數(shù)據(jù)庫

　　定義

　　定義1

　　數(shù)據(jù)庫(Database)是按照數(shù)據(jù)結構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的建立在計算機存儲設備上的倉庫。

　　簡單來說是本身可視為電子化的文件柜——存儲電子文件的處所，用戶可以對文件中的數(shù)據(jù)進行新增、截取、更新、刪除等操作。

　　在經濟管理的日常工作中，常常需要把某些相關的數(shù)據(jù)放進這樣的“倉庫”，并根據(jù)管理的需要進行相應的處理。

　　例如，企業(yè)或事業(yè)單位的人事部門常常要把本單位職工的基本情況(職工號、姓名、年齡、性別、籍貫、工資、簡歷等)存放在表中，這張表就可以看成是一個數(shù)據(jù)庫。有了這個"數(shù)據(jù)倉庫"我們就可以根據(jù)需要隨時查詢某職工的基本情況，也可以查詢工資在某個范圍內的職工人數(shù)等等。這些工作如果都能在計算機上自動進行，那我們的人事管理就可以達到極高的水平。此外，在財務管理、倉庫管理、生產管理中也需要建立眾多的這種"數(shù)據(jù)庫"，使其可以利用計算機實現(xiàn)財務、倉庫、生產的自動化管理。

　　定義2

　　嚴格來說，數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)指的是以一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存在一起、具有盡可能小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性的特點并可在一定范圍內為多個用戶共享。

　　這種數(shù)據(jù)集合具有如下特點：盡可能不重復，以最優(yōu)方式為某個特定組織的多種應用服務，其數(shù)據(jù)結構獨立于使用它的應用程序，對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查由統(tǒng)一軟件進行管理和控制。從發(fā)展的歷史看，數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的高級階段，它是由文件管理系統(tǒng)發(fā)展起來的。

　　處理系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)庫是一個單位或是一個應用領域的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它存儲的是屬于企業(yè)和事業(yè)部門、團體和個人的有關數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是從全局觀點出發(fā)建立的，按一定的數(shù)據(jù)模型進行組織、描述和存儲。其結構基于數(shù)據(jù)間的自然聯(lián)系，從而可提供一切必要的存取路徑，且數(shù)據(jù)不再針對某一應用，而是面向全組織，具有整體的結構化特征。

　　數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是為眾多用戶所共享其信息而建立的，已經擺脫了具體程序的限制和制約。不同的用戶可以按各自的用法使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；多個用戶可以同時共享數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源，即不同的用戶可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的同一個數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享性不僅滿足了各用戶對信息內容的要求，同時也滿足了各用戶之間信息通信的要求。

　　基本結構

　　數(shù)據(jù)庫的基本結構分三個層次，反映了觀察數(shù)據(jù)庫的三種不同角度。

　　以內模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫做物理數(shù)據(jù)庫；以概念模式為框架所組成的數(shù)據(jù)叫概念數(shù)據(jù)庫；以外模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫用戶數(shù)據(jù)庫。

　?、?物理數(shù)據(jù)層。

　　它是數(shù)據(jù)庫的最內層，是物理存貯設備上實際存儲的數(shù)據(jù)的集合。這些數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，是用戶加工的對象，由內部模式描述的指令操作處理的位串、字符和字組成。

　?、?概念數(shù)據(jù)層。

　　它是數(shù)據(jù)庫的中間一層，是數(shù)據(jù)庫的整體邏輯表示。指出了每個數(shù)據(jù)的邏輯定義及數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系，是存貯記錄的集合。它所涉及的是數(shù)據(jù)庫所有對象的邏輯關系，而不是它們的物理情況，是數(shù)據(jù)庫管理員概念下的數(shù)據(jù)庫。

　?、?用戶數(shù)據(jù)層。

　　它是用戶所看到和使用的數(shù)據(jù)庫，表示了一個或一些特定用戶使用的數(shù)據(jù)集合，即邏輯記錄的集合。

　　數(shù)據(jù)庫不同層次之間的聯(lián)系是通過映射進行轉換的。

　　主要特點

　　⑴ 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

　　數(shù)據(jù)共享包含所有用戶可同時存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，也包括用戶可以用各種方式通過接口使用數(shù)據(jù)庫，并提供數(shù)據(jù)共享。

　　⑵ 減少數(shù)據(jù)的冗余度

　　同文件系統(tǒng)相比，由于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而避免了用戶各自建立應用文件。減少了大量重復數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余，維護了數(shù)據(jù)的一致性。

