数据库的其它新技术.ppt

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1、第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1第第1313章章 数据库的其他新技术数据库的其他新技术 13.1 13.1 概述概述 13.2 13.2 并行数据库并行数据库 13.3 13.3 多媒体数据库多媒体数据库 13.4 13.4 主动数据库主动数据库 13.5 13.5 数据仓库数据仓库 13.6 13.6 工程数据库工程数据库 13.7 13.7 空间数据库空间数据库 13.8 13.8 移动数据库移动数据库第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术213.1 13.1 概述概述 数据库技术产生于数据库技术产生于2020世纪世纪6060年代末期，短短年代末期，

2、短短3030年间已年间已从第一代层次、网状数据库，第二代关系数据库系统发展从第一代层次、网状数据库，第二代关系数据库系统发展到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。随着到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。随着数据库技术不断应用到新的领域，传统数据库技术面临着数据库技术不断应用到新的领域，传统数据库技术面临着以下以下新的挑战：新的挑战：(1)(1)信息爆炸导致数据量剧增。信息爆炸导致数据量剧增。随着社会信息化进程随着社会信息化进程的加快，信息量急剧增长。如构成人类基因组的的加快，信息量急剧增长。如构成人类基因组的DNADNA排列排列图谱，每个基因组图谱，每个基因组DNADNA排列

3、长达几十亿个元素，每个元素排列长达几十亿个元素，每个元素又是一个复杂的数据单元，据估计人类的基因组约又是一个复杂的数据单元，据估计人类的基因组约5 56 6万万种，如何表示、访问和处理这样的图谱结构数据，是数据种，如何表示、访问和处理这样的图谱结构数据，是数据库面临的难题。库面临的难题。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术313.1 13.1 概述概述 (2)(2)数据类型的多样化和一体化要求。数据类型的多样化和一体化要求。传统的数据传统的数据库技术基本上是面向记录的，以字符表示的格式化数库技术基本上是面向记录的，以字符表示的格式化数据为主，这远远不能满足多种多样信息类型的需

4、求。据为主，这远远不能满足多种多样信息类型的需求。新的数据库系统应能支持各种静态和动态的数据，如新的数据库系统应能支持各种静态和动态的数据，如图形、图像、语音、文本、视频、动画、音乐等。图形、图像、语音、文本、视频、动画、音乐等。（3)3)当前的数据库技术还不能处理不确定或不精确当前的数据库技术还不能处理不确定或不精确的模糊信息。的模糊信息。目前，一般数据库的数据，除空值外都目前，一般数据库的数据，除空值外都是确定的。但是实际生活中要求数据库能表示、处理是确定的。但是实际生活中要求数据库能表示、处理不确定或不精确的数据。不确定或不精确的数据。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技

5、术413.1 13.1 概述概述 （4 4）数据安全性。）数据安全性。数据库系统的发展方向是在大范围数据库系统的发展方向是在大范围内集成，向广大用户提供方便的服务。随着移动主机（便内集成，向广大用户提供方便的服务。随着移动主机（便携式计算机）的大量涌现，因特网的扩展延伸，用户可以携式计算机）的大量涌现，因特网的扩展延伸，用户可以随时随地访问数据库。此外，移动主机遗失、失窃等现象随时随地访问数据库。此外，移动主机遗失、失窃等现象时有发生，这就带来严重的数据库安全和保密问题。现有时有发生，这就带来严重的数据库安全和保密问题。现有的数据库安全措施还不能满足这个要求。在数据库安全模的数据库安全措施还不

6、能满足这个要求。在数据库安全模型、访问控制、授权、审计跟踪、数据加密、密钥管理、型、访问控制、授权、审计跟踪、数据加密、密钥管理、并发控制等方面都还没有形成明确的主流技术策略。并发控制等方面都还没有形成明确的主流技术策略。（5 5）对数据库理解和知识获取的要求。）对数据库理解和知识获取的要求。目前，一方面目前，一方面正在被信息所淹没，另一方面由于缺乏知识而感到饥饿。正在被信息所淹没，另一方面由于缺乏知识而感到饥饿。人们对数据库的使用已不限于传统的查询，而希望把它作人们对数据库的使用已不限于传统的查询，而希望把它作为知识源，从中提取一些知识，希望数据库具有推理、类为知识源，从中提取一些知识，希望

