5.DBmS的層次結(jié)構(gòu)

　　和操作系統(tǒng)一樣，可以也應(yīng)該將DBmS劃分成若干層次。許多DBmS實際上就是分層實現(xiàn)的。最上層是應(yīng)用層，位于DBmS核心之處。它處理的對象包括各種各樣的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，如用宿主語言編寫的應(yīng)用程序、終端用戶通過應(yīng)用接口(如FoRmS)發(fā)出的事務(wù)請求等。該層是DBmS的最終用戶和應(yīng)用程序的界面層。第二層是語言翻譯處理層。它處理的對象是數(shù)據(jù)庫語言，如SQL。提供的數(shù)據(jù)接口是關(guān)系、視圖，即元組的集合。其功能是對數(shù)據(jù)庫語言的各類語句進(jìn)行語法分析、視圖轉(zhuǎn)換、授權(quán)檢查、完整性檢查、查詢優(yōu)化等。通過對下層基本模塊的調(diào)用，生成可執(zhí)行代碼。這些代碼的運(yùn)行，即可完成數(shù)據(jù)庫語句的功能要求。第三層是數(shù)據(jù)存取層。該層處理的對象是單個元組。它把上層的集合操作轉(zhuǎn)化為單記錄操作。執(zhí)行掃描、排序、元組的查找、插入、修改、刪除、封鎖等基本操作。完成數(shù)據(jù)記錄的存取、存取路徑維護(hù)、并發(fā)控制、事務(wù)管理等工作。第四層是數(shù)據(jù)存儲層。該層處理的對象是數(shù)據(jù)頁和系統(tǒng)緩沖區(qū)，執(zhí)行文件的邏輯打開、關(guān)閉、讀頁、寫頁、緩沖區(qū)讀和寫、頁面淘汰等操作，完成緩沖區(qū)管理、內(nèi)外存交換、外存管理等功能。操作系統(tǒng)是DBmS的基礎(chǔ)，它處理的對象是數(shù)據(jù)文件的物理塊。執(zhí)行物理文件的讀寫操作，保證DBmS對數(shù)據(jù)邏輯上的讀寫真實地映射到物理文件上。操作系統(tǒng)提供的存取原語和基本的存取方法通常作為和DBmS存儲層的接口。

　　6.語言處理

　　語言翻譯處理層的任務(wù)就是把用戶在這兩種方式下提交給DBmS的數(shù)據(jù)庫語句轉(zhuǎn)換成對DBmS內(nèi)層可執(zhí)行的基本存取模塊的調(diào)用序列。數(shù)據(jù)庫語言通常包括DDL，DmL，DcL三部分語句。DDL語句處理相對獨(dú)立和簡單。DmL和DcL則較為復(fù)雜。具體來說，對DDL語句，語言翻譯處理層首先把它翻譯成內(nèi)部表示，然后把它存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典中。對DcL語句的定義部分，如安全保密定義、存取權(quán)限定義、完整性約束條件定義等處理與DDL相同。在RDBmS中數(shù)據(jù)字典通常采用和普通數(shù)據(jù)同樣的表示方式。數(shù)據(jù)字典包括關(guān)系定義表、屬性表、視圖表、視圖屬性表、視圖表達(dá)式表、用戶表、存取權(quán)限表、……。

　　(1)解釋方法一些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如dBASEⅢ)對上述方法進(jìn)行了改進(jìn)，通過盡量推遲聚束過程來贏得數(shù)據(jù)獨(dú)立性。具體做法是:直到執(zhí)行前，數(shù)據(jù)庫DmL語句都以原始字符串的形式保存。隨著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展，這種方法已逐步為預(yù)編譯技術(shù)所取代。

　　(2)預(yù)編譯方法已經(jīng)看到，將聚束過程提前，固然可達(dá)到系統(tǒng)的高效率，但失去了數(shù)據(jù)庫的一個主要優(yōu)點(diǎn)———數(shù)據(jù)獨(dú)立性;將聚束時間推遲，贏得了數(shù)據(jù)性，卻增加了執(zhí)行高效率的代價。預(yù)編譯方法就是為了克服它們的缺點(diǎn)，保持兩者的優(yōu)點(diǎn)而提出的。其基本思想是，在用戶提供了DmL語句后，在運(yùn)行前對它進(jìn)行翻譯處理，保存產(chǎn)生好的執(zhí)行代碼，運(yùn)行時加以執(zhí)行。但是，使用這種方法會遇到這樣的問題:在聚束過程中進(jìn)行優(yōu)化所依據(jù)的條件可能在運(yùn)行前已不存在，或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被修改，因而導(dǎo)致已作出的規(guī)劃在執(zhí)行時不再有效。例如，假設(shè)在聚束過程中決定使用某一索引來加快存取速度，而在程序編譯完成之后，運(yùn)行之前，該索引被刪除了。那么，運(yùn)行時就會出現(xiàn)不可預(yù)測的現(xiàn)象。為了解決這類問題，采用了重編譯方法。即當(dāng)數(shù)據(jù)庫中某些成分的改變而使一些程序的編譯結(jié)果無效時，再對它們執(zhí)行一次編譯。重編譯可在不同時刻進(jìn)行。為了提高整個系統(tǒng)的效率，不應(yīng)在數(shù)據(jù)庫某一成分改變后就馬上對受影響的那些源程序重編譯，較好的方法是將受影響的編譯結(jié)果置“無效”標(biāo)志，在其被執(zhí)行時才進(jìn)行自動重編譯。自動重編譯技術(shù)使得編譯方法既擁有了編譯時進(jìn)行束縛所帶來的高效率，又具備了執(zhí)行時束縛所帶來的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。實踐證明，預(yù)編譯方法的效率比其它方法高兩倍以上。

　　3.分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DDBmS)

　　在目前分析DDBmS的性能時，應(yīng)該把商品化系統(tǒng)和先進(jìn)的研究樣機(jī)區(qū)分開來，但是可以預(yù)料，某些先進(jìn)的研究樣機(jī)中試驗的特性，可能會應(yīng)用到將來的商品化系統(tǒng)中去的。本節(jié)簡要敘述分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本性能，并就用什么樣的方法使得分布式數(shù)據(jù)庫這個新技術(shù)商品化的問題談一點(diǎn)看法。從目前看，世界上幾各已經(jīng)商品化的分布式系統(tǒng)是由集中式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的銷售廠商開發(fā)出來的。這些分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，包括擴(kuò)充集中式DBmS時所附加的部件。分布式功能的擴(kuò)充是通過裝配在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)上的DBmS之間所提供的通信和合作來實現(xiàn)的。在這種情況下建立分布式數(shù)據(jù)庫通常所必須的軟件部分是:

　　(1)數(shù)據(jù)庫管理部分(DB);

　　(2)數(shù)據(jù)通信部分(Dc);

　　(3)數(shù)據(jù)字典(DD)，它能用來表示有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分布的信息;

　　(4)分布式數(shù)據(jù)庫部分(DDB)。