　　⑶ 數(shù)據(jù)的獨立性

　　數(shù)據(jù)的獨立性包括邏輯獨立性（數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫的邏輯結構和應用程序相互獨立）和物理獨立性（數(shù)據(jù)物理結構的變化不影響數(shù)據(jù)的邏輯結構）。

　?、?數(shù)據(jù)實現(xiàn)集中控制

　　文件管理方式中，數(shù)據(jù)處于一種分散的狀態(tài)，不同的用戶或同一用戶在不同處理中其文件之間毫無關系。利用數(shù)據(jù)庫可對數(shù)據(jù)進行集中控制和管理，并通過數(shù)據(jù)模型表示各種數(shù)據(jù)的組織以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。

　?、蓴?shù)據(jù)一致性和可維護性，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性

　　主要包括：①安全性控制：以防止數(shù)據(jù)丟失、錯誤更新和越權使用；②完整性控制：保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性；③并發(fā)控制：使在同一時間周期內，允許對數(shù)據(jù)實現(xiàn)多路存取，又能防止用戶之間的不正常交互作用。

　?、?故障恢復

　　由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供一套方法，可及時發(fā)現(xiàn)故障和修復故障，從而防止數(shù)據(jù)被破壞。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能盡快恢復數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行時出現(xiàn)的故障，可能是物理上或是邏輯上的錯誤。比如對系統(tǒng)的誤操作造成的數(shù)據(jù)錯誤等。

　　數(shù)據(jù)種類

　　數(shù)據(jù)庫通常分為層次式數(shù)據(jù)庫、網絡式數(shù)據(jù)庫和關系式數(shù)據(jù)庫三種。而不同的數(shù)據(jù)庫是按不同的數(shù)據(jù)結構來聯(lián)系和組織的。

　　1.數(shù)據(jù)結構模型

　?、艛?shù)據(jù)結構

　　所謂數(shù)據(jù)結構是指數(shù)據(jù)的組織形式或數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

　　如果用D表示數(shù)據(jù)，用R表示數(shù)據(jù)對象之間存在的關系集合，則將DS=(D，R)稱為數(shù)據(jù)結構。

　　例如，設有一個電話號碼簿，它記錄了n個人的名字和相應的電話號碼。為了方便地查找某人的電話號碼，將人名和號碼按字典順序排列，并在名字的后面跟隨著對應的電話號碼。這樣，若要查找某人的電話號碼(假定他的名字的第一個字母是Y)，那么只須查找以Y開頭的那些名字就可以了。該例中，數(shù)據(jù)的集合D就是人名和電話號碼，它們之間的聯(lián)系R就是按字典順序的排列，其相應的數(shù)據(jù)結構就是DS=(D，R)，即一個數(shù)組。

　?、茢?shù)據(jù)結構類型

　　數(shù)據(jù)結構又分為數(shù)據(jù)的邏輯結構和數(shù)據(jù)的物理結構。

　　數(shù)據(jù)的邏輯結構是從邏輯的角度(即數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和組織方式)來觀察數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)的存儲位置無關；數(shù)據(jù)的物理結構是指數(shù)據(jù)在計算機中存放的結構，即數(shù)據(jù)的邏輯結構在計算機中的實現(xiàn)形式，所以物理結構也被稱為存儲結構。

　　這里只研究數(shù)據(jù)的邏輯結構，并將反映和實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法稱為數(shù)據(jù)模型。

　　比較流行的數(shù)據(jù)模型有三種，即按圖論理論建立的層次結構模型和網狀結構模型以及按關系理論建立的關系結構模型。

　　2.層次、網狀和關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

　?、艑哟谓Y構模型

　　層次結構模型實質上是一種有根結點的定向有序樹(在數(shù)學中"樹"被定義為一個無回的連通圖)。下圖是一個高等學校的組織結構圖。這個組織結構圖像一棵樹，校部就是樹根(稱為根結點)，各系、專業(yè)、教師、學生等為枝點(稱為結點)，樹根與枝點之間的聯(lián)系稱為邊，樹根與邊之比為1:N，即樹根只有一個，樹枝有N個。

　　按照層次模型建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為層次模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。IMS(Information Management System)是其典型代表。

　?、凭W狀結構模型

　　按照網狀數(shù)據(jù)結構建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為網狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其典型代表是DBTG(Database Task Group)。用數(shù)學方法可將網狀數(shù)據(jù)結構轉化為層次數(shù)據(jù)結構。