7、数据库具有推理、类比、联想、预测能力，甚至能从中得到意想不到的发现，比、联想、预测能力，甚至能从中得到意想不到的发现，希望数据库能主动而不是被动地提供服务。希望数据库能主动而不是被动地提供服务。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术513.1 13.1 概述概述 20 20世纪世纪8080年代中期以来，尤其是进入年代中期以来，尤其是进入9090年代，数数年代，数数据库出现了许多新分支。数据库与其他相关技术相结合据库出现了许多新分支。数据库与其他相关技术相结合出现的新分支有：与面向对象技术结合出现的面向对象出现的新分支有：与面向对象技术结合出现的面向对象数据库，与分布技术相结合出

8、现的分布式数据库，与并数据库，与分布技术相结合出现的分布式数据库，与并行处理技术相结合出现的并行数据库，与多媒体技术相行处理技术相结合出现的并行数据库，与多媒体技术相结合出现的多媒体数据库，与人工智能技术相结合出现结合出现的多媒体数据库，与人工智能技术相结合出现的主动数据库、知识库和演绎数据库、与模糊技术相结的主动数据库、知识库和演绎数据库、与模糊技术相结合出现的模糊数据库等。数据库面向不同的应用领域出合出现的模糊数据库等。数据库面向不同的应用领域出现的新分支有：面向决策支持出现的数据仓库，面向工现的新分支有：面向决策支持出现的数据仓库，面向工程设计出现的工程数据库，面向地理信息系统（程设计出

9、现的工程数据库，面向地理信息系统（GISGIS）出）出现的空间数据库，面向移动计算环境出现的移动数据库，现的空间数据库，面向移动计算环境出现的移动数据库，以及实时数据库、统计数据库等。以上这些数据库都是以及实时数据库、统计数据库等。以上这些数据库都是将要在后面各节中分别加以介绍的。将要在后面各节中分别加以介绍的。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术613.1 13.1 概述概述模糊模糊技术技术新技术新技术内容内容关系模型关系模型面向对象模型面向对象模型分布分布技术技术并行并行技术技术多媒体多媒体技术技术人工人工智能智能应用领域应用领域图图13.1 数据库家族的新成员数据库家族

10、的新成员分布式分布式数据库数据库并并 行行数据库数据库多媒体多媒体数据库数据库主主 动动数据库数据库模模 糊糊数据库数据库数据仓库数据仓库工程数据库工程数据库空间数据库空间数据库移动数据库移动数据库决策支持决策支持移动计算移动计算工程设计工程设计地理信息系统地理信息系统层次网状模型层次网状模型第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术713.2 13.2 并行数据库并行数据库并行数据库系统的目标并行数据库系统的目标13.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构13.2.3 13.2.3 数据划分数据划分13.2.4 13.2.4 并行处理技术并行处理技

11、术并行数据库系统和分布式数据库系统的区并行数据库系统和分布式数据库系统的区别别 第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术813.2.1 13.2.1 并行数据库系统的目标并行数据库系统的目标1.1.高性能高性能 并行数据库系统通过将数据库管理技术与并行处理技术并行数据库系统通过将数据库管理技术与并行处理技术有机结合，发挥多处理机结构的优势，从而提供比相应的大有机结合，发挥多处理机结构的优势，从而提供比相应的大型机系统要高得多的性能价格比和可用性。型机系统要高得多的性能价格比和可用性。2.2.高可用性高可用性 并行数据库系统可通过数据复制来增强数据库的可用性。并行数据库系统可通过数

12、据复制来增强数据库的可用性。这样，当一个磁盘损坏时，该盘上的数据在其它磁盘上的副这样，当一个磁盘损坏时，该盘上的数据在其它磁盘上的副本仍然可以使用，且无需额外开销，与基于日志的回复不同。本仍然可以使用，且无需额外开销，与基于日志的回复不同。3.3.可扩充性可扩充性 数据库系统的可扩充性指系统通过增加处理和存储能力数据库系统的可扩充性指系统通过增加处理和存储能力而平滑地扩展性能的能力。而平滑地扩展性能的能力。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术913.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构 并行数据库系统（并行数据库系统（Parallel Dat

