数据库历史未来及应用

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1、数据库历史、未来及应用资料来源：www.sql- - 8k DataBase/paper2.htm - 9k 概要 n1.数据库的历史n2.数据库的发展n3.数据库的未来数据库的历史n数据模型是数据库系统的核心和基础。因 此，对数据库技术发展阶段的划分应该以 数据模型的发展演变作为主要依据和标志 。总体说来，数据库技术从开始到现在一 共经历了三个发展阶段：第一代是网状、 层次数据库系统，第二代是关系数据库系 统，第三代是以面向对象数据模型为主要 特征的数据库系统。数据库的历史n第一代包括网状和层次数据库系统，是因 为它们的数据模型虽然分别为层次和网状 模型，但实质上层次模型只是网状模型的 特

2、例而已。这二者都是格式化数据模型， 都是在60年代后期研究和开发的，不论是 体系结构、数据库语言，还是数据的存储 管理，都具有共同特征，所以它们应该划 分为一代。数据库的历史n第二代数据库系统支持关系数据模型。关系模型 不仅具有简单、清晰的优点，而且有关系代数作 为语言模型，有关系数据理论作为理论基础。因 此关系数据库具有形式基础好、数据独立性强、 数据库语言非过程化等特点，这些特点是数据库 技术发展到了第二代的显著标志。虽然关系数据 模型描述了现实世界数据的结构和一些重要的相 互联系，但是仍然不足以抓住和表达数据对象所 具有的丰富而重要的语义，因而它属于语法模型 。数据库的历史n第三代数据库

3、系统的特征是数据模型更加 丰富，数据管理功能更为强大，能够支持 传统数据库难以支持的新的应用需求。 数据库的未来n从最早用文件系统存储数据算起，数据库的发展已经有 50 多年了，其间经历了 20 世纪 60 年代的层次数据库 （IBM 的 IMS）和网状数据库（GE 的 IDS）的并存， 70 年代80 年代关系数据库的异军突起，90 年代对象 技术的影响。50 年后，关系数据库依然处于主流地位。 在关系技术之后，在新形势下，数据库应该如何发展？又 有哪些重要的趋势呢？最近，Software Development杂志举办了一次专家论坛，讨论数据库 的未来。论坛由咨询师和作家，Dr. Dobb

4、s Journal XML 与 Web Services 技术频道的编辑 Ken North 主持，与会的有六位大师：Rick Cattell， Don Chamberlin ，Daniela Florescu，Jim Gray，和 Jim Melton。数据库的未来n讨论首先从回顾历史开始。North 回忆起当年一 辆 IBM 1410 计算机的价格抵得上 300 辆野马 跑车，而现在一台双 CPU 带 RAID 的服务器， 价格还不到一辆野马跑车的 10%，大家都笑起 来。相对硬件的发展速度而言，数据库的功能似 乎进展得还不够快。毋庸置疑，今天，信息的存 储、组织、管理和访问，依然是计算机

5、技术最重 要的领域之一。近年来，随着科学技术、电子商 务尤其是 Internet 的迅猛发展，信息的来源、 数量、形式和使用方式都发生了很大变化，使传 统关系数据库面临着巨大挑战。各位大师面向未 来展望了各种重要的趋势。数据库的未来nJim Gray 认为：“如今，普通使用者也开始有了 在桌面电脑上方便地存储和访问任何形式海量信 息的需要，比如自己喜欢的一首歌曲、家里拍的 一段视频、一幅扫描的图片，这些现在非得保存 为文件的东西，就需要能够直接存入数据库。而 检索时，既可以通过一些标识文字，也可以通过 乐符查询、人脸识别、甚至是 OCR（光学字符识 别）等等更自然的方式。微软目前有 3000

6、人的 开发团队，正在致力于将所有这些集成在桌面操 作系统中。我的小组里，有三个人在开发类似的 但是相对廉价的版本。所以，这样的梦想可能不 久后就会变成现实。当然，整个过程难度很大。“数据库的未来n“这的确是一个大趋势，“Jim Melton 表示 同意。“事实上，和过去数据库处理的结构 化信息不同，我们今天首先要解决的是如 何处理复杂类型的数据：文本、时间性、 空间性、声音、图形和视频数据等等。最 有效的方式，显然是数据库本身就支持它 们，将它们作为内置数据类型中的一等公 民。“数据库的未来n来自对象数据库技术阵营的代表人物 Rick Cattell 三句不离本行：“对象数据库或者对象-关 系