　?、?關系結構模型

　　關系式數(shù)據(jù)結構把一些復雜的數(shù)據(jù)結構歸結為簡單的二元關系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關系就是一個二元關系。

　　由關系數(shù)據(jù)結構組成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被稱為關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　在關系數(shù)據(jù)庫中，對數(shù)據(jù)的操作幾乎全部建立在一個或多個關系表格上，通過對這些關系表格的分類、合并、連接或選取等運算來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理。

　　dBASEⅡ就是這類數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的典型代表。對于一個實際的應用問題（如人事管理問題），有時需要多個關系才能實現(xiàn)。用dBASEⅡ建立起來的一個關系稱為一個數(shù)據(jù)庫（或稱數(shù)據(jù)庫文件），而把對應多個關系建立起來的多個數(shù)據(jù)庫稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。dBASEⅡ的另一個重要功能是通過建立命令文件來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的使用和管理，對于一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相應的命令序列文件，稱為該數(shù)據(jù)庫的應用系統(tǒng)。

　　因此，可以概括地說，一個關系稱為一個數(shù)據(jù)庫，若干個數(shù)據(jù)庫可以構成一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以派生出各種不同類型的輔助文件和建立它的應用系統(tǒng)。

　　發(fā)展簡史

　　技術發(fā)展

　　使用計算機后，隨著數(shù)據(jù)處理量的增長，產生了數(shù)據(jù)管理技術。數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展與計算機硬件（主要是外部存儲器）系統(tǒng)軟件及計算機應用的范圍有著密切的聯(lián)系。數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展經歷了以下四個階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫階段和高級數(shù)據(jù)庫技術階段。

　　數(shù)據(jù)管理的誕生

　　數(shù)據(jù)庫的歷史可以追溯到五十年前，那時的數(shù)據(jù)管理非常簡單。通過大量的分類、比較和表格繪制的機器運行數(shù)百萬穿孔卡片來進行數(shù)據(jù)的處理，其運行結果在紙上打印出來或者制成新的穿孔卡片。而數(shù)據(jù)管理就是對所有這些穿孔卡片進行物理的儲存和處理。然而，1950 年雷明頓蘭德公司（Remington Rand Inc）的一種叫做Univac I 的計算機推出了一種一秒鐘可以輸入數(shù)百條記錄的磁帶驅動器，從而引發(fā)了數(shù)據(jù)管理的革命。1956 年IBM生產出第一個磁盤驅動器—— the Model 305 RAMAC。此驅動器有50 個盤片，每個盤片直徑是2 英尺，可以儲存5MB的數(shù)據(jù)。使用磁盤最大的好處是可以隨機存取數(shù)據(jù)，而穿孔卡片和磁帶只能順序存取數(shù)據(jù)。

　　1951： Univac系統(tǒng)使用磁帶和穿孔卡片作為數(shù)據(jù)存儲。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的萌芽出現(xiàn)于二十世紀60 年代。當時計算機開始廣泛地應用于數(shù)據(jù)管理，對數(shù)據(jù)的共享提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)已經不能滿足人們的需要，能夠統(tǒng)一管理和共享數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）應運而生。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎，各種DBMS軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。所以通常也按照數(shù)據(jù)模型的特點將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分成網狀數(shù)據(jù)庫、層次數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫三類。

　　最早出現(xiàn)的網狀DBMS，是美國通用電氣公司Bachman等人在1961年開發(fā)的IDS（Integrated Data Store）。1964年通用電氣公司（General ElectricCo.）的Charles Bachman 成功地開發(fā)出世界上第一個網狀DBMS也即第一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)——集成數(shù)據(jù)存儲（Integrated Data Store IDS），奠定了網狀數(shù)據(jù)庫的基礎，并在當時得到了廣泛的發(fā)行和應用。IDS 具有數(shù)據(jù)模式和日志的特征，但它只能在GE主機上運行，并且數(shù)據(jù)庫只有一個文件，數(shù)據(jù)庫所有的表必須通過手工編碼生成。之后，通用電氣公司一個客戶——BF Goodrich Chemical 公司最終不得不重寫了整個系統(tǒng)，并將重寫后的系統(tǒng)命名為集成數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（IDMS）。

　　網狀數(shù)據(jù)庫模型對于層次和非層次結構的事物都能比較自然的模擬，在關系數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)之前網狀DBMS要比層次DBMS用得普遍。在數(shù)據(jù)庫發(fā)展史上，網狀數(shù)據(jù)庫占有重要地位。

