数据库技术的新发展

数据库技术的新发展

内容摘要：随着计算技术和计算机网络的发展，计算机应用领域迅速扩展，数据库应用领域也在不断地扩大。探讨数据库的新发展主要指出数据库技术发展三阶段，介绍了数据库技术发展的最新动态特征和几种主流数据库，以及在发展过程中需注意的一些问题。并在此基础上，指出数据库技术未来的发展趋势等等。

关键词：数据库；新发展；分布式数据库；面向对象数据库

正文：

一. 数据库的发展简史（数据库发展的三个阶段）

数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一， 产生于20世纪60年代中期，到今天为止仅仅40多年的历史，却已经历了3代演变：

A 、第一代数据库系统——层次和网状数据库系统;

层次数据库是数据库系统的先驱，而网状数据库则是数据库概念、方法、技术的奠基。它们是数据库技术中研究得最早的两种数据库系统。层次模型对应于有根定向有序树，而网状模型对应的是有向图。所以，这两种数据模型可以统称为格式化数据模型。这两种数据库系统具有下列共同特点：1. 支持三级模式的体系结构;2. 用存取路径来表示数据之间的联系;3. 独立的数据定义语言;4. 导航的数据操纵语言.

B 、第二代数据库系统——关系数据库系统;

1970年美国IBM 公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd 首次提出了数据库系统的关系模型。经过大量的高层次的研究和开发取得了一系列的成果，主要是：奠定了关系模型的理论基础; 研究了关系数据库语言，有关系代数、关系演算、SQL 语言及QBE 等; 研制了大量的RDBMS 的原型，攻克了系统实现中查询优化、并发控制、故障恢复等一系列关键技术。关系数据库是以关系模型为基础的。关系模型有数据结构、关系操作以及数据完整性三部分组成，主要特点有：1. 关系模型的概念单一；2. 以关系代数为基础；3. 数据独立性强，数据的物理存储和存取路径对用户隐蔽。4. 关系数据库语言是非过程化的，大大降低了用户编程的难度。

C 、新一代数据库技术(数据库大家族).

从20世纪80年代以来, 数据库技术在商业领域的取大成功刺激了其他领域对数据库技术需求的迅速增长。随着用户应用需求的提高、硬件技术的发展和Internet/Intranet提供的丰富多彩的多媒体交流方式, 促进了数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算技术等相互渗透，互相结合，成为当前数据库技术发展的主要特征，形成了数据库新技术。新一代数据库系统以更丰富的数据模型和更强大的数据管理功能为特征，满足了更加广泛复杂的新应用的要求。其基本特征为：第三代数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理；必须保持或继承第二代数据库系统的技术；必须对其他系统开放。

二．数据库新技术的全新特性和动态

混合数据快速发展

数据应用的主要开发平台将转换到XML 化的操作语义。随着服务组件体系结构SOA(Service Component Architecture)和多种新型Web 应用的普及，XML 数据库将完成一个从文档到数据的转变。同时，“XML 数据/对象实体”的映射技术也将得到广泛应用。 数据库新技术与其它相关技术相结合

数据库技术与分布处理技术相结合，出现了分布式数据库系统；

数据库技术与并行处理技术相结合，出现了并行数据库系统；

数据库技术与人工智能技术相结合，出现了知识库系统和主动数据库系统； 数据库技术与多媒体技术结合，出现了多媒体数据库系统；

数据库技术与模糊技术相结合，出现了模糊数据库系统等。

数据集成和数据仓库倾向内容管理

新一代数据库的出现，使得数据集成和数据仓库的实施更简单，连续处理、准实时处理和小范围数据处理都将成为数据集成和分析人员所面临的新课题。另外，随着数据应用逐步过渡到数据服务，还会着重处理3个问题：关系型与非关系型数据的融合、数据分类、国际化多语言数据。

主数据管理

在企业内部的应用整合和系统互联中，许多企业具有相同业务语义的数据被反复定义和存储，导致数据本身成为IT 环境发展的障碍，为了有效使用和管理这些数据，主数据管理将会成为一个新的热点。

数据仓库将向内容展现和战术性分析方面发展

数据仓库技术的普及，使前端应用集成并让投资决策者看到实效将成为热点。与以往一味强调的“战略性”分析不同，为了适应业务环境的快速变化，依托新一代数据仓库产品，战术性分析将成为促进业务敏捷的有效手段。

基于网络的自动化管理

对数据库管理中大部分的流程化、模式化工作，相关管理套件除了提供交互的浏览器外，还提供各种自动化任务定制、数据库运行情况实时监控和异常报告，结合数据库产品的通知服务，可以实时将分散的数据库运行数据以电子邮件等形式传递给管理员。

PHP 将促进数据库产品应用

在.NET 和Java 成为数据应用的主体开发平台后，随着各类新一代Web 应用，很多厂商为了争取市场在新版本数据库产品推出后，提供面向超级文本预处理语言PHP(Hypertext Preprocessor) 的专用驱动和应用。

数据库将与业务语义的数据内容融合

数据库将更多作为“信息服务”技术支撑。对于新一代基于AJAX 、MashUp 、SNS 等技术的创新应用，数据不再集中于一个逻辑上的中心数据库，而是分布在网络，为了支持上述能力，数据聚集及其之后基于业务语义的数据内容融合也将成为数据库发展的亮点，其产品除了在商务智能领域不断加强对应用的支持外，也会着力加强数据集成服务。

