本節書摘來自華章出版社《資料庫技術原理與應用教程第2版》一書中的第3章,第3.6節,作者 徐潔磐 操鳳萍 ,更多章節内容可以通路雲栖社群“華章計算機”公衆号檢視。
計算機世界是計算機系統與相應的作業系統的總稱,概念世界與資訊世界所表示的概
圖3-13資料庫實體模型的
三個層次念、方法、資料結構及資料操縱、控制等最終均須用計算機世界所提供的手段和方法實作。計算機世界一般用實體模型表示,而實體模型主要是指計算機系統的實體存儲媒體(特别是磁盤組織)、作業系統的檔案以及在它們之上的資料庫中的資料組織的三個層次。

圖3-13給出了資料庫實體模型的三個層次。
與資料庫有關的實體存儲媒體以磁盤存儲器為主,共有以下三類:
主存儲器(main memory)又稱記憶體或主存,它是計算機機器指令執行操作的地方。由于其存儲量較小,成本高、存儲時間短,是以它在資料庫中僅是資料存儲的輔助實體,如作為工作區(work area,資料加工區)、緩沖區(buffer area,磁盤與主存的交換區)等。
磁盤存儲器(magneticdisk storage)又稱二級存儲器或次級存儲器。由于它存儲量較大,能長期儲存又有一定的存取速度且價格合理,是以成為目前資料庫真正存放資料的實體實體。
錄音帶(tape)是一種順序存取存儲器,它具有極大的存儲容量,價格便宜,可以脫機存放資料,是以可以用于存儲磁盤或主存中的拷貝資料,它是一種輔助儲存設備,也稱為三級存儲器。
磁盤能存儲資料,但不能對它的資料直接“操作”,隻有将其資料通過緩沖區放入記憶體才能對資料進行操作(在工作區内),
圖3-14錄音帶、磁盤與記憶體的有效結合
是以磁盤與記憶體的有效配合構成了資料庫實體結構的主要内容,再加上錄音帶存儲器的輔助,便構成了一個資料庫實體存儲的完整實體,
如圖3-14所示。
磁盤存儲器是一種大容量、直接存取的外部儲存設備。所謂大容量指的是其存儲容量極大,大約在gb到tb之間;所謂直接存取指的是可以随機到磁盤上任何一個位置存取資料。磁盤存儲器由盤片所組成的盤片組與磁盤驅動器兩部分組成。其中盤片組以軸為核心不停旋轉,速度為每秒120或180轉不等。
現在的資料庫管理系統可以直接管理磁盤,磁盤的資料存/取機關有塊和卷。
1)塊(block)是内/外存交換資料的基本機關,它也稱實體塊或磁盤塊,其大小有512位元組、1024位元組、2048位元組等。
2)磁盤裝置的一個盤組稱一個卷(volume)。
在計算機所提供的磁盤裝置基礎上,經作業系統包裝,可以提供若幹原語供使用者使用,如對磁盤的get(取)、put(存)操作是一種簡單的存取操作,其中“取”操作的功能是将磁盤中的資料以塊為機關取出後放入指定的記憶體緩沖區,而“存”操作功能則相反。
檔案系統是實作資料庫系統的直接實體支援。檔案系統由項、記錄、檔案及檔案集合四個層次組成。
1)項(item)。項是檔案系統中最小基本機關。
2)記錄(record)。記錄由若幹項組成,它由型與值兩部分組成。
3)檔案(file)。檔案是記錄的集合。一般來講,一個檔案所包含的記錄都是同型的。每個檔案都有檔案名。
4)檔案集(file set)。若幹個檔案構成了檔案集。
檔案一般有如下五種操作:打開檔案、關閉檔案、讀記錄、寫記錄、删除記錄。
存儲于資料庫中的資料除了資料主體外還需要很多相應配合的資訊,它們共同構成了完整的資料庫資料。
1)資料主體。資料庫中資料主體(main data)分為資料體及輔助體,其中資料體即存儲的資料本身,如關系資料庫中的資料元組分量,而輔助體就是相應的控制資訊,如資料長度、相應實體位址等。