　　層次型DBMS是緊隨網絡型數(shù)據(jù)庫而出現(xiàn)的，最著名最典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是IBM 公司在1968 年開發(fā)的IMS（Information Management System），一種適合其主機的層次數(shù)據(jù)庫。這是IBM公司研制的最早的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)程序產品。從60年代末產生起，如今已經發(fā)展到IMSV6，提供群集、N路數(shù)據(jù)共享、消息隊列共享等先進特性的支持。這個具有30年歷史的數(shù)據(jù)庫產品在如今的WWW應用連接、商務智能應用中扮演著新的角色。

　　1973年Cullinane公司（也就是后來的Cullinet軟件公司），開始出售Goodrich公司的IDMS改進版本，并且逐漸成為當時世界上最大的軟件公司。

　　關系由來

　　網狀數(shù)據(jù)庫和層次數(shù)據(jù)庫已經很好地解決了數(shù)據(jù)的集中和共享問題，但是在數(shù)據(jù)獨立性和抽象級別上仍有很大欠缺。用戶在對這兩種數(shù)據(jù)庫進行存取時，仍然需要明確數(shù)據(jù)的存儲結構，指出存取路徑。而后來出現(xiàn)的關系數(shù)據(jù)庫較好地解決了這些問題。

　　1970年，IBM的研究員E.F.Codd博士在刊物《Communication of the ACM》上發(fā)表了一篇名為“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”的論文，提出了關系模型的概念，奠定了關系模型的理論基礎。盡管之前在1968年Childs已經提出了面向集合的模型，然而這篇論文被普遍認為是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)歷史上具有劃時代意義的里程碑。Codd的心愿是為數(shù)據(jù)庫建立一個優(yōu)美的數(shù)據(jù)模型。后來Codd又陸續(xù)發(fā)表多篇文章，論述了范式理論和衡量關系系統(tǒng)的12條標準，用數(shù)學理論奠定了關系數(shù)據(jù)庫的基礎。關系模型有嚴格的數(shù)學基礎，抽象級別比較高，而且簡單清晰，便于理解和使用。但是當時也有人認為關系模型是理想化的數(shù)據(jù)模型，用來實現(xiàn)DBMS是不現(xiàn)實的，尤其擔心關系數(shù)據(jù)庫的性能難以接受，更有人視其為當時正在進行中的網狀數(shù)據(jù)庫規(guī)范化工作的嚴重威脅。為了促進對問題的理解，1974年ACM牽頭組織了一次研討會，會上開展了一場分別以Codd和Bachman為首的支持和反對關系數(shù)據(jù)庫兩派之間的辯論。這次著名的辯論推動了關系數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，使其最終成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫產品的主流。

　　1969年Edgar F.“Ted” Codd發(fā)明了關系數(shù)據(jù)庫。

　　1970年關系模型建立之后，IBM公司在San Jose實驗室增加了更多的研究人員研究這個項目，這個項目就是著名的System R。其目標是論證一個全功能關系DBMS的可行性。該項目結束于1979年，完成了第一個實現(xiàn)SQL的 DBMS。然而IBM對IMS的承諾阻止了System R的投產，一直到1980年System R才作為一個產品正式推向市場。IBM產品化步伐緩慢的三個原因：IBM重視信譽，重視質量，盡量減少故障；IBM是個大公司，官僚體系龐大，IBM內部已經有層次數(shù)據(jù)庫產品，相關人員不積極，甚至反對。

　　然而同時，1973年加州大學伯克利分校的Michael Stonebraker和Eugene Wong利用System R已發(fā)布的信息開始開發(fā)自己的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Ingres。他們開發(fā)的Ingres項目最后由Oracle公司、Ingres公司以及硅谷的其他廠商所商品化。后來，System R和Ingres系統(tǒng)雙雙獲得ACM的1988年“軟件系統(tǒng)獎”。

　　1976年霍尼韋爾公司(Honeywell)開發(fā)了第一個商用關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——Multics Relational Data Store。關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以關系代數(shù)為堅實的理論基礎，經過幾十年的發(fā)展和實際應用，技術越來越成熟和完善。其代表產品有Oracle、IBM公司的 DB2、微軟公司的MS SQL Server以及Informix、ADABAS D等等。

