簡介、 認識資料庫系統 (參考:SQL Server 2005 設計實務 旗標出版社)

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簡介、 認識資料庫系統 (參考:SQL Server 2005 設計實務 旗標出版社)

大綱 0 本學期課程要求 1 資料庫系統簡介 2 關聯式資料庫 3 資料庫系統的網路架構 4 資料庫管理系統的基本功能 5 結構化查詢語言 SQL 6 資料庫系統的使用者

0 本學期課程要求 了解資料庫的發展歷程 了解資料庫的理論基礎 了解資料表的設計模型 (Entity-Relationship Model) 資料表的正規化 (Normalization) 以實際案例學會設計資料庫的資料表 (Visio) 簡單的 SQL 語法實務

1 資料庫系統簡介 資料庫系統 (Database System) 是電腦化的資料儲存系統, 使用者則透過各種應用程式來存取其中的資料。 資料庫系統又可分為兩個部份:資料庫 (Database) 與資料庫管理系統 (DataBase Management System, DBMS)。

資料庫系統簡介

資料庫系統簡介 資料庫是儲存資料的地方。一個資料庫系統中可以有多個資料庫, 每個資料庫都是一組經過整理好的資料集合。 一般, 我們會將資料庫想像成是一個存放資料的容器, 但資料庫的真實型態其實是一個個的電子檔案 (file)。 資料庫管理系統則是指管理資料庫的軟體, 它們負責使用者與資料庫之間的溝通, 如存取資料庫中的資料、以及管理資料庫的各項事務等。 Microsoft 的 Access , 許多用在大型資料庫系統上的 Microsoft SQL Server、Oracle、SyBase、Informix、MySQL、PostgreSQL ... 等皆是資料庫管理系統。

2 關聯式資料庫 (Relational Database) 目前最普遍的資料庫管理系統,像 Microsoft SQL Server、SyBase、Informix、MySQL、PostgreSQL、Access...等, 都是屬於關聯式資料庫管理系統 關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料 (可以說是將資料儲存在表格的欄、列之中), 而儲存在欄、列裡的資料必會有所 “關聯”, 所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫, 而儲存資料的表格則稱為 “資料表”。 舉例來說, 通訊錄資料表的每一欄可以劃分為『姓名』、『地址』、『電話』:

關聯式資料庫 (Relational Database)

關聯式資料庫 (Relational Database) 假如我們要從以上的資料表尋找 "盧拉拉" 的地址, 則是由橫向的『盧拉拉』 與縱向的『地址』, 交相關聯而得來:

關聯式資料庫 (Relational Database) 除了儲存在資料表行與列會有所關聯, 關聯式資料庫裡面的資料表之間通常也會互有關聯。這種方式的優點是可以從一個資料表中的欄位, 透過資料表的關聯, 而找到另一個資料表中的資料:

3 資料庫系統的網路架構 資料庫系統的“網路架構”處理如何在網路上佈署資料庫及相關程式。 常見的有下列 4 種網路架構: 通常, 我們會依組織的規模、資料量的多寡、使用的人數、軟 / 硬體設備等條件來考量。 常見的有下列 4 種網路架構: 單機架構 大型主機 / 終端機架構 主從式架構 分散式架構

單機架構 單機架構是由同一部電腦包辦所有資料庫系統的工作, 包括保存資料、處理資料、管理及使用資料庫系統 ... 等等。適合使用者少、資料量也不多的資料庫系統使用, 如小公司或個人使用者所建立的資料庫系統。 通常, 用 Access、FoxPro 所設計的資料庫系統多採用這種架構。

大型主機 / 終端機架構 大型主機 / 終端機架構是由一部大型主機負責儲存及處理龐大的資料, 使用者則透過終端機與大型主機連線, 以存取資料庫的內容。 這種架構的缺點在於, 當多人同時使用時, 由於所有的工作都要由大型主機來處理, 因此會非常忙碌, 易造成回應緩慢的問題。 目前除了一些大型機構外, 已比較少使用這一類的架構了, 而且此類的大型主機價格都相當昂貴, 一般中小企業可能負擔不起。

大型主機 / 終端機架構

主從式架構 由於個人電腦的價格低廉, 運算速度也不錯, 利用網路互相連接之後, 作為用戶端 (Client) 的各台電腦只要連結到做為資料庫伺服器端 (Server) 的電腦, 就可以存取資料庫, 而且部份的工作可由用戶端電腦來處理, 分散資料庫伺服器的負荷, 這就是主從式架構的佈署方式, 同時也是目前一般公司中最普遍採用的方式。 若採用主從式架構, 通常還會另外撰寫用戶端程式, 以提供使用者易學易用的操作介面。

主從式架構

分散式架構 分散式架構是由數台資料庫伺服器所組成, 使用者在存取資料時, 資料可以來自於不同的伺服器中, 如此在存取的效率上會比較好。 分散式架構的資料存取方式和主從式架構類似, 只不過是多了幾台資料庫伺服器而已:

分散式架構

4 資料庫管理系統的基本功能 前面已經提過, 資料庫管理系統其實就是管理資料庫的軟體系統, 它們要負責整個資料庫的建立、資料存取、權限設定、資料備份、操作的監督與記錄 ... 等等工作。 底下我們就再進一步詳述資料庫管理系統 (Database Management System, DBMS) 所應具備的基本功能。

資料庫管理系統的基本功能 資料定義:DBMS 必須能夠充份定義並管理各種類型的資料項目, 例如關聯式資料庫管理系統必須具備建立資料庫、資料表、定義各欄位的資料型別, 以及資料表之間的關聯 ... 等等的能力才行。 資料處理:DBMS 必須提供使用者對資料庫的存取能力, 包括新增、修改、查詢、與刪除等基本功能。有時 DBMS 提供的功能雖然完善, 但是並不是很適合一般的使用者操作, 這時就需要程式設計師另外再撰寫用戶端的應用程式, 以供一般使用者操作。

資料庫管理系統的基本功能 資料安全:DBMS 應該具備設定使用者帳戶、密碼、及權限的功能, 讓每一個使用者只能存取授權範圍內的資料, 以防止機密資料外洩, 或資料庫遭受任何有意或無意的破壞。 資料備份:DBMS 必須提供方便的資料備份功能, 如此在資料庫不幸意外毀損時, 還可以還原到備份資料時的狀況, 以減少損失。 此外, 維護資料庫的效率也是非常重要, 尤其是在資料量很大或使用者很多的時候, 資料庫若因效率不佳而導致存取速度變慢, 亦會嚴重影響到操作人員的工作效率。

5 結構化查詢語言 SQL SQL (Structured Query Language, 一般習慣唸成 "sequel") 中文譯為結構化查詢語言, 它是目前關聯式資料庫管理系統所使用的查詢語言, 也就是說, 大部份的關聯式資料庫管理系統都支援 SQL, 所以使用者可以利用 SQL 語法直接對關聯式資料庫進行存取與管理的操作。

結構化查詢語言 SQL 範例 SQL 的基本語法是由一些簡單的英文句子所構成, 相當簡單易學, 底下我們就來看個例子。假設要在訂單資料庫中建立一個 “客戶” 資料表, 那麼可以執行以下的 SQL 敘述:

結構化查詢語言 SQL 在 SQL Server 中執行上面那組 SQL 敘述, 就可以建立如下型式的 “客戶資料表”: 簡單查詢:下例查詢客戶資料表的所有紀錄 Select 客戶編號, 聯絡人, 送貨地點 From 客戶資料表

6 資料庫系統的使用者 最後, 讓我們來看看, 從資料庫系統的設計、建立、操作、到管理階段, 需要哪些使用者的參與, 各位並可試著從這些使用者類型中找出自己的定位: 資料庫設計者 (Database Designer) 資料庫管理者 (Database Administrator, DBA) 應用程式設計者 (Application Designer) 一般使用者 (End user)

資料庫設計者 (Database Designer) 資料庫設計者負責整個資料庫系統的設計, 依據使用者的需求設計適當的格式來存放資料;同時對於整個資料庫的使用者存取權限也需要做規劃。 設計完成後就可交由資料庫管理者負責管理維護的工作。 在一般中小型企業中, 資料庫的設計者與管理者有可能就是同一個人;若是大型企業, 則可能設計者是一組人, 而管理者又是另外一組人。

資料庫管理者 (DataBase Administrator, DBA) 資料庫建好之後, 便可以交給資料庫管理者來負責管理及維護。 DBA 最主要的任務, 就是要維護資料庫的有效運作, 並監督、記錄資料庫的操作狀況, 必要時還得修改資料庫的資料結構或各項設定, 以符合實際需求或提升運作效率。 DBA 必須設定資料庫備份的方法和時機, 並且在資料庫受損時儘速讓資料庫回復原狀。 DBA 也要負責資料庫的帳戶管理, 決定哪些人有權利登入資料庫, 哪些人有權執行哪些動作。 例如最基本的使用者可能只有查詢功能, 需要輸入資料的使用者則具有寫入資料的功能, 資料備份人員必須具有備份資料的權限 ... 等等。

應用程式設計者 (Application Designer) 應用程式設計者負責撰寫存取資料庫的用戶端應用程式, 讓使用者用方便的操作介面來使用資料庫。 早期的程式設計師可能用 C 或 PASCAL 等語言, 現今的程式設計師則多採用 Visual Basic、JAVA、Delphi、C++、.NET 或 PowerBuilder ... 等開發工具。 一般使用者 (End user) 一般使用者就是真正經常在存取資料庫的使用者, 他們只需要學會用戶端的應用程式, 若遇到問題, 只要請 DBA 處理即可。