13、abase SystemParallel Database System，简称，简称PDBSPDBS）是以并行计算机为基础，以高性能和可扩展性为目是以并行计算机为基础，以高性能和可扩展性为目标，利用多处理器结构提供比大型机系统高得多的性能价标，利用多处理器结构提供比大型机系统高得多的性能价格比和可用性的数据库系统。人们普遍认为，并行数据库格比和可用性的数据库系统。人们普遍认为，并行数据库系统将是未来的高性能数据库系统。系统将是未来的高性能数据库系统。并行数据库的研究主要包括以下几个方面：一是实现并行并行数据库的研究主要包括以下几个方面：一是实现并行数据库操作的并行算法的研究，它要解决如何对数据

14、库进数据库操作的并行算法的研究，它要解决如何对数据库进行并行操作的问题；二是并行数据库物理存储结构的研究，行并行操作的问题；二是并行数据库物理存储结构的研究，它要考虑如何划分多处理机、如何划分或共享磁盘及内存它要考虑如何划分多处理机、如何划分或共享磁盘及内存等，以保证能实现对数据库的并行操作；三是并行查询优等，以保证能实现对数据库的并行操作；三是并行查询优化的研究，查询优化是数据库领域的一个传统课题，但并化的研究，查询优化是数据库领域的一个传统课题，但并行查询优化更加复杂，实现起来困难得多。行查询优化更加复杂，实现起来困难得多。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1013.2

15、.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构 目前，对并行数据库系统的研究已取得很大成效，出目前，对并行数据库系统的研究已取得很大成效，出现了一些并行数据库的原型系统，如现了一些并行数据库的原型系统，如ARBREARBRE、BUBBABUBBA、GAMMAGAMMA、GRACEGRACE、ERADATERADAT、XPRSXPRS等，一些运行在大规模并等，一些运行在大规模并行处理系统上的大型商品化数据库管理系统如行处理系统上的大型商品化数据库管理系统如OracleOracle、SybaseSybase等，也增加了并行处理能力。等，也增加了并行处理能力。第第1313章章

16、数据库的其它新技术数据库的其它新技术1113.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构 并行数据库系统的体系结构与计算机系统的结构有并行数据库系统的体系结构与计算机系统的结构有关，有共享内存（关，有共享内存（Shared-memoryShared-memory）结构、共享磁盘）结构、共享磁盘（Shared-diskShared-disk）结构和无共享资源（）结构和无共享资源（Shared-nothingShared-nothing）结构等三种。结构等三种。1.1.共享内存结构共享内存结构 在该结构中，多个处理器、多个磁盘和共享内存通在该结构中，多个处理器、多个磁盘

17、和共享内存通过网络相连，数据库存储在多个磁盘上，可被所有处理过网络相连，数据库存储在多个磁盘上，可被所有处理器通过连接网络访问。共享内存结构是单器通过连接网络访问。共享内存结构是单SMPSMP（紧耦合全（紧耦合全对称多处理器）硬件平台上最优的并行数据库结构。对称多处理器）硬件平台上最优的并行数据库结构。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1213.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构图图13.2 共享内存结构共享内存结构共享内存共享内存连连 接接 网网 络络处理器处理器磁盘磁盘磁盘磁盘处理器处理器处理器处理器第第1313章章 数据库的其它新技

18、术数据库的其它新技术1313.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构 2.2.共享磁盘结构共享磁盘结构 在该结构中每个处理器都有单独的内存，但多个磁在该结构中每个处理器都有单独的内存，但多个磁盘是共享的，每个处理器都可以直接访问所有磁盘上的盘是共享的，每个处理器都可以直接访问所有磁盘上的数据。共享磁盘结构是共享磁盘的松耦合群集机硬件平数据。共享磁盘结构是共享磁盘的松耦合群集机硬件平台上最优的并行数据库结构。台上最优的并行数据库结构。采用共享磁盘结构，每个处理器都有自己的私有内采用共享磁盘结构，每个处理器都有自己的私有内存，消除了内存访问瓶颈。但多处理器对共享磁盘

19、的访存，消除了内存访问瓶颈。但多处理器对共享磁盘的访问会造成磁盘访问瓶颈，因而处理器的数目最多只能扩问会造成磁盘访问瓶颈，因而处理器的数目最多只能扩展到数百个，可扩展性仍不够理想。展到数百个，可扩展性仍不够理想。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1413.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构图图13.3 共享磁盘结构共享磁盘结构连连 接接 网网 络络处理器处理器磁盘磁盘磁盘处理器处理器处理器处理器内存内存内存内存内存内存磁盘磁盘磁盘磁盘第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1513.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系