　　結構語言

　　1974年IBM的Ray Boyce和Don Chamberlin將Codd關系數(shù)據(jù)庫的12條準則的數(shù)學定義以簡單的關鍵字語法表現(xiàn)出來，里程碑式地提出了SQL(Structured Query Language)語言。SQL語言的功能包括查詢、操縱、定義和控制，是一個綜合的、通用的關系數(shù)據(jù)庫語言，同時又是一種高度非過程化的語言，只要求用戶指出做什么而不需要指出怎么做。SQL集成實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫生命周期中的全部操作。SQL提供了與關系數(shù)據(jù)庫進行交互的方法，它可以與標準的編程語言一起工作。自產生之日起，SQL語言便成了檢驗關系數(shù)據(jù)庫的試金石，而SQL語言標準的每一次變更都指導著關系數(shù)據(jù)庫產品的發(fā)展方向。然而，直到二十世紀七十年代中期，關系理論才通過SQL在商業(yè)數(shù)據(jù)庫Oracle和DB2中使用。

　　1986年，ANSI把SQL作為關系數(shù)據(jù)庫語言的美國標準，同年公布了標準SQL文本。SQL標準有3個版本?；維QL定義是ANSⅨ3135-89，“Database Language - SQL with Integrity Enhancement”[ANS89]，一般叫做SQL-89。SQL-89定義了模式定義、數(shù)據(jù)操作和事務處理。SQL- 89和隨后的ANSⅨ3168-1989，“Database Language-Embedded SQL”構成了第一代SQL標準。ANSⅨ3135-1992[ANS92]描述了一種增強功能的SQL，叫做SQL-92標準。SQL-92包括模式操作，動態(tài)創(chuàng)建和SQL語句動態(tài)執(zhí)行、網絡環(huán)境支持等增強特性。在完成SQL-92標準后，ANSI和ISO即開始合作開發(fā)SQL3標準。SQL3的主要特點在于抽象數(shù)據(jù)類型的支持，為新一代對象關系數(shù)據(jù)庫提供了標準。

　　1976年IBM E.F.Codd發(fā)表了一篇里程碑的論文“R系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫關系理論”，介紹了關系數(shù)據(jù)庫理論和查詢語言SQL。Oracle的創(chuàng)始人Ellison非常仔細地閱讀了這篇文章，被其內容震驚，這是第一次有人用全面一致的方案管理數(shù)據(jù)信息。作者E.F.Codd 1966年就發(fā)表了關系數(shù)據(jù)庫理論，并在IBM研究機構開發(fā)原型，這個項目就是R系統(tǒng)，存取數(shù)據(jù)表的語言就是SQL。Ellison看完后，敏銳意識到在這個研究基礎上可以開發(fā)商用軟件系統(tǒng)。而當時大多數(shù)人認為關系數(shù)據(jù)庫不會有商業(yè)價值。Ellison認為這是他們的機會：他們決定開發(fā)通用商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle，這個名字來源于他們曾給中央情報局做過的項目名。幾個月后，他們就開發(fā)了Oracle 1.0。但這只不過是個玩具，除了完成簡單關系查詢不能做任何事情，他們花相當長的時間才使Oracle變得可用，維持公司運轉主要靠承接一些數(shù)據(jù)庫管理項目和做顧問咨詢工作。而IBM卻沒有計劃開發(fā)，為什么藍色巨人放棄了這個價值上百億的產品，原因有很多：IBM的研究人員大多是學術出身，他們最感興趣的是理論，而非推向市場的產品，從學術上看，研究成果應公開發(fā)表論文和演講能使他們成名，為什么不呢？還有一個很主要的原因就是IBM當時有一個銷售得還不錯的層次數(shù)據(jù)庫產品IMS。直到1985年IBM才發(fā)布了關系數(shù)據(jù)庫DB2 ，Ellision那時已經成了千萬富翁。Ellison曾將IBM 選擇Microsoft 的MS-DOS作為IBM-PC機的操作系統(tǒng)比為：“世界企業(yè)經營歷史上最嚴重的錯誤，價值超過了上千億美元。”IBM發(fā)表R系統(tǒng)論文，而且沒有很快推出關系數(shù)據(jù)庫產品的錯誤可能僅僅次之。Oracle的市值在1996年就達到了280億美元。

　　對象數(shù)據(jù)