2)資料間聯系的資訊。資料主體内部存在着資料間的聯系,需要用一定的“資料”表示,用連結或鄰接方法實作,如用指針方法或層次順序方法等實作。而在關系資料庫中,資料主體的内在聯系也用關系表示并且融入主體中。
3)資料存取路徑資訊。在關系資料庫中,資料存取路徑在資料查詢要求時臨時動态建立,它們通過索引及散列實作,而索引與散列的有關資料(如索引目錄及散列的桶資訊)均需存儲并在資料操縱時調用。
4)資料字典。有關資料的描述作為系統資訊存儲于資料字典内,資料字典資訊量小但使用頻率高,是一種特殊的資訊體。
5)日志。日志用于記錄對資料庫進行“更新”操作的有關資訊,以便在資料庫遭受破壞時進行恢複之用。此外還有用于“審計”的日志以及伺服器日志等。
資料庫資料存儲空間由dbms統一組織管理,它包括系統區和資料區,其中系統區有資料字典、日志資訊等,而資料區則由資料主體及相應資訊組成。
資料庫的存儲空間組織在邏輯上一般由若幹分區組成。其中系統區有資料字典分區、日志分區等。資料區也有若幹個分區,每個分區包括一至多個資料庫表,它們隻屬于有關分區,不能跨分區存放。在資料分區中又自動分為資料段與索引段,其中資料段存放資料元組及相應控制資訊,而索引段則存放相應索引資訊。圖315給出了資料庫存儲空間組織的邏輯結構。
本章讨論了資料模型,它是資料管理的核心,讀者學完本章後應對資料管理的本質内容有所了解。
資料模型是資料管理特征的抽象。
資料模型描述資料結構、定義其上操作及限制條件。
資料模型分三個層次:概念模型、邏輯模型與實體模型。
資料模型的結構圖:
e r模型。
關系模型。
三個組織層次:
實體存儲媒體及磁盤層。
檔案層。
資料庫結構層。
e r模型——關系模型——關系實體模型。
模型基本概念。
er模型與er圖。
3.1什麼叫資料模型,它分為哪幾種類型?
3.2試述資料模型與資料模式的差別。
3.3試述資料模型4個世界的基本内容。
3.4試介紹er模型,并舉例說明。
3.5試說明關系模型的基本結構與操作。
3.6從目前流行的rdbms選擇一些你比較熟悉的,試介紹其特點。
3.7請你畫出某圖書館閱覽部門的書刊、讀者及借閱三者間的er模型。其中,書刊的屬性為書刊号、書刊名、出版機關,而讀者的屬性為讀者名及讀者姓名。一個讀者可借閱多種書刊,而一種書刊可以被多個讀者借閱。
3.8設有一個圖書出版銷售系統,其中的資料有:圖書的書号、書名及作者姓名;出版社名稱、位址及電話;書店名稱、位址及其經銷圖書的銷售數量。其中圖書、出版社及書店間滿足如下關系:
每種圖書隻能由一家出版社出版。
每種圖書可由多家書店銷售。
每家書店可以經銷多種圖書。
(1)請畫出該資料庫的er圖。
(2)在該er圖中必須标明聯系間的函數關系。
3.9設有一個車輛管理系統,其中的資料有:
車輛号碼、名稱、型号。
駕駛員身份證号、姓名、位址、電話。
駕駛證号、發證機關。
其中車輛、駕駛員及駕駛證間滿足如下條件:
一輛車可以由多個駕駛員駕駛。
每個駕駛員可以駕駛多輛車。
每個駕駛員可以有多個駕駛證。
每個駕駛證隻能供一個駕駛員使用。
請設計該資料庫的er圖,并給出聯系間的函數關系。
3.10試說明資料庫中有哪幾種實體存儲媒體以及它們之間的關系。
3.11試給出檔案系統組成結構以及它的操作。
3.12資料庫實體結構中有哪些資料分類?請說明。
3.13在資料庫的實體模型中有哪幾個層次,它們間關系如何?請說明之。
3.14試說明資料模型的四個世界間的轉化關系。