的功能和数据模型？

由于不同 DBMS 要求的硬件资源、软件资源环境是不同的，因此其功能与性能也存在 差异，但一般来说，DBMS 的功能主要包括以下 6 个方面。

（1）数据定义。数据定义包括定义构成数据库结构的模式、存储模式和外模式，定义 各个外模式与模式之间的映射，定义模式与存储模式之间的映射，定义有关的约束条件，例 如，为保证数据库中数据具有正确语义而定义的完整性规则、为保证数据库安全而定义的用 户口令和存取权限等。

（2）数据操纵。数据操纵包括对数据库数据的检索、插入、修改和删除等基本操作。

（3）数据库运行管理。对数据库的运行进行管理是 DBMS 运行时的核心部分，包括对 数据库进行并发控制安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护(如索 引、数据字典的自动维护)等。所有访问数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进 行，以保证数据的安全性、完整性、一致性以及多用户对数据的并发使用。

（4）数据组织、存储和管理。数据库中需要存放多种数据，如数据字典、用户数据、 存取路径等，DBMS 负责分门别类地组织、存储和管理这些数据，确定以何种文件结构和 存取方式物理地组织这些数据，如何实现数据之间的联系，以便提高存储空间利用率以及提 高随机查找、顺序查找、增、删、改等操作的时间效率。

（5）数据库的建立和维护。建立数据库包括数据库初始数据的输入与数据转换等。维 护数据库包括数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等。

（6）数据通信接口。DBMS 需要提供与其他软件系统进行通信的功能。例如，提供与 其他 DBMS 或文件系统的接口，从而能够将数据转换为另一个 DBMS 或文件系统能够接受 的格式，或者接收其他 DBMS 或文件系统的数据。 一个设计优良的 DBMS，应该具有友好的用户界面、比较完备的功能、较高的运行效 率、清晰的系统结构和开放性。

所谓开放性是指数据库设计人员能够根据自己的特殊需要， 方便地在一个 DBMS 中加入一些新的工具模块，这些外来的工具模块可以与该 DBMS 紧密 结合，一起运行。现在人们越来越重视 DBMS 的开放性，因为 DBMS 的开放性为建立以它 为核心的软件开发环境或规模较大的应用系统提供了极大的方便，也使 DBMS 本身具有更 强的适应性、灵活性、可扩充性。

数据模型

数据库是数据的一个集合，它不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的关系。 由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须事先把具体事物转成计算 机能够处理的数据。模型是对现实世界的抽象。在数据库技术中，使用模型的概念描述数据 库的结构与语义，对现实世界进行抽象。通俗地讲，数据模型就是现实世界的模拟。

数据模型应满足三方面要求：

一是能比较真实地模拟现实世界；

二是容易为人所理解； 三是便于在计算机上实现。一种数据模型要很好地满足这三方面的要求，在目前尚很困难。 在数据库系统中针对不同的使用对象和应用目的，采用不同的数据模型。

数据模型分类

不同的数据模型实际上提供了模型化数据和信息的不同工具。根据模型应用的不同目的， 可以将这些模型划分为两类：概念模型和结构模型，它们分属于不同的层次。在进行数据库 设计时，使用数据模型工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。

这要经历两个阶 段：从现实世界到信息世界，再由信息世界到计算机世界。

在第一阶段中，按照用户的观点 对现实世界数据进行描述，形成概念模型或信息模型。

在第二阶段按照计算机系统的观点对 信息世界数据进行描述，成为计算机世界数据模型或结构模型。

（1）概念模型 概念模型是独立于计算机系统的数据模型，完全不涉及信息在计算机中的表示，只是用 来描述某个特定组织所关心的信息结构。概念模型是按用户的观点对数据建模，强调其语义 表达能力，概念应该简单、清晰、易于用户理解，它是对现实世界的第一层抽象，是用户和 数据库设计人员之间进行交流的工具。这一类模型中最著名的是“实体联系模型”。

（2）结构模型 结构模型是直接面向数据库的逻辑结构，它是对现实世界的第二层抽象。这类模型直接 与数据库管理系统有关，也称为“逻辑数据模型”或“结构数据模型”。这类模型有严格的 形式化定义，以便于在计算机系统中实现。

它通常有一组严格定义的无二义性语法和语义的 数据库语言，人们可以用这种语言来定义、操纵数据库中的数据。 逻辑数据模型是数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式框架，是用户和数据 库之间相互交流的工具。用户要把数据存入数据库，只要按照数据库所提供的逻辑数据模型， 使用相关的数据描述和操作语言就可以把数据存入数据库，而无须过问计算机是如何管理这 些数据的细节。

目前在数据库管理软件中常用的数据模型有三种，即层次模型、网状模型和关系模型。 层次模型是把数据之间的关系纳入一种一对多的层次框架来加以描述。

层次模型对于表示具有一对多联系的数据是很 方便的，但要表示多对多联系的数据就不很方便。层次数据库是最老且最为简单的一种。在 20 世纪 70 年代，这一系统很好地应用在大型机的磁带存储系统之上，现在，其仍然使用在 一些旅客预定系统上。在层次数据库中，由于数据间的关系都是预先确定的，所以访问数据 与更新数据都很快。

然而，由于结构必须在开始时就定义好，所以这一形式也比较呆板。 网状模型是可以方便灵活地描述数据之间多对多联系的模型。它用一个矩形框表示客观 世界的一个实体，这些实体之间的联系通过连线来表示。网状数据库部分解决了层次数据库 的问题。网状数据库类似与层次数据库，但每个子记录都可以有多于一个的父记录。因此， 它比层次结构的数据库更加灵活。

然而，与层次数据库一样，他仍然需要在开始时就构建好 结构，用户必须非常熟悉数据库结构。 关系模型是把存放在数据库中的数据和它们之间的联系看作是一张张二维表。这与我们 日常习惯很接近。关系数据库比层次数据库以及网状数据库更为灵活，关系数据库能将不同 文件种的数据通过关键词以及常见的数据元素相互联系或者连接起来。在微型机上最常用的 数据库管理软件都是支持关系模型的关系数据库系统。

其中 ORACLE，SYBASE，INFORMIX 和 SQL SERVER 是目前世界上最流行的数据库管理软件，它们将 SQL作为数据描述、操作、 查询的标准语言。

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