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第1章 SQL Server 2012概述
SQL Server 2012数据库技术与应用
目录
1.1 数据库技术概论
1.2 SQL Server 2012简介
1.3 SQL Server 2012的管理工具
1.1 数据库技术概论
计算机应用从科学计算进入数据处理是一个重大转折，数据处理是指对各种形式的数据进行收集、储存、加工和传播的一系列活动，其基本环节是数据管理
数据管理指的是对数据的分类、组织、编码、储存、检索和维护。数据管理方式多种多样，其中数据库技术是在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件高速发展的基础上出现的高效数据管理技术
1.1 数据库技术概论
数据库系统在计算机应用中起着越来越重要的作用，从小型单项事务处理系统到大型信息系统，从联机事务处理(OLTP)到联机分析处理(OLAP)，从传统的企业管理到计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、现代集成制造系统(CIMS)、办公信息系统(OIS)、地理信息系统(GIS)等，都离不开数据库管理系统
正是这些不断涌现的应用要求，又不断地推动了数据库技术的更新换代
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
计算机的早期应用主要是科学计算，解决国防、工程及科学研究等方面的数值计算问题
然而在政府和企事业单位及人们日常生活中存在着大量必不可少的数据处理业务，例如一个单位各类职工的基本情况、各行各业的统计报表，个人与家庭的收入和支出等，这些都是人们十分关注的资源，人们在使用这些资源时迫切需要高效的处理工具
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
从20世纪60年代后期开始，计算机技术从科学计算迅速扩展到数据处理领域，随着数据处理的不断深入，数据处理规模越来越大，数据量也越来越多，数据处理成为最大的计算机应用领域
数据处理技术也不断完善，经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个阶段
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
人工管理阶段
计算机在其诞生初期，人们还是把它当作—种计算工具，主要用于科学计算
通常是在编写的应用程序中给出自带的相关数据，将程序和相关数据同时输入计算机；不同用户针对不同问题编制各自的程序，整理各自程序所需要的数据；数据的管理完全由用户自己负责
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
人工管理的特点
数据不能单独保存。数据与程序是一个整体不能分开，数据只供本程序所使用
数据无独立性。数据需要由应用程序自己管理，其逻辑结构与物理结构没有区别，数据的存储结构改变时，应用程序必须改变
数据冗余不能共享。不同程序拥有各自的数据，即使不同程序使用相同的数据，这些数据也不能共享，导致程序与程序之间大量的重复数据，容易造成不一致
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
文件系统阶段
在文件系统中，把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录存取”的管理技术，程序和数据分别存储为程序文件和数据文件。数据文件是独立的，可以长期保存在外存储器上多次存取。数据的存取以记录为基本单位，并出现了多种文件组织形式，如顺序文件、索引文件、随机文件等
用户在设计应用程序时，只要按照文件系统的要求，考虑数据的逻辑结构和特征，以及规定的组织方式与存取方法，即可建立和使用相应的数据文件，而不必关心数据的物理存储结构
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
数据库系统阶段
面对信息社会中的大量数据及计算机技术的飞速发展，为了从根本上解决数据与程序的相关性，把数据作为一种共享的资源进行集中管理，为各种应用系统提供共享服务，数据库技术应运而生，使信息管理系统的重心从以加工数据的程序为中心转向以数据共享、统一管理为核心
与文件系统相比，数据库技术提供了对数据的更高级、更有效的管理，用户对数据库的访问必须在数据库管理系统的控制下
1.1 数据库技术概论
数据库技术的产生与发展
随着计算机科学的不断发展，数据库技术大致上经历了三个发展时期
第一时期：20世纪60年代的萌芽期
第二时期：20世纪70年代的发展期
第三时期：20世纪80年代的成熟期
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
数据结构化
数据能够共享
数据冗余度小，易扩充
数据与程序的独立性较高
对数据实行集中统—控制
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
数据结构化
数据库整体数据的结构化，是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别
传统文件系统中的各个文件之间彼此是毫无联系的，要想实现应用程序对它们的交互访问是十分困难的
而在数据库中，数据是按照某种数据模型组织起来的，不仅文件内部数据彼此相关，而且文件之间在结构上也有机地联系在一起。描述数据时不仅描述数据本身，而且还描述数据之间的联系
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
数据能够共享