20、结构并行数据库系统的体系结构 3.3.无共享结构无共享结构 在该结构中数据库表划分在多个结点上，每个结点都在该结构中数据库表划分在多个结点上，每个结点都有独立的内存和磁盘，结点处理器之间的通信和数据交换有独立的内存和磁盘，结点处理器之间的通信和数据交换通过高速的连接网络进行。无共享结构是通过高速的连接网络进行。无共享结构是MPPMPP（大规模并（大规模并行处理）和行处理）和SMPSMP群集机硬件平台上最优的并行数据库结构，群集机硬件平台上最优的并行数据库结构，是复杂查询和超大规模数据库应用的优选结构。是复杂查询和超大规模数据库应用的优选结构。采用无共享结构，每个处理器都有自己的内存和磁盘，采用

21、无共享结构，每个处理器都有自己的内存和磁盘，实现了共享资源最小化，具有极佳的可扩展性，处理器的实现了共享资源最小化，具有极佳的可扩展性，处理器的数目可扩展到数千个，并可获得接近线性的伸缩比；可在数目可扩展到数千个，并可获得接近线性的伸缩比；可在多个结点上复制数据，可用性较高；消除了内存访问瓶颈。多个结点上复制数据，可用性较高；消除了内存访问瓶颈。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1613.2.2 13.2.2 并行数据库系统的体系结构并行数据库系统的体系结构图图13.4 无共享结构无共享结构连 接 网 络处理器磁盘处理器处理器内存内存内存磁盘磁盘第第1313章章 数据库的其

22、它新技术数据库的其它新技术1713.2.3 13.2.3 数据划分数据划分 数据划分是为了实现并行操作，物理地将数据库划分数据划分是为了实现并行操作，物理地将数据库划分为多个子集存储在不同的磁盘上。划分数据时可依据一个为多个子集存储在不同的磁盘上。划分数据时可依据一个属性的值，也可同时依据多个属性的值，前者称为一维数属性的值，也可同时依据多个属性的值，前者称为一维数据划分，后者称为多维数据划分。据划分，后者称为多维数据划分。常用的一维数据划分方法有三种：轮转（常用的一维数据划分方法有三种：轮转（round-round-robinrobin）划分法、值域（）划分法、值域（rangerange）划

23、分法和散列（）划分法和散列（hashhash）划）划分法。分法。1.1.轮转划分法轮转划分法 轮转划分法将一个关系的所有元组按顺序均匀分配到轮转划分法将一个关系的所有元组按顺序均匀分配到多个磁盘上，最适用于进行整个关系顺序扫描的查询应用。多个磁盘上，最适用于进行整个关系顺序扫描的查询应用。这种分布是随机的，系统无法推算出数据的存放位置，当这种分布是随机的，系统无法推算出数据的存放位置，当查询具有某一属性值的元组时需对多个磁盘并行扫描，操查询具有某一属性值的元组时需对多个磁盘并行扫描，操作开销大。作开销大。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1813.2.3 13.2.3 数据

24、划分数据划分 2.2.值域划分法值域划分法 值域划分法按某个属性的值来划分数据。此方法最值域划分法按某个属性的值来划分数据。此方法最适合于在划分属性上进行的范围查询，这时可以跳过所适合于在划分属性上进行的范围查询，这时可以跳过所有无关的数据子集，直接访问到与查询有关的子集。有无关的数据子集，直接访问到与查询有关的子集。3.3.散列划分法散列划分法 散列划分法是按照某个属性的值，利用散列函数来散列划分法是按照某个属性的值，利用散列函数来划分数据。此方法可保证数据分布比较均匀，既适合全划分数据。此方法可保证数据分布比较均匀，既适合全关系扫描，又适合按划分属性的查询。关系扫描，又适合按划分属性的查询

25、。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术1913.2.4 13.2.4 并行处理技术并行处理技术 1.1.查询间的并行查询间的并行 查询间的并行是指不同用户事务或同一事务内部不同查询间的并行是指不同用户事务或同一事务内部不同查询间的并发执行。查询间的并行可以提高并行数据库的查询间的并发执行。查询间的并行可以提高并行数据库的事物吞吐量而不会缩短单个事务的响应时间。事物吞吐量而不会缩短单个事务的响应时间。2.2.查询内的并行查询内的并行 查询内的并行是使一个查询的一个或多个操作在多个查询内的并行是使一个查询的一个或多个操作在多个处理器上并行执行，因此可以加快查询处理的速度。处理器上

