解析数据库管理系统（DBMS）的许多层次结构 (数据库管理系统dbms的层次结构)

数据库管理系统（DBMS）是一种用于管理和组织大量数据的软件工具。它是在计算机中间层和应用程序之间提供数据访问和存储管理的一种软件系统。DBMS帮助实现数据的存储、访问、安全和维护，同时也提供了约束和逻辑完整性等重要功能。DBMS 的各个层次结构如下：

1. 用户界面

用户界面是 DBMS 最外层的结构。它是用户与数据库之间直接交互的接口，也是用户能够看到和使用的最重要的组件。用户界面可以是控制台、图形用户界面（GUI）或Web 界面。用户可通过输入查询语句来获取、更新、删除或插入数据，也可以通过所选界面的选择和操作来实现这些功能。

2. 数据查询与处理

数据查询和处理是 DBMS 核心部分的结构。它是处理和管理数据库中数据的部分，它通过查询解析器和执行引擎与其他部分进行通信，同时根据用户的查询来获取数据。这个部分的输出可能是表格或视图，以满足用户的需要。

3. 查询解析器

查询解析器是 DBMS 处理查询的一部分。它负责识别用户查询中的关键字、功能、列名和其他元素，同时将查询转换为 DBMS 能够理解的操作语句。查询解析器构建查询计划，并将其传递给执行引擎。

4. 执行引擎

执行引擎使 DBMS 能够执行查询的实际部分。它负责读取数据、处理查询并生成结果，这通常是由用户查询构建的结果。引擎负责与其他组件通信，包括查询解析器和数据库。

5. 数据库管理器

数据库管理器是 DBMS 管理和组织数据的核心部分。它负责管理数据库的存储和检索，以及确保数据库的安全和一致性。它提供了许多重要功能，如事务处理、备份和恢复、并发控制、完整性检查、权限设置和数据加密等。

6. 磁盘管理器

磁盘管理器是 DBMS 的持久化存储部分，负责存储和检索数据并确保数据的可靠性。它必须通过合理的调度方法来管理数据的传输，以确保数据尽快从内存传输到磁盘上，并始终保持一致性。磁盘管理器还负责管理故障的情况，例如崩溃或错误的关闭，并在数据库启动时重新打开和重新加载存储的数据。

7. 内存管理器

内存管理器负责处理与数据库缓存和交换有关的内存管理问题。它用于保存和访问数据库缓存或其子集，并且能够将数据存储在高速缓存中进行快速访问。内存管理器必须通过合理的调度方法来管理内存资源，以确保在调用查询时确保缓存容量的更佳使用。

综上所述，数据库管理系统具有许多层次结构，每个层次结构都非常重要，它们合作提供了数据管理中的重要功能。虽然不同的 DBMS 可能不同，但很多 DBMS 具有相似的结构，这是大多数 DBMS 都支持的功能。这是 DBMS 能够高效、可靠处理大量数据同时保持高水平的安全和完整性的原因，这是现代应用程序中必不可少的资源。

相关问题拓展阅读：

• 什么是数据库管理系统（DBMS）？它有什么功能？
• 数据库管理系统有那几部分组成的？
• 什么是数据库系统的体系结构？

什么是数据库管理系统（DBMS）？它有什么功能？

数据库管理系统（英语：database management system，缩写：DBMS）即数据库管理软件，是一种针对对象数据库，为管理数据库而设计的大型计算机软件管理系统。

具有代表性的数据管理系统有：Oracle、Microsoft SQL Server、Access、MySQL及PostgreSQL等。通常数据库管理师会使用数据库管理系统来创建数据库系统。

现代DBMS使用不同的数据库模型追踪实体、属性和关系。在个人计算机、大型计算机和主机上应用最广泛的数据库管理系统是关系型DBMS（relational DBMS）。在关系型数据模型中，用二维表格表示数据库中的数据。这些表格称为关系。

扩展资料：

数据库管理系统是一套计算机程序，以控制数据库的分类及数据的访问。一套数据库包括模型语言、更优化的数据结构、查询语言撰写报表程序以及交易机制：

1、模型语言。

用以因应该数据库管理系统的数据模型，来定义各数据库的schema。最常用的三大类分别为层次结构式、网络式及关系式的模型。一个数据库管理系统可提供一种、两种，甚至全部三种方式，也可能提供其他形式。

最适合的模型要视乎个别应用程序、交易进行比率及查询经常使用的程度等。现时最常使用的则是SQL所支持，相似于关系式模型但又有些微违背的方式。很多数据库管理系统也支持ODBC，以支持程序编写员以标准方法访问该数据库管理系统。

2、更优化的数据结构（字段、纪录及文件）。

以支持在永久存储设备（permanent data storage device，即比主存（volatile main memory）慢得多）上存储极大量的数据。