数据共享的意义是多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合
在数据库中，数据不再分属于各个应用程序，而是集中存放在数据库中
对于某个组织而言，除了有安全和保密等限制以外，数据库中的数据被整个组织所共享，大大提高了数据的使用价值
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
数据冗余度小，易扩充
由于数据是结构化的，数据的冗余度大大减小。除了一些必要的副本，数据的冗余度可降低到最小程度，既节约了存储空间又可避免了数据的不一致性
在数据库中可以取整体数据的各种不同子集用于不同的应用系统，当应用需求改变或增加时，只要重新选取不同的子集或者加上一小部分数据便可满足新的需求，容易扩充
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
数据与程序的独立性较高
应用程序必须通过数据库管理系统访问数据库，数据库系统提供映像功能来保证应用程序对数据结构和存取方法有较高的物理独立性与逻辑独立性
当数据存储结构改变时，通过数据的存储结构（物理结构）与逻辑结构之间的映像或转换功能，使得数据的逻辑结构可以不变，从而使应用程序可以不变。这就是数据与程序的物理独立性
通常数据库系统配置了多种语言接口，应用程序可以使用不同的语言访问数据库
1.1 数据库技术概论
数据库管理方式的优点
对数据实行集中统—控制
数据库系统提供统一的数据定义、插入、删除、检索以及更新等操作
由于数据库是系统的共享资源，各种用户可以同时使用数据库，因此说用户对数据的访问是并发的，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中同一个数据
这就要求数据库系统必须提供数据安全性控制、数据完整性控制和并发控制三个方面的功能
1.1 数据库技术概论
数据库基本概念
数据
数据是数据库中存储的基本对象
数据在大多数人头脑中的第一个反应就是数字。其实数字只是最简单的一种数据，是对数据的一种传统和狭义的理解。广义的理解应该是指对客观存在的事物的一种描述，数据的种类很多，如文字、图形、图像、声音、学生的档案记录、课程开设情况等都是数据
人们借助计算机和数据库技术可以科学地保存和管理这些复杂的数据，方便而充分地利用这些信息资源
1.1 数据库技术概论
数据库基本概念
数据库
数据库(Database，简称DB)，顾名思义，是存放数据的仓库。只不过这个仓库是创建在计算机存储设备上，如硬盘就是一类最常见的计算机大容量存储设备。数据必须按一定的格式存放，以利于以后使用
可以说数据库就是长期存储在计算机内、与应用程序彼此独立的、以—定的组织方式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的数据集合。在这里要特别注意数据库不是简单地将一些数据堆积在一起，而是把相互间有一定关系的数据，按一定的结构组织起来的数据集合
1.1 数据库技术概论
数据库基本概念
数据库体系结构
为了有效地组织、管理数据，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，它是数据库的一个总的框架
尽管实际的数据库建立在不同的操作系统之上，支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，但是就其体系结构而言却是大体上相同的，包括了内模式、模式和外模式三级模式结构
这三级模式反映了看待数据库的三种不同的数据观点
1.1 数据库技术概论
数据库基本概念
数据库管理系统
数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）是位于用户与计算机操作系统之间的一个系统软件，由一组计算机程序组成。它能够对数据库进行有效的组织、管理和控制，包括数据的存储、数据的安全性与完整性控制等
DBMS提供了应用程序与数据库的接口，使用户不必关心数据在计算机中的存储方式，能够方便、快速的建立、维护、检索、存取和处理数据库中的信息
DBMS是数据库系统的核心，它的功能因具体的数据库系统不同可能有所不同，但一般都应该有以下几个方面主要功能：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行控制与管理、数据库的建立和维护功能数据通信接口
1.1 数据库技术概论
数据库基本概念
数据库系统
数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统，带有数据库的计算机系统硬件和软件层次
在实际应用中，数据库系统通常由硬件平台、数据库、软件和相关人员等几部分内容构成
1.1 数据库技术概论
数据模型
模型是现实世界中具体事物的模拟和抽象
例如一张地图，一架航模飞机，都是具体的模型
数据库是某个企业、组织或部门所涉及数据的综合，它不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系
由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据
1.1 数据库技术概论
数据模型
在数据库技术中，我们用数据模型（Data Model）的概念描述数据库的结构和语义，对现实世界的数据进行抽象
从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象的过程
根据数据抽象的级别定义了四种模型：概念数据模型、逻辑数据模型、外部数据模型和内部数据模型。一般，在提及时省略“数据”两字
1.1 数据库技术概论
数据模型
数据抽象过程就是数据库设计过程，具体步骤如下
第1步：根据用户需求，设计数据库的概念模型，这是一个“综合”的过程