26、并行执行，因此可以加快查询处理的速度。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2013.2.4 13.2.4 并行处理技术并行处理技术 3.3.操作内的并行操作内的并行 操作内的并行是将同一操作（扫描操作、连接操作、操作内的并行是将同一操作（扫描操作、连接操作、排序操作等）分解成多个独立的子操作，由不同的处理排序操作等）分解成多个独立的子操作，由不同的处理器同时执行。器同时执行。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2113.2.5 13.2.5 并行数据库系统和分布式数据库系统的区别并行数据库系统和分布式数据库系统的区别 分布式数据库与并行数据库特别是无共享结构

27、的并行分布式数据库与并行数据库特别是无共享结构的并行数据库有很多相似点，但是由于分布式数据库系统与并行数据库有很多相似点，但是由于分布式数据库系统与并行数据库系统的应用目标和实现方法不同，它们之间又有很数据库系统的应用目标和实现方法不同，它们之间又有很大不同。大不同。1.1.应用目标不同应用目标不同 并行数据库系统的目标是充分发挥并行计算机的优势，并行数据库系统的目标是充分发挥并行计算机的优势，利用系统中的各结点并行地完成数据库任务，提高数据库利用系统中的各结点并行地完成数据库任务，提高数据库系统的整体性能。系统的整体性能。分布式数据库系统主要目的在于实现场地自治和数据分布式数据库系统主要目的

28、在于实现场地自治和数据的全局透明共享，而不是利用网络中的各结点来提高系统的全局透明共享，而不是利用网络中的各结点来提高系统处理性能。处理性能。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2213.2.5 13.2.5 并行数据库系统和分布式数据库系统的区别并行数据库系统和分布式数据库系统的区别 2.2.实现方式不同实现方式不同 在并行数据库系统中，为了充分利用各个结点的处理在并行数据库系统中，为了充分利用各个结点的处理能力，各结点间采用高速网络互连，结点间数据传输率可能力，各结点间采用高速网络互连，结点间数据传输率可达达100Mbps100Mbps以上，数据传输代价相对较低，可以通过

29、系统中以上，数据传输代价相对较低，可以通过系统中各个结点负载平衡和操作并行来提高系统性能。各个结点负载平衡和操作并行来提高系统性能。分布式数据库系统中，各结点之间一般采用局域网或分布式数据库系统中，各结点之间一般采用局域网或广域网相连，网络带宽较低，结点间通信开销较大。广域网相连，网络带宽较低，结点间通信开销较大。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2313.2.5 13.2.5 并行数据库系统和分布式数据库系统的区别并行数据库系统和分布式数据库系统的区别 3.3.各结点的地位不同各结点的地位不同 并行数据库系统中不存在全局应用和局部应用的概念，并行数据库系统中不存在全局应用

30、和局部应用的概念，各结点是完全非独立的，在数据处理中只能发挥协同作用。各结点是完全非独立的，在数据处理中只能发挥协同作用。分布式数据库系统中，各结点除了能通过网络协同完分布式数据库系统中，各结点除了能通过网络协同完成全局应用，更重要的是还具有场地自治性，即每个场地成全局应用，更重要的是还具有场地自治性，即每个场地都是独立的数据库系统，具有高度的自治性。都是独立的数据库系统，具有高度的自治性。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2413.3 13.3 多媒体数据库多媒体数据库13.3.1 13.3.1 多媒体数据的概念和特点多媒体数据的概念和特点多媒体体数据库的特征多媒体体数据

31、库的特征13.3.2 13.3.2 媒体数据库管理系统应具备的基本媒体数据库管理系统应具备的基本功能功能13.3.3 13.3.3 多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构 第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2513.3.1 13.3.1 多媒体数据库多媒体数据库概念：概念：媒媒体体是是指指信信息息表表示示或或传传播播的的载载体体。多多媒媒体体是是指指多多种种媒媒体体形形式式，如如数数字字、字字符符、文文本本、图图形形、图图像像、声声音音、视视频频的的有有机机集集成成。其其中中数数字字、字字符符等等称称为为格格式式化化数数据据，文文本本、图图形形、图图像像、声声

