1.5 数据库管理系统概述

1.5.1 数据库管理系统的模块组成

数据库管理系统（DBMS）是对数据库及数据进行统一管理和控制的系统软件，由多个模块组成。其用途、版本及复杂程度各异，且程序不同。按程序实现的功能， DBMS可以分为四部分 。

1）语言编译处理程序。包括数据定义语言（Data Definition Language，DDL）、数据操作语言（Data Manipulation Language，DML）、数据控制语言（Data Control Language，DCL）和事务管理语言（Transact Management Language，TML）及其编译程序。

2）系统运行控制程序。主要包括系统总控程序、安全性控制程序、完整性控制程序、并发控制程序、数据存取和更新程序、通信控制程序。

3）系统建立与维护程序。主要包括装配程序、重组程序和系统恢复程序。

4）数据字典。对于用户为一组只读的表，其内容包括数据库中所有模式对象特征的描述信息，如表、视图及索引等，还包括来自用户的信息、系统状态信息和数据库统计信息等。

1.5.2 数据库管理系统的主要功能和工作机制

1．DBMS的主要功能

在计算机系统中，通过DBMS和数据库实现对数据的管理。其 主要功能 如下。

1）数据定义功能。主要通过DBMS的数据定义语言（DDL）完成，定义（建立）数据库及其组成元素的结构。用户可对数据库对象进行定义，如对数据库、表、视图和索引等进行定义。

2）数据操作功能。可通过DBMS的数据操作语言（DML）进行操作，实现对数据的基本操作，如数据的查询、插入、删除和修改等。个别文献将数据查询语言（DQL）单列。

3）事务与运行管理是 DBMS的核心功能 。在数据库的建立、运行和维护中，数据控制语言（DCL）、事务管理语言（TML）和系统运行控制程序等，可由DBMS统一管理和控制，并保证数据的安全性和完整性、多用户对数据并发控制和意外时的系统恢复。

4）组织、管理和存储数据。DBMS可对各种数据分类组织、管理和存储，包括用户数据、数据字典、数据存取路径等。DBMS还可确定文件结构种类、存取方式和数据组织，实现数据之间的联系等，提高存储空间利用率和存取效率。

5）数据库的建立和维护功能。数据库的建立是指数据的载入、存储、重组与恢复等。数据库的维护是指数据库及其组成元素的结构修改、数据备份等。其主要包括数据库初始数据的输入、转换，数据库的转储与恢复，数据库的重新组织和性能监视、分析等，可用相关应用程序或管理工具实现。

6）其他功能。主要包括DBMS同其他软件系统的数据通信功能、不同DBMS或文件系统的数据转换功能、不同数据库之间的互访和互操作功能等。

2．DBMS的工作机制

DBMS的工作机制 是将用户对数据的操作转换为对系统存储文件的操作，有效地实现数据库三级模式结构之间的转换。DBMS可以进行数据库及数据的定义和建立、数据库和数据的操作（输入、查询、修改、删除、统计、输出等）与管理，以及数据库的控制与维护、故障恢复和交互通信等。

1.5.3 数据库管理系统的工作模式

DBMS是数据库系统的核心和关键 ， 用于 统一管理数据库系统中的各种操作，包括数据定义、查询、更新及各种管理与控制，如定义（建立）、操作（处理）、管理与维护数据库和数据，以及数据库的备份与恢复等。 DBMS的工作模式示意图 如图1-21所示。

DBMS的查询操作工作模式 如下。

1）接收应用程序（用户）的数据请求和处理请求。

2）将用户的查询数据请求（高级指令）转换成复杂的低层指令。

3）低层指令实现对数据库的各种具体操作。

4）接收数据库操作得到的所有查询结果。

5）对查询结果进行处理，包括相应的格式转换。

6）最后将处理结果返回给用户（终端）。

DBMS是数据库系统核心，需要借助操作系统对数据进行统一管理和控制。

1）当用户执行应用程序，查询一条记录时，就会向DBMS发出查询（select）命令。

2）DBMS接到命令后，先检查命令语法。通过后对其进行语义检查和存取权限检查。

3）查询对象（数据库、数据表、数据，以及结构、格式和位置等）后进行优化。

4）在缓冲区中查找记录，如果找到则转到步骤9），否则转到步骤5）。

5）DBMS与数据字典交互，得到数据存储模式信息。

6）DBMS向操作系统发出具体的读取记录的命令。

7）操作系统接到DBMS文件读取指令后，读取相应文件。

8）操作系统将读到的指定数据发送到缓冲区。

9）DBMS导出操作用户所需要的数据格式。

10）应用程序将缓存区的数据传送到终端。

11）将命令执行状态返回应用程序，程序根据返回状态判断命令执行是否成功。

讨论思考：

1）数据库管理系统的主要功能和机制有哪些？

2）简要说明数据库管理系统的工作模式。