　　隨著信息技術和市場的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)雖然技術很成熟，但其局限性也是顯而易見的：它能很好地處理所謂的“表格型數(shù)據(jù)”，卻對技術界出現(xiàn)的越來越多的復雜類型的數(shù)據(jù)無能為力。九十年代以后，技術界一直在研究和尋求新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。但在什么是新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展方向的問題上，產業(yè)界一度是相當困惑的。受當時技術風潮的影響，在相當一段時間內，人們把大量的精力花在研究“面向對象的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(object oriented database)”或簡稱“OO數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”。值得一提的是，美國Stonebraker教授提出的面向對象的關系型數(shù)據(jù)庫理論曾一度受到產業(yè)界的青睞。而Stonebraker本人也在當時被Informix花大價錢聘為技術總負責人。

　　然而，數(shù)年的發(fā)展表明，面向對象的關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產品的市場發(fā)展的情況并不理想。理論上的完美性并沒有帶來市場的熱烈反應。其不成功的主要原因在于，這種數(shù)據(jù)庫產品的主要設計思想是企圖用新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來取代現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這對許多已經運用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多年并積累了大量工作數(shù)據(jù)的客戶，尤其是大客戶來說，是無法承受新舊數(shù)據(jù)間的轉換而帶來的巨大工作量及巨額開支的。另外，面向對象的關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使查詢語言變得極其復雜，從而使得無論是數(shù)據(jù)庫的開發(fā)商家還是應用客戶都視其復雜的應用技術為畏途。

　　管理變革

　　二十世紀六十年代后期出現(xiàn)了一種新型數(shù)據(jù)庫軟件：決策支持系統(tǒng)(DSS)，其目的是讓管理者在決策過程中更有效地利用數(shù)據(jù)信息。于是在1970年，第一個聯(lián)機分析處理工具——Express誕生了。其他決策支持系統(tǒng)緊隨其后，許多是由公司的IT部門開發(fā)出來的。

　　1985年，第一個商務智能系統(tǒng)(business intelligence)由Metaphor計算機系統(tǒng)有限公司為Procter & Gamble公司開發(fā)出來，主要是用來連接銷售信息和零售的掃描儀數(shù)據(jù)。同年， Pilot軟件公司開始出售第一個商用客戶/服務器執(zhí)行信息系統(tǒng)——Command Center。同樣在這年，加州大學伯克利分校Ingres項目演變成Postgres，其目標是開發(fā)出一個面向對象的數(shù)據(jù)庫。此后一年， Graphael公司開發(fā)了第一個商用的對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)—Gbase。

　　1988年，IBM公司的研究者Barry Devlin和Paul Murphy發(fā)明了一個新的術語—信息倉庫，之后，IT的廠商開始構建實驗性的數(shù)據(jù)倉庫。1991年，W.H. "Bill" Inmon出版了一本“如何構建數(shù)據(jù)倉庫”的書，使得數(shù)據(jù)倉庫真正開始應用。

　　1991： W.H.“Bill” Inmon發(fā)表了”構建數(shù)據(jù)倉庫”。

　　二十世紀九十年代，隨著基于PC的客戶/服務器計算模式和企業(yè)軟件包的廣泛采用，數(shù)據(jù)管理的變革基本完成。數(shù)據(jù)管理不再僅僅是存儲和管理數(shù)據(jù)，而轉變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式。Internet的異軍突起以及XML語言的出現(xiàn)，給數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展開辟了一片新的天地。

　　發(fā)展階段

　　數(shù)據(jù)庫發(fā)展階段大致劃分為如下的幾個階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段、高級數(shù)據(jù)庫階段。

　　人工管理階段

　　20世紀50年代中期之前，計算機的軟硬件均不完善。硬件存儲設備只有磁帶、卡片和紙帶，軟件方面還沒有操作系統(tǒng)，當時的計算機主要用于科學計算。這個階段由于還沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理，程序員在程序中不僅要規(guī)定數(shù)據(jù)的邏輯結構，還要設計其物理結構，包括存儲結構、存取方法、輸入輸出方式等。當數(shù)據(jù)的物理組織或存儲設備改變時，用戶程序就必須重新編制。由于數(shù)據(jù)的組織面向應用，不同的計算程序之間不能共享數(shù)據(jù)，使得不同的應用之間存在大量的重復數(shù)據(jù)，很難維護應用程序之間數(shù)據(jù)的一致性。