32、音音、视视频频等等称称为为非非格格式式化化数数据据，非格式化数据具有数据量大、处理复杂等特点。非格式化数据具有数据量大、处理复杂等特点。多多媒媒体体数数据据库库系系统统（Multimedia Database System，简简称称MDBS）是是结结合合数数据据库库技技术术和和多多媒媒体体技技术术，能能够够有有效效实实现现对对格格式式化化和和非非格格式式化化的的多多媒媒体体数数据据进进行行存存储储、管管理和操纵等功能的数据库系统。理和操纵等功能的数据库系统。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2613.3.1 13.3.1 多媒体数据的特点多媒体数据的特点 多媒体数据具有以下

33、多媒体数据具有以下特点：特点：（1 1）数据量大。）数据量大。格式化的数据数据量较小，最长的字格式化的数据数据量较小，最长的字符型为符型为254254字节。多媒体数据的数据量一般很大，字节。多媒体数据的数据量一般很大，1 1分钟的分钟的视频和音频数据往往需要几十兆的数据空间，大小相当于视频和音频数据往往需要几十兆的数据空间，大小相当于一个小型数据库。一个小型数据库。（2 2）结构复杂。）结构复杂。传统的数据以记录为单位，一条记录传统的数据以记录为单位，一条记录由多个字段组成，结构简单。多媒体数据种类繁多结构复由多个字段组成，结构简单。多媒体数据种类繁多结构复杂，大多是非格式化数据，来源于不同的

34、媒体且具有不同杂，大多是非格式化数据，来源于不同的媒体且具有不同的形式和格式。的形式和格式。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2713.3.1 13.3.1 多媒体数据的特点多媒体数据的特点 （3 3）时序性。）时序性。由文字、声音、图象组成的复杂对象需由文字、声音、图象组成的复杂对象需有一定的同步机制，如画面的配音或文字需要与画面同步。有一定的同步机制，如画面的配音或文字需要与画面同步。传统数据则无此要求。传统数据则无此要求。（4 4）数据传输的连续性。）数据传输的连续性。声音、视频等多媒体数据的声音、视频等多媒体数据的传输必须是连续的、稳定的，否则会影响效果和失真。传输

35、必须是连续的、稳定的，否则会影响效果和失真。多媒体数据的这些特点使得其需要有特殊的数据结构、多媒体数据的这些特点使得其需要有特殊的数据结构、存储技术、查询和处理方式，如支持大对象、基于相似性存储技术、查询和处理方式，如支持大对象、基于相似性的检索、连续介质数据的检索等。的检索、连续介质数据的检索等。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2813.3.2 13.3.2 多媒体体数据库的特征多媒体体数据库的特征（1 1）与传统数据库的差异性。）与传统数据库的差异性。虽然在理论和技术上对传虽然在理论和技术上对传统数据库有很多继承，但在其处理数据对象、数据类型、统数据库有很多继承，但在

36、其处理数据对象、数据类型、数据结构、应用对象、处理方式都与传统数据库有较大数据结构、应用对象、处理方式都与传统数据库有较大差异，因此不能认为多媒体数据库只是对传统数据库的差异，因此不能认为多媒体数据库只是对传统数据库的一种简单扩充或者试图用传统技术来做简单的处理。一种简单扩充或者试图用传统技术来做简单的处理。（2 2）处理对象的复杂性。）处理对象的复杂性。多媒体数据库存储和处理的是多媒体数据库存储和处理的是现实世界中的复杂对象，不仅要处理包括数字、字符等现实世界中的复杂对象，不仅要处理包括数字、字符等格式化数据，还要处理图像、音频、视频等非格式化数格式化数据，还要处理图像、音频、视频等非格式化

37、数据。据。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术2913.3.2 13.3.2 多媒体体数据库的特征多媒体体数据库的特征（3 3）媒体间的独立性。）媒体间的独立性。多媒体数据库面临的数据有单一多媒体数据库面临的数据有单一媒体数据和复合媒体数据（多种单一媒体数据的结合）。媒体数据和复合媒体数据（多种单一媒体数据的结合）。多媒体数据库从实用性的要求出发，强调多媒体数据库多媒体数据库从实用性的要求出发，强调多媒体数据库的用户应可最大限度地忽略各媒体间的差异，从而实现的用户应可最大限度地忽略各媒体间的差异，从而实现对多媒体数据的管理和操作。对多媒体数据的管理和操作。第第1313章章 数