7、数据库已经很好地实现了对这些扩展数据类型 的支持。目前的数据库已经同时支持对文本和结 构化数据的查询了，但是在同时支持信息检索的 概率推理方面还有差距。“他还谈到了数据库中对 编程的支持，毕竟他是 Sun公 司 J2EE 的技术 掌门人，是 JDBC、JDO 背后的力量。“数据库 如今已经加入了用户定义过程的功能，允许添加 带有一定行为的数据类型。但是，过程以及其他 可执行代码实现方式比如触发器，都还只是数据 库中的二等公民，这一点需要做出改变。“数据库的未来n而来自 BEA 的 Florescu 则提到了目前比较热门 的传感器网络计划，将在很大的地理范围内部署 巨量节点的传感器，监控一定区域

8、内各种物体的 状态和位置。这个项目本身蕴含着巨大的潜力， 有可能掀开军事情报和指挥、环境监测、资源勘 察、气象预报、交通控制等等领域的新篇章，甚 至改变我们的日常生活：如果家里的每个物体上 都有一个传感器的话，找不到或者丢失东西，都 将成为历史。这对数据库技术当然提出了极高要 求。想象一下，成千上万，甚至数以十万、百万 计的传感器实时发送的流信息，该是何等景象？数据库的未来n对于 P2P 计算能否取代客户端- 服务器模 型成为主要数据库存储方案，专家们取得 了一致。Chamberlin 说: “P2P 可能更适 用于更新较少的应用场合。“而 Jim Gray 认为，如果没有任何网络带宽限制的话

9、， P2P 模式才是有可能的，因为它需要大量 的数据传输。他们对所谓元组空间（tuple space）计算模型都给予了负面评价。数据库的未来n在 Jim Gray 看来，缺乏元数据是目前数 据库技术无法解决 Web 中问题的主要原因 。举例来说，寻找满足某种条件的一张照 片或者一段音乐，就目前而言，是难以解 决的。数据库的未来n当听到有人问及“如何在文档中进行查询“时， Don Chamberlin 当仁不让地接过了话筒。他比 较了传统数据库中的结构化数据和 Web 上非结 构化或者半结构化、异构、稀疏型的数据。他说 ：“自从上世纪 90 年代以来，似乎一夜之间，所 有计算机都连接起来了，信息

10、空前激增。但是这 些突然出现的信息并不都是由行和列组成的，有 跟顺序无关的，还有流式数据比如股票行情报告 系统。“有着数据库查询和文档处理两方面背景的 Chamberlin 深信，XML 在未来的数据库中将处 于中心地位：“XML 将成为文档交换的主要格式 。数据库的未来n它是灵活的，而且能够自我描述。许多程序都需 要用交换数据的格式进行查询。其他数据都将映 射为 XML，通过接口与外界联系。但是关系数据 库和 SQL 不会退出历史舞台，因为它们在数据 的无关性方面，在处理关系上有着天然的优势。“ 当然，Chamberlin 也承认：“还有许多工作要做 。比如更新和事务处理问题、XML 数据的

11、索引问 题就需要认真解决，这也是 W3C XQuery 工作 组目前的重点。我们必须像多年来开发关系数据 库那样，围绕 XML 构建健全的基础设施。“数据库的未来n对于数据库未来的发展方向，Cattel 显然有不同 的看法：“我可不认为纯 XML 数据库会有美好的 未来。人们难道会完全用 XML 格式来存储和查 询数据吗？性能肯定是大问题！我在 10 年前就 站到了另一边，赞成通过面向对象技术解决问题 ，实际上目前的主流厂商，都已经在关系数据库 中很好地支持了对象。互操作性和兼容性当然重 要，XML 作为通用的数据交换模型，因为它的可 扩展性，可能会非常适用于各种特殊目的的专门 市场，但是绝不

