第十二章数据库管理系统.ppt
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1、An Introduction to Database System,中国人民大学信息学院,数据库系统概论 An Introduction to Database System 第十二章 数据库管理系统,An Introduction to Database System,第十二章 数据库管理系统,12.1 DBMS的基本功能 12.2 DBMS的进程结构和多线索机制 12.3 DBMS系统结构 12.4 语言处理 12.5 数据存取层 12.6 缓冲区管理 12.7 数据库物理组织 12.8 小结,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本
2、功能,数据库定义和创建 数据组织、存储和管理 数据存取 数据库事务管理和运行管理 数据库的建立和维护 其他功能,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),数据库定义和创建 外模式、模式、内模式的定义 数据库完整性的定义 安全保密定义(如用户口令、级别、存取权限) 存取路径(如索引)的定义 数据字典(亦称为系统目录): 存储定义,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),数据组织、存储和管理 数据的种类 数据字典 用户数据 存取路径 任务 以某种文件结构和存取方式物理地
3、组织这些数据 实现数据之间的联系 目标 提高存储空间利用率 提高随机查找、顺序查找、增、删、改等操作的时间效率,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),数据存取 数据操纵语言(DML) 检索 插入 修改 删除 两类DML 宿主型语言 自立(独立)型语言,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),数据库事务管理和运行管理 多用户环境下事务的管理和自动恢复 并发控制和死锁检测(或死锁防止) 安全性检查和存取控制 完整性检查和执行 运行日志的组织管理,An Introdu
4、ction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),数据库的建立和维护 建立数据库 数据库的初始建立 数据的转换 维护数据库 数据库的转储和恢复 数据库的重组织和重构造 性能监测分析,An Introduction to Database System,12.1 DBMS的基本功能(续),其他功能 DBMS与网络中其他软件系统的通信功能 与其他DBMS或文件系统的数据转换功能 异构数据库之间的互访和互操作功能,An Introduction to Database System,12.2 DBMS进程结构和多线索机制,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相
5、融合的方案 12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程 12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBMS的概念,An Introduction to Database System,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案,N个DB用户-N个进程 连入式方案 SGA(Shared Global Area) 共享全局区 字典定义信息 数据和索引缓冲块 日志缓冲块 封锁控制块,An Introduction to Database Syst
6、em,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案,优点 没有进程切换开销 实现比较简单 缺点 内存的需求量比较大:多DBMS副本 代码冗余使系统性能下降 适用情况 用户数少的小型DBMS,An Introduction to Database System,12.2 DBMS进程结构和多线索机制,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案 12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程 12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBM
7、S的概念,An Introduction to Database System,12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程,解决N方案中DBMS代码段在内存中不能被共享 应用程序与DBMS副本分开 2N方案 一用户一进程(Shadow进程) N个用户进程-N个DBMS进程(共2N个进程),An Introduction to Database System,12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程,An Introduction to Database System,12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程,优点 DBMS对各数据库用户的多任务调度
8、由OS完成 简化了用户进程与DBMS的接口 实现起来比较简单 缺点 进程间总的通信开销上升 操作系统的负担增大,空间、时间效率不高 DBMS必须设立并维护若干后台进程,增加了进程切换 要访问的数据不在内存时会造成性能问题 临界区问题(Critical Section) 适用情况 用户数不庞大(非OLTP应用):Oracle 7之前版本, Ingres, Informix早期版本,An Introduction to Database System,12.2 DBMS进程结构和多线索机制,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案 12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进
9、程 12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBMS的概念,An Introduction to Database System,12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程,一个DBMS进程对应所有用户进程 整个DBMS仅使用一个进程,类似于一个服务器(Server) 多个数据库用户向Server发message申请数据库服务 Server用自己的机制来调度这些申请,以支持一个多任务的数据库系统 没有SGA,DBMS进程的数据区=SGA 没有后台
10、进程 用多线索(Multi_Threaded)技术来实现N+1方案,An Introduction to Database System,12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程,An Introduction to Database System,12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程,优点 采用多线索(Multi_Threaded)技术 提高系统性能,降低系统资源的开销,简化DBMS许多部分的设计 缺点 DBMS的设计整体上较复杂 消息系统过于昂贵 实际系统 Sybase,An Introduction to Database System,12.2
11、DBMS进程结构和多线索机制,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案 12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程 12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBMS的概念,An Introduction to Database System,12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程,M个DBMS进程- N个用户进程(一般 M N) DBMS进程不负责多任务调度,每个用户进程也不固定地对应于某个DBMS进程 用户的数据库
12、请求被动态分配给某个DBMS进程来处理 DBMS进程的分派由分派程序完成,An Introduction to Database System,12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程,An Introduction to Database System,12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程,优点 改进了2N方案,提高了内存资源的利用率 缺点 没有克服2N方案的本质弱点 分派程序给系统增加了开销并可能成为瓶颈 DBMS进程动态增减的开销亦很大 实际系统 Oracle Informix,An Introduction to Database System,
13、12.2 DBMS进程结构和多线索机制,12.2.1 N方案:DBMS与应用程序相融合的方案 12.2.2 2N方案:一个DBMS进程对应一个用户进程 12.2.3 N+1方案:一个DBMS进程对应所有用户进程 12.2.4 N+M方案:M个DBMS进程对应N个用户进程 12.2.5 多线索(Multi_Threaded) DBMS的概念,An Introduction to Database System,一、 线程的概念,进程细化为 “任务”(Task)、 “线程”(Thread) 进程 一分为二 Task是申请资源的最小单位 Thread是调度和运行的最小单位 一个Task中可有多个Th
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