　　這一階段的主要特征可歸納為如下幾點：

　?。?）計算機中沒有支持數(shù)據(jù)管理的軟件，計算機系統(tǒng)不提供對用戶數(shù)據(jù)的管理功能，應用程序只包含自己要用到的全部數(shù)據(jù)。用戶編制程序，必須全面考慮好相關的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的定義、存儲結構以即存取方法等。程序和數(shù)據(jù)是一個不可分割的整體。數(shù)據(jù)脫離了程序極具無任何存在的價值，數(shù)據(jù)無獨立性。

　?。?）數(shù)據(jù)不能共享。不同的程序均有各自的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對不同的程序通常是不相同的，不可共享；即使不同的程序使用了相同的一組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也不能共享，程序中仍然需要各自加入這組數(shù)據(jù)，哪個部分都不能省略?；谶@種數(shù)據(jù)的不可共享性，必然導致程序與程序之間存在大量的重復數(shù)據(jù)，浪費存儲空間。

　　（3）不能單獨保存數(shù)據(jù)。在程序中要規(guī)定數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構，數(shù)據(jù)與程序不獨立。基于數(shù)據(jù)與程序是一個整體，數(shù)據(jù)只為本程序所使用，數(shù)據(jù)只有與相應的程序一起保存才有價值，否則毫無用處。所以，所有程序的數(shù)據(jù)不單獨保存。數(shù)據(jù)處理的方式是批處理。

　　文件系統(tǒng)階段

　　這一階段的主要標志是計算機中有了專門管理數(shù)據(jù)庫的軟件——操作系統(tǒng)（文件管理）。

　　上世紀50年代中期到60年代中期，由于計算機大容量直接存儲設備如硬盤、磁鼓的出現(xiàn)，

　　推動了軟件技術的發(fā)展，軟件的領域出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和高級軟件，操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理外存的數(shù)據(jù)管理軟件，操作系統(tǒng)為用戶使用文件提供了友好界面。操作系統(tǒng)的出現(xiàn)標志著數(shù)據(jù)管理步入一個新的階段。在文件系統(tǒng)階段，數(shù)據(jù)以文件為單位存儲在外存，且由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理，文件是操作系統(tǒng)管理的重要資源。

　　文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理具有一下幾個特點：

　　優(yōu)點

　?。?）數(shù)據(jù)以“文件”形式可長期保存在外部存儲器的磁盤上。由于計算機的應用轉向信息管理，因此對文件要進行大量的查詢、修改和插入等操作。

　?。?）數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構有了區(qū)別，程序和數(shù)據(jù)分離，使數(shù)據(jù)與程序有了一定的獨立性，但比較簡單。數(shù)據(jù)的邏輯結構是指呈現(xiàn)在用戶面前的數(shù)據(jù)結構形式。數(shù)據(jù)的物理結構是指數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在計算機存儲設備上的實際存儲結構。程度與數(shù)據(jù)之間具有“設備獨立性”，即程序只需用文件名就可與數(shù)據(jù)打交道，不必關心數(shù)據(jù)的物理位置。由操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)提供存取方法（讀/寫）。

　　（3）文件組織已多樣化。有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。但文件之間相互獨立、缺乏聯(lián)系。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系需要通過程序去構造。

　?。?）數(shù)據(jù)不再屬于某個特定的程序，可以重復使用，即數(shù)據(jù)面向應用。但是文件結構的設計仍是基于特定的用途，程序基于特定的物理結構和存取方法，因此程度與數(shù)據(jù)結構之間的依賴關系并未根本改變。

　?。?）用戶的程序與數(shù)據(jù)可分別存放在外存儲器上，各個應用程序可以共享一組數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了以文件為單位的數(shù)據(jù)共享文件系統(tǒng)。

　　（6）對數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。這是由于文件中只存儲數(shù)據(jù)，不存儲文件記錄的結構描述信息。文件的建立、存取、查詢、插入、刪除、修改等操作，都要用程序來實現(xiàn)。

　?。?）數(shù)據(jù)處理方式有批處理，也有聯(lián)機實時處理。

　　缺點

　　文件系統(tǒng)對計算機數(shù)據(jù)管理能力的提高雖然起了很大的作用，但隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴大，數(shù)據(jù)量急劇增加，文價系統(tǒng)顯露出一些缺陷，問題表現(xiàn)在：

　?。?）數(shù)據(jù)文件是為了滿足特定業(yè)務領域某一部門的專門需要而設計，數(shù)據(jù)和程序相互依賴，數(shù)據(jù)缺乏足夠的獨立性。