12、会替代关系数据库。“数据库的未来n而作为 Chamberlin 的亲密战友和 XML 查询引 擎方面的专家， Daniella Florescu 表明了自己 对于 XML 数据库的信心：“我认为 XML 查询的 优化潜力是很大的，其性能完全有可能超过 SQL 。目前，在 XML 元素、Java 对象和数据库表行 之间进行数据编组（marshalling）和解组是性 能的瓶颈所在，这也就是所谓Web 服务阻抗。 凭我的经验，我相信未来如果直接用 XML 编程 ，就可以克服这种问题。“短短的 1 个小时时间 ，当然不可能将数据库未来的发展完全涵盖，但 是与会者都从中受益匪浅。类似的讨论会，今年 3

13、 月份举行的 SD 大会上还会举行，让我们翘首 关注吧。数据库的应用n嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领 域向更广泛的应用领域发展，随着移动通 信技术的进步和人们对移动数据处理和管 理需求的不断提高，与各种智能设备紧密 结合的嵌入式移动数据库技术已经得到了 学术界、工业界、军事领域、民用部门等 各方面的重视。人们将发现，不久的将来 嵌入式移动数据库将无处不在。人们希望 随时随地存取任意数据信息的愿望终将成 为现实。 数据库的应用n由于计算环境的变化，嵌入式移动数据库 极为引人注目的特征就是：无处不在。 数据库的应用n应用现状 从计算机技术及其应用发展的历史来看， 计算机技术，尤其是数据库技术

14、发展的原 动力主要来自两个方面，即：不断发展扩 大的应用需求和其它支撑技术的发展。嵌 入式移动数据库领域的研究在继续深入发 展的同时，也已经进入了实用化和产品化 的阶段。 数据库的应用纵观目前国际、国内嵌入式数据库的 应用情况，嵌入式数据库或移动式数据库 的应用处于一个“百花齐放、百家争鸣”的状 态。也就是说，目前基于嵌入式数据库应 用的市场需求已经进入加速发展的阶段。 但应用需求多种多样，计算平台也是各有 特色，还没有任何一家厂商能够做到一统 天下，整个市场的需求空间仍然很大。 数据库的应用n两种应用 基于嵌入式移动数据库的应用可划分为水 平应用和垂直应用。所谓水平应用，是指 应用方案能够用

15、于多种不同行业，只需要 极少的定制工作；而垂直应用则针对特定 行业的应用，数据处理具有独特性。 数据库的应用n（一）水平应用 这类应用可用于不同的领域，应用核 心不需要修改，只需对应用的前端或后端 进行适当的定制。 数据库的应用n1.数据库信息存取 移动用户通过前端嵌入式数据库应用工 具，直接向网络数据库服务器提交查询， 将检索到的结果缓存或复制到嵌入式数据 库中，进行本地管理。这些前端工具可能 进行一定的定制，后台数据库服务器也可 能作一些修改。 数据库的应用n2.场地内或场地间的移动应用 应用中的移动用户在某个或某几个场地 内移动，同时保持与基地服务器的联系， 这种典型应用有存货清单和制造

16、公司的车 间管理等。 数据库的应用n3.基于GPS和GLS的应用 这类应用通过地球同步通讯卫星（GPS类）传 送地图信息或位置信息，或者通过发射器的信号 广播（GLS类）来发送位置信息，各种位置信息 、环境信息以及其它的辅助资料可以保留在嵌入 式数据库中。例如GIS系统（Geographic Information System）通过获取指定地点的地 图信息来指导工作，该系统可以应用到自然资源 和环境控制中。 数据库的应用n4.现场审计和检查 移动用户是具有一定审计、检查、监 督等权利的检查人员，在处理过程中要连 接到受检查者的信息数据库，并进行必要 的更新，同时更新被检查者的嵌入式数据 库。例如：出租车检查、财务审计、施工 监督、车辆保险协调等。 上面所列举的应用都具有较大的通用 性，每一类都可以向不同的行业扩展。 数据库的应用n（二）垂直应用 与水平应用相比，垂直型应用具有明显 的行业特殊性，不同领域的应用之间差别 较大，结果表示和服务器数据库的管