三．数据库新技术的分类以及几种主流新技术

⑴ 整体系统方面：相对传统数据库而言，在数据模型及其语言、事务处理与执行模型、数据库逻辑组织与物理存储等各个方面，都集成了新的技术、工具和机制。属于这类数据库新技术的有：面向对象数据库；主动数据库；实时数据库；时态数据库。

⑵ 体系结构方面： 不改变数据库基本原理，而是在系统的体系结构方面采用和集成了新的技术。属于这方面的数据库新技术有： 分布式数据库；并行数据库；内存数据库； 联邦数据库；数据仓库。

⑶ 应用方面：以特定应用领域的需要为出发点，在某些方面采用和引入一些非传统数据库技术，加强系统对有关应用的支撑能力。属于这类的数据库新技术有： 工程数据库；空间数据库，包括地理数据库，支持地理信息系统（GIS ）的应用；科学与统计数据库；超文档数据库，包括多媒体数据库。

这里主要介绍两种主流数据库新技术：

分布式数据库

分布式数据库是由一组数据组成的，这组数据分布在计算机网络的不同计算机上，网络中的每个结点具有独立处理的能力（称为场地自治），可以执行局部应用。同时，每个结点也能通过网络通信子系统执行全局应用。分布式数据库的核心管理软件称为分布式数据库管理系统。在分布式数据库系统中，数据的共享有两个层次：局部共享和全局共享。分布式数

据库系统常常采用集中和自治相结合的控制机构。该数据库中的数据保证全局的一致性、可串行性和可恢复性。分布式数据库适当增加数据冗余度主要为了⑴ 提高系统的可靠性、可用性；⑵ 提高系统性能。

面向对象数据库

面向对象数据库系统将数据作为能自动重新得到和共享的对象存储, 包含在对象中的是完成每一项数据库事务处理指令, 这些对象可能包含不同类型的数据, 包括传统的数据和处理过程, 也包括声音、图形和视频信号, 对象可以共享和重用。一个面向对象数据库系统必须满足两个条件：1. 支持核心的面向对象数据模型；2. 支持传统数据库系统所有的数据库特征。面向对象的数据库系统的这些特性通过重用和建立新的多媒体应用能力使软件开发变得容易, 这些应用可以将不同类型的数据结合起来。面向对象数据库系统的好处是他支持WWW 应用能力。然而, 面向对象的数据库是一项相对较新的技术, 尚缺乏理论支持, 他可能在处理大量包含很多事务的数据方面比关系数据库系统慢得多, 但人们已经开发了混合关系对象数据库, 这种数据库将关系数据库管理系统处理事务的能力与面向对象数据库系统处理复杂关系与新型数据的能力结合起来。 四．数据库建设中应注意的几个问题

数据库技术的延伸与发展为各种不同类型数据库建设提供了有力的支持，在近期及远景建设中对下述技术的利用和吸收是有益和必须的：

(1)大型信息系统应该是基于一个分布式的多媒体数据库系统，他应基于远程C/S结构并支持多媒体数据的存储、管理和查询。

(2)系统应该是一个具有丰富数据资源并提供先进的对数据资源再开发工具，如提供辅助设计、统计分析、专家咨询、多媒体显示等的软、硬件支持。

(3)系统开发可应用新的技术和方法论为指导，面向对象技术、多媒体技术应该是下一代数据库及其信息系统开发可采用的技术。

(4)在数据库建设中充分采用科学的分析和设计方法，在数据的组织和管理上形成规范，充分发挥现代数据库技术对工程的支持。

(5)在开发过程中选用的数据库技术紧跟国际发展潮流接轨，开发出能够支持国家宏观经济决策，支持企业全面管理，支持Internet 共享的数据库，真正让数据库流通起来，提高数据库利用率。

五．数据库新技术的未来发展趋势

微型数据库

亿万个微型信息设备连接到Web 上，每个微型信息设备都可能配置一个数据库，我们称其为微型数据库。微型数据库必须具有自调节和自适应能力。这就需要全部取消需要用户设置的系统参数，使它在没有程序员的情况下，具有自动调节的能力。二是随时保持与Web 的连接，以快速、准确地获取Web 上的大量信息。

未来的联邦数据库系统

Web 本身也可看成是一个大规模联邦系统。人们需要研究新的大规模联邦数据库的查询优化方法，需要研究大规模联邦数据库查询的语义和执行等问题。

未来数据库的体系结构

目前，基于无共享硬件资源计算机机群系统的并行数据库系统已取得了很大进展。但基于由大量计算机构成的大规模计算机机群系统的并行数据库的研究还进展甚小，需花大力气。此外，程序逻辑和数据统一管理、结构化和半结构化数据的集成，也是今后数据库研究

的方向。

演绎面向对象数据库

演绎面向对象数据库是未来数据库系统的基本特征，如何把面向对象与演绎的概念有机集合并应用到数据库，主要牵涉到数据模型。目前，实现演绎面向对象数据模型的方法有：

1、面向对象语言与逻辑语言并用；2、扩充逻辑程序设计系统，引入方法、类型及对象等概念，使用户同时就有面向对象和演绎的概念；面向对象的逻辑，把面向对象的特点与逻辑语言充分结合。 结束语

当前数据库技术的发展呈现出与多种学科知识相结合的趋势, 凡是有数据(广义的) 产生的领域就可能需要数据库技术的支持, 它们相结合后即刻就会出现一种新的数据库成员而壮大数据库家族。因此在概念上应该把它们与传统的数据库相区分, 不必计较传统好还是新技术好。新一代的数据库技术应能完成新应用的要求。只有不断探索，数据库发展才会越来越好。

参考文献：网络资料；数据库系统概论（第四版）；数据库新技术浅析；浅述数据库的现状与未来