3、查询语言及撰写报表的程序。

让用户可以交互方式查问数据库，进行数据分析及依用户的权限来更新数据。

它必须控制数据的保安，以防止不获授权的用户观看甚至更新数据库的数据。用户可以提供有效的密码来访问整个数据库或其中一部分。譬如员工数据库包括所有员工数据的数据，但某组用户可能只被批准查看薪金相关的数据，其他的又可能只可以访问工作履历及病历数据。

如果该数据库管理系统向用户提供可输入更新数据库甚至进行查询的交互途径，则此能力可以用来管理个人的数据库。可是，它不一定提供审核或其他在多用户环境中所需要的各种控制机制。这些机制可能要整套应用程序都为数据输入或更新而修改才能提供。

4、交易机制（更好可以保证ACID特性）。

在多用户同时访问之下仍维持数据完整性（data integrity），与及提供故障排除（fault tolerance）。

数据库管理系统依靠不容许超过一名用户在同一时间更新同一项纪录来维持数据库的完整性。数据库管理系统可以用唯一索引限制来避免重复纪录。譬如不能有两位顾客有同一个顾客编号（主键）在数据库中存在。

参考资料来源：

百度百科——数据库管理系统

数据库管理系统有那几部分组成的？

数据库系统（DBS）由三部分构成分别是：数据库（DB），数据库管理系统（DBMS），数据库管理员（DBA）。

也可以用公式表示为:DBS=DB+DBMS+DBA

数据库系统由数据库、操作系统、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户等组成。

什么是数据库系统的体系结构？

所谓三层体系结构，是在客户端与数据库之间加入了一个中间层。三层体系不是指物理上的三层，不是简单地放置三台机器就是三层体系，三层是指逻辑上的三层，即使这三个层放置到一台机器上。三层体系结构的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过与中间层通讯建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。

在基于B/S的三层体系结构中，表示层、中间层、数据层被分割成三个相对独立的单元。

表示层（Browser）位于客户端，一般没有应用程序，借助于Javaapplet、Actives、Javascript、vbscript等技术可以处理一些简单的客户端处理逻辑。它负责由Web浏览器向网络上的Web服务器(即中间层)发出服务请求，把接受传来的运行结果显示在Web浏览器上。

中间层（WebServer）是用户服务和数据服务的逻辑桥梁。它负责接受远程或本地的用户请求，对用户身份和数据库存取权限进行验证，运用服务器脚本，借助于中间件把请求发送到数据库服务器（即数据层），把数据库服务器返回的数据经过逻辑处理并转换成HTML及各种脚本传回客户端。

数据层（DBServer）位于更底层，它负责管理数据库，接受Web服务器对数据库操纵的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能及相关服务，并把结果数据提交给Web服务器。

在三层结构中，数据计算与业务处理集中在中间层，只有中间层实现正式的进程和逻辑规则。

三级结构的组织形式称为数据库的体系结构或数据抽象的三个级别。这个结构是于1975年在美国ANSI/X3/SPARC（美国国家标准协会的计算机与信息处理委员会中的标准计划与需求委员会）数据库小组的报告中提出的。

　　1.1.4.1三级数据视图

　　数据抽象的三个级别又称为三级数据视图，是不同层次用户（人员）从不同角度所看到的数据组织形式。

　　(1) 外部视图 之一层的数据组织形式是面向应用的，是应用程序员开发应用程序时所使用的数据组织形式，是应用程序员所看到的数据的逻辑结构，是用户数据视图，称为外部视图。外部视图可有多个。这一层的更大特点是以各类用户的需求为出发点，构造满足其需求的更佳逻辑结构。

　　(2) 全局视图 第二层的数据组织形式是面向全局应用的，是全局数据的组织形式，是数据库管理人员所看到的全体数据的逻辑组织形式，称为全局视图，全局视图仅有一个。这一层的特点是对全局应用更佳的逻辑结构形式。

　　(3) 存储视图　第三层的数据组织形式是面向存储的，是按照物理存储更优的策略所组织形式，是系统维护人员所看到的数据结构，称为存储视图。存储视图只有一个。这一层的特点是物理存储更佳的结构形式。

外部视图是全局视图的逻辑子集，全局视图是外部视图的逻辑汇总和综合，存储视图是全局视图的具体实现。三级视图之间的联系由二级映射实现。外部视图和全局视图之间的映射称为逻辑映射，全局视图和存储视图之间的映射称为物理映射。

　　1.1.4.2 三级模式

　　三级视图是用图、表等形式描述的，具有简单、直观的优点。但是，这种形式目前还不能被计算机直接识别。为了在计算机系统中实现数据的三级组织形式，必须用计算机可以识别的语言对其进行描述。DBMS提供了这种数据描述语言（Data Description Language 简记为DDL）。我们称用DDL精确定义数据视图的程序为模式（Scheme）。与三级视图对应的是三级模式。

　　（1） 子模式 　定义外部视图的模式称外模式，也称子模式。它由对用户数据文件的逻辑结构描述以及和全局视图中文件的对应关系的描述组成，用DBMS提供的子模式DDL定义。一个子模式可以由多个用户共享，而一个用户只能使用一个子模式。