第2步：根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型，这是一个“转换”的过程
第3步：根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，给程序员使用。也就是应用程序使用的是数据库的外部模型。外部模型与逻辑模型之间的对应性称为映像
第4步：数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型。内部模型与逻辑模型之间的对应性称为映像
一般，第1步称为DB的概念设计，第2、3步称为DB的逻辑设计，第4步称为DB的物理设计
1.1 数据库技术概论
数据模型
概念模型
表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型，称为“概念模型”。这四种模型中，概念模型的抽象级别最高
1.1 数据库技术概论
数据模型
逻辑模型
表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型，称为“逻辑模型”
在选定DBMS软件后，就要将概念模型按照选定的DBMS的特点转换成逻辑模型
逻辑模型主要有层次、网状和关系模型三种
用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。树中的节点是记录类型，每个非根节点有且只有一个父节点。上一层记录类型和下一层记录类型之间的联系是1:N联系
用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为网状模型。有向图中的节点是记录类型，箭头表示从箭尾的记录类型到箭头的记录类型间联系是1:N联系，一个M:N联系可拆成两个1:N联系
关系模型的主要特征是用二维表格表达实体集，它是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于前面提到的记录类型，它的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格
1.1 数据库技术概论
数据模型
外部模型
表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型，称为“外部模型”
外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集，独立于硬件、依赖于软件，反映用户使用数据库的观点
1.1 数据库技术概论
数据模型
内部模型
表达DB物理结构的模型，称为“内部模型”，又称为“物理模型”，是数据库最低层的抽象
它描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件结构）、存取设备（外存的空间分配）和存取方法，与硬件和软件紧密相连
1.1 数据库技术概论
三层模式和两级映像
在用户（或应用程序）到数据库之间，DB的数据结构有三个层次，分别为：外部模型、逻辑模型和内部模型
这三个层次要用DB的数据定义语言定义后的内容称为“模式”
外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。外模式由若干个外部记录类型组成
逻辑模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个逻辑记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求
内模式是数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节
1.1 数据库技术概论
三层模式和两级映像
由于三层模式的数据结构可能不一致，即记录类型、字段类型的命名和组成可能不一样，因此需要三层模式之间的映像来说明外部记录、逻辑记录和内部记录之间的对应性
三层模式之间存在的两级映像为
外模式/逻辑模式映像存在于外模式和逻辑模式之间，用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性。这个映像一般是放在外模式中描述的。
逻辑模式/内模式映像存在于逻辑模式和内模式之间，用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性。这个映像一般是放在内模式中描述的
1.1 数据库技术概论
关系型数据库系统
1970年6月，ACM图灵奖1981年得主、IBM公司的研究员E. F. Codd博士在他的论文《大型共享数据仓库的关系模型》(A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks)中，最早提出了关系模型的理论，奠定了关系模型的理论基础。自此以后，关系模型成为一种最重要的数据模型
20世纪80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行、应用最广泛的数据库系统
1.1 数据库技术概论
关系型数据库系统
关系型数据库系统具有以下多种优点
关系模型具有严格的数学基础，具有一定的演绎功能
关系模型概念单一，数据结构简单清晰，用户易懂易用；数据描述具有较强的一致性，各种实体及实体间的联系，都可用关系来表达，对数据的检索结果也是关系
命令具有过程化性质。关系模型的存取路径对用户透明，简化了程序员的工作和数据库开发人员的工作
具有更高的数据独立性、更好的安全保密性
支持数据的重构
1.1 数据库技术概论
关系型数据库系统
自关系模型理论提出后，关系型数据库系统的研究取得了巨大的成功
目前性能非常良好的关系型数据库系统不下上百种，较为成功的如SQL Server、Oracle、Sybase等

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