　?。?）數(shù)據(jù)沒有集中管理的機制，其安全性和完整性無法保障，數(shù)據(jù)維護業(yè)務仍然由應用程序來承擔；

　?。?）數(shù)據(jù)的組織仍然是面向程序，數(shù)據(jù)與程序的依賴性強，數(shù)據(jù)的邏輯結構不能方便地修改和擴充，數(shù)據(jù)邏輯結構的每一點微小改變都會影響到應用程序；而且文件之間的缺乏聯(lián)系，因而它們不能反映現(xiàn)實世界中事物之間的聯(lián)系，加上操作系統(tǒng)不負責維護文件之間的聯(lián)系，信息造成每個應用程序都有相對應的文件。如果文件之間有內容上的聯(lián)系，那也只能由應用程序去處理，有可能同樣的數(shù)據(jù)在多個文件中重復儲存。這兩者造成了大量的數(shù)據(jù)冗余。

　　（4）對現(xiàn)有數(shù)據(jù)文件不易擴充，不易移植，難以通過增、刪數(shù)據(jù)項來適應新的應用要求。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

　　20世紀60年代后期，隨著計算機在數(shù)據(jù)管理領域的普遍應用，人們對數(shù)據(jù)管理技術提出了更高的要求：希望面向企業(yè)或部門，以數(shù)據(jù)為中心組織數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的冗余，提供更高的數(shù)據(jù)共享能力，同時要求程序和數(shù)據(jù)具有較高的獨立性，當數(shù)據(jù)的邏輯結構改變時，不涉及數(shù)據(jù)的物理結構，也不影響應用程序，以降低應用程序研制與維護的費用。數(shù)據(jù)庫技術正是在這樣一個應用需求的基礎上發(fā)展起來的。

　　概括起來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理具有以下幾個特點：

　?。?）采用數(shù)據(jù)模型表示復雜的數(shù)據(jù)結構。數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身的特征，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系通過所有存取路徑。通過所有存儲路徑表示自然的數(shù)據(jù)聯(lián)系是數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)文件的根本區(qū)別。這樣，數(shù)據(jù)不再面向特定的某個或多個應用，而是面對整個應用系統(tǒng)。如面向企業(yè)或部門，以數(shù)據(jù)為中心組織數(shù)據(jù)，形成綜合性的數(shù)據(jù)庫，為各應用共享。

　?。?）由于面對整個應用系統(tǒng)使得，數(shù)據(jù)冗余小，易修改、易擴充，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)貢獻。不同的應用程序根據(jù)處理要求，從數(shù)據(jù)庫中獲取需要的數(shù)據(jù)，這樣就減少了數(shù)據(jù)的重復存儲，也便于增加新的數(shù)據(jù)結構，便于維護數(shù)據(jù)的一致性。

　?。?）對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理和控制，提供了數(shù)據(jù)的安全性、完整性、以及并發(fā)控制。

　　（4）程序和數(shù)據(jù)有較高的獨立性。數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構之間的差別可以很大，用戶以簡單的邏輯結構操作數(shù)據(jù)而無須考慮數(shù)據(jù)的物理結構。

　?。?）具有良好的用戶接口，用戶可方便地開發(fā)和使用數(shù)據(jù)庫。

　　從文件系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這在信息領域中具有里程碑的意義。在文件系統(tǒng)階段，人們在信息處理中關注的中心問題是系統(tǒng)功能的設計，因此程序設計占主導地位；而在數(shù)據(jù)庫方式下，數(shù)據(jù)開始占據(jù)了中心位置，數(shù)據(jù)的結構設計成為信息系統(tǒng)首先關心的問題，而應用程序則以既定的數(shù)據(jù)結構為基礎進行設計。

　　發(fā)展趨勢

　　隨著信息管理內容的不斷擴展，出現(xiàn)了豐富多樣的數(shù)據(jù)模型（層次模型，網狀模型，關系模型，面向對象模型，半結構化模型等），新技術也層出不窮（數(shù)據(jù)流，Web數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)挖掘等）。每隔幾年，國際上一些資深的數(shù)據(jù)庫專家就會聚集一堂，探討數(shù)據(jù)庫研究現(xiàn)狀，存在的問題和未來需要關注的新技術焦點。過去已有的幾個類似報告包括：1989年Future Directions inDBMS Research-The Laguna BeachParticipants ；1990年DatabaseSystems : Achievements and Opportunities ；1991年W.H. Inmon 發(fā)表的《構建數(shù)據(jù)倉庫》；1995年Database。