38、据库的其它新技术数据库的其它新技术3013.3.13.3.媒体数据库管理系统应具备的基本功能媒体数据库管理系统应具备的基本功能 从实际应用考虑，多媒体数据库管理系统应具备以下基从实际应用考虑，多媒体数据库管理系统应具备以下基本功能：本功能：（1 1）有效地表示各种媒体数据。）有效地表示各种媒体数据。对多媒体数据根据应用对多媒体数据根据应用的不同采用不同的表示方法。的不同采用不同的表示方法。（2 2）有效地处理各种媒体数据。）有效地处理各种媒体数据。系统应能正确识别和表系统应能正确识别和表现各种媒体数据的特征、各种媒体间的空间或时间的关联现各种媒体数据的特征、各种媒体间的空间或时间的关联（如正确

39、表达空间数据的相关特性和配音、文字和视频等复（如正确表达空间数据的相关特性和配音、文字和视频等复合信息的同步）合信息的同步）第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3113.3.13.3.媒体数据库管理系统应具备的基本功能媒体数据库管理系统应具备的基本功能 （3 3）有效地操作各种媒体信息。）有效地操作各种媒体信息。系统应能象对格式化系统应能象对格式化数据一样对各种媒体数据进行搜索、浏览等操作，且对不数据一样对各种媒体数据进行搜索、浏览等操作，且对不同的媒体可提供不同的操纵，如声音的合成、图形的缩放同的媒体可提供不同的操纵，如声音的合成、图形的缩放等。等。（4 4）具备开放性。）

40、具备开放性。系统应能提供多媒体数据库的系统应能提供多媒体数据库的APIAPI（应用程序接口）、提供不同于传统数据库的特种事务处（应用程序接口）、提供不同于传统数据库的特种事务处理和版本管理功能。理和版本管理功能。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3213.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构 目前，多媒体数据库系统主要采用以下三种体系结构：目前，多媒体数据库系统主要采用以下三种体系结构：组合式结构、集中式结构和客户组合式结构、集中式结构和客户/服务器（服务器（C/SC/S）结构。）结构。1.1.组合式结构组合式结构 该结构是根据不同媒体的特点分

41、别建立数据库和数据该结构是根据不同媒体的特点分别建立数据库和数据库管理系统，但各库管理系统，但各MDBMSMDBMS之间可以相互通信，用户可对单之间可以相互通信，用户可对单个或多个个或多个MDBMDB进行存取，这种结构要求系统中的每个进行存取，这种结构要求系统中的每个MDBMSMDBMS能够相互协调工作，对单个数据库实现起来比较容易，但能够相互协调工作，对单个数据库实现起来比较容易，但联合操作和合成处理则较为困难。联合操作和合成处理则较为困难。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3313.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构图图13.5 MDBM

42、S的组合式结构的组合式结构MDBMS1MDB1111111MDBMS2MDB2111111DBMS3MDB3111111第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3413.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构 2.2.集中式结构集中式结构 该结构是建立一个多媒体数据库管理系统集中统一管该结构是建立一个多媒体数据库管理系统集中统一管理所有媒体数据库。这种结构需要集成多种媒体技术，实理所有媒体数据库。这种结构需要集成多种媒体技术，实现起来有一定难度，但便于对各种媒体数据进行统一管理现起来有一定难度，但便于对各种媒体数据进行统一管理和处理。和处理。第第131

43、3章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3513.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构图图13.6 MDBMS的集中式结构的集中式结构MDBMSMDB1111111MDB2111111MDBn111111第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3613.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构3.3.客户客户/服务器结构服务器结构 各种媒体数据的管理分别通过各自服务器上的数据各种媒体数据的管理分别通过各自服务器上的数据管理结构管理结构MDMMDM实现，所有媒体通过多媒体服务器上的实现，所有媒体通过多媒体服务器上的MDBM

44、SMDBMS统一管理，客户和服务器之间通过特定的中间件连统一管理，客户和服务器之间通过特定的中间件连接，用户通过多媒体服务器使用多媒体数据库。接，用户通过多媒体服务器使用多媒体数据库。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3713.3.13.3.多媒体数据库系统的体系结构多媒体数据库系统的体系结构LAN客户端MDB1111111MDB2111111MDBn111111图图13.7 MDBMS的的C/S结构结构单媒体服务器MDM单媒体服务器MDM多媒体服务器MDBMSMDM第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3813.4 13.4 主动数据库主动数据库13.4.