　　（2） 模式　 定义全局视图的模式称逻辑模式，简称模式。它由对全局视图中全体数据文件的逻辑结构描述以及和存储视图中文件的对应关系的描述组成，用DBMS提供的模式DDL定义。逻辑结构的描述包括记录的型（组成记录的数据项名、类型、取值范围等），还有记录之间的联系，数据的完整性、安全保密要求等。

　　（3） 内模式　 定义存储视图的模式称内模式，又称物理模式。它由对存储视图中全体数据文件的存储结构的描述和对存储介质参数的描述组成，用DBMS提供的内模式DDL定义。存储结构的描述包括记录值的存储方式（顺序存储、hash方法、B树结构等），索引的组织方式等。

三级模式的结构如图1.8所示。

　　三级模式所描述的仅仅是数据的组织框架，而不是数据本身。在内模式这个框架填上具体数据就构成物理数据库，它是外部存储器上真实存在的数据。模式框架下的数据是概念数据库，它仅是物理数据库的逻辑映像。子模式框架下的数据是用户数据库，它是概念数据库的逻辑子集。

数据库系统的体系结构是指数据库系统的整个体系的结构。数据库系统的体系结构从不同的角度可有不同的划分方式。从数据库管理系统的角度可分为三层，从外到内依次为外模式、模式和内模式。模式是所有数据库用户的公共数据视图，是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述。模式(schema)又可细分为概念模式(conceptual schema)和逻辑模式(109ical schema)。

希望对你有帮助。

． 数据库系统的软件主要包括：

(1) 数据库管理系统，DBMS是为数据库的建立、使用和维护配置的软件。

(2) 支持DBMS运行的操作系统。

(3) 具有与数据库接口的高级语言及其编译系统，便于开发应用程序。

(4) 以DBMS为核心的应用开发工具。

(5) 为特定应用环境开发的数据库应用系统。

2． 整个数据库系统对硬件资源提出了较高的要求：

(1) 为了存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓冲区和应用程序，需要足够大的内存。

(2) 要有足够大的磁盘等直接存取设备存放数据库，有足够的磁带（或软盘）用于数据备份。

(3) 系统要提供较高的通道能力，以提高数据传送率。

3． DBA的重要职责是保证数据库的安全性和完整性。因此DBA负责确定各个用户对数据库的存取权限、数据的保密级别和完整性约束条件；DBA还有一个重要职责就是监视数据库系统的运行情况，及时处理运行过程中出现的问题。比如系统发生各种故障时，数据库会因此遭到不同程度的破坏，DBA必须在最短时间内将数据库恢复到正确状态，并尽可能不影响或少影响计算机系统其他部分的正常运行，DBA要定期对数据库进行重组织，以提高系统的性能；当用户的需求增加和改变时，DBA还要对数据库进行较大的改造，包括修改部分设计，即数据库的重构造。

4． 系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，要和用户及DBA相结合，确定系统的硬件软件配置，并参与数据库系统的概要设计。

数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，然后进行数据库设计。在大多数情况下，数据库设计人员就由数据库管理员担任。

应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块并进行调试和安装。

5. 数据库管理系统的功能有：（1）数据定义；（2）数据操纵；（3）数据库运行管理；（4）数据组织、存储和管理；（5）数据库的建立和维护；（6）数据通信接口。

6． DBMS由以下几个部分组成：（1）数据定义语言及其翻译处理程序；（2）数据操纵语言及其编译(或解释)程序；（3）数据库运行控制程序；（4）实用程序。

在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示的。例如导师实体、研究生实体、导师与研究生之间的一对多联系都可以分别用一个关系来表示。在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的构成一个关系数据库。

关系模型的数据结构

关系数据库模型是如今更流行的数据库模型，其流行源于它结构的简单性。在关系模型中最重要的数据结构就是关系。构建关系模型下的数据库，其核心是设计组成数据库的关系。

关系设计中涉及到一些术语包括：

关系就是一张表，设计关系就是设计一张表；

元组是表中的一行；

属性是表中的一列，属性名是给属性起的名字；

关键字是表中的某个属性组，唯一确定一个元组；

关系模式是对关系的描述，一般表示为关系名（属性1，属性2，···，属性n）；

外键是关系中不是该关系的关键字或只是关键字的一部分的某个属性或属性组合，但它同时是另一个关系的关键字；

主表是以外键作为主键的表；

从表指外键所在的表。

在为数据库设计关系时，必须为每个关系指定一个关键字或主码，并且在该关系中，关键字的值不能为空，即关键字的值为空的元组在关系中是不允许存在的。在有些关系中关键字是由单个属性组成的，在另一些关系中关键字是由若干个属性的组合而构成的，即这种关系中的元组不能由任何一个属性惟一表示，必须由多个属性的组合才能惟一表示。关系模式是稳定的，而关系是随时间不断变化的，因为数据库中的数据在不断更新。

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