45、1 13.4.1 主动数据库系统模型主动数据库系统模型13.4.2 13.4.2 主动数据库系统的功能主动数据库系统的功能13.4.3 13.4.3 主动数据库管理系统主动数据库管理系统第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术3913.4.1 13.4.1 主动数据库系统模型主动数据库系统模型 主动数据库（主动数据库（Active DataBaseActive DataBase，简称，简称ADBADB）是相对）是相对于传统数据库的被动性而言的。传统的数据库系统只能于传统数据库的被动性而言的。传统的数据库系统只能根据用户或应用程序的服务请求对数据库进行存储、检根据用户或应用程序的服

46、务请求对数据库进行存储、检索等操作，而不能根据发生的事件或数据库的状态主动索等操作，而不能根据发生的事件或数据库的状态主动作出反应。作出反应。主动数据库系统（主动数据库系统（ADBMSADBMS）是指具有各种主动提供服）是指具有各种主动提供服务功能，并且以一种统一的机制实现各种主动服务的数务功能，并且以一种统一的机制实现各种主动服务的数据库系统。据库系统。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术4013.4.1 13.4.1 主动数据库系统模型主动数据库系统模型 一个主动数据库系统在某一事件发生时，引发数据一个主动数据库系统在某一事件发生时，引发数据库管理系统去检测数据库当前状态

47、，若满足指定条件，库管理系统去检测数据库当前状态，若满足指定条件，则触发规定执行的动作，我们称之为则触发规定执行的动作，我们称之为ECAECA规则。规则。一个主动数据库系统可表示为：一个主动数据库系统可表示为：ADBS=DBS+EB+ADBS=DBS+EB+EMEM 其中其中DBSDBS代表传统数据库系统，用来存储、操作、代表传统数据库系统，用来存储、操作、维护和管理数据；维护和管理数据；EBEB代表代表ECAECA规则库，用来存储规则库，用来存储ECAECA规则，规则，每条规则指明在何种事件发生时，根据给定条件，应主每条规则指明在何种事件发生时，根据给定条件，应主动执行什么动作；动执行什么动

48、作；EMEM代表事件监测器，一旦检测到某事代表事件监测器，一旦检测到某事件发生就主动触发系统，按照件发生就主动触发系统，按照EBEB中指定的规则执行相应中指定的规则执行相应的动作。的动作。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术4113.4.1 13.4.1 主动数据库系统模型主动数据库系统模型ECAECA规则的一般形式：规则的一般形式：Rule Rule (,)2)When When If If Then Then 1If If Then Then nEnd RuleEnd Rule第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术4213.4.2 13.4.2 主动数据库

49、系统的功能主动数据库系统的功能 一个主动数据库系统应该具有以下一个主动数据库系统应该具有以下功能：功能：（1 1）主动数据库系统应该提供传统数据库系统的所）主动数据库系统应该提供传统数据库系统的所有功能，且不能因为增加了主动性功能而使数据库的性有功能，且不能因为增加了主动性功能而使数据库的性能受到明显影响。能受到明显影响。（2 2）主动数据库系统必须给用户和应用提供关于主）主动数据库系统必须给用户和应用提供关于主动特性的说明，且说明应该成为数据库的永久性部分。动特性的说明，且说明应该成为数据库的永久性部分。（3 3）主动数据库系统必须能有效地实现（）主动数据库系统必须能有效地实现（2 2）中说

50、明）中说明的所有主动特性，且能与系统的其他部分有效地集成在的所有主动特性，且能与系统的其他部分有效地集成在一起，包括查询、事务处理、并发控制和权限管理等。一起，包括查询、事务处理、并发控制和权限管理等。（4 4）主动数据库系统应能够提供与传统数据库系统）主动数据库系统应能够提供与传统数据库系统类似的数据库设计和调试工具。类似的数据库设计和调试工具。第第1313章章 数据库的其它新技术数据库的其它新技术4313.4.2 13.4.2 主动数据库系统的功能主动数据库系统的功能主要特征主要特征 （1 1）ADBMSADBMS涵盖一般涵盖一般DBMSDBMS的主要功能。即如果用户忽的主要功能。即如果用