DBMS 与 RDBMS：数据库管理系统的类型、架构及优势
DBMS 与 RDBMS：数据库管理系统的类型、架构及优势
数据库管理系统（DBMS）和关系型数据库管理系统（RDBMS）是现代信息技术领域的重要组成部分。本文将为您详细介绍DBMS的基本概念、类型、架构以及RDBMS的优点，帮助您全面了解这一领域的基础知识。
DBMS 与 RDBMS
- 什么是数据库管理系统（DBMS）？
数据库管理系统（DBMS）允许用户存储、检索和操作数据库中的数据。DBMS通常提供使用户能够创建、更新和删除数据库中的数据的工具。此外，DBMS可以提供用于管理数据库的工具，例如创建和删除表和索引以及管理用户对数据库的访问。它还包括数据安全性、数据完整性和数据恢复功能。
DBMS系统架构
由于数据库管理系统并不总是由用户或应用程序直接访问，因此我们可以根据用户连接到数据库的方式，借助各种架构对其进行维护。这些架构遵循基于层的分类，即根据DBMS结构中存在的层数对DBMS架构进行分类。
因此，n层DBMS架构将整个DBMS划分为相关但n个独立的层或级别，即单层架构将DBMS划分为单层，两层DBMS架构将DBMS划分为两层，三层划分为三层，依此类推。当架构中的层数增加时，抽象级别也会增加，从而导致DBMS结构的安全性和复杂性增加。所有这些层都是独立的，即在特定层中执行的任何修改都不会影响架构中存在的另一层。
最常见的DBMS架构：单层架构、两层架构、三层架构
单层架构
在1层架构中，数据库直接可供用户使用，用户可以直接坐在DBMS上并使用它，即客户端、服务器和数据库都位于同一台机器上。例如：为了学习SQL，我们在本地系统上设置了SQL服务器和数据库。这使我们能够直接与关系数据库交互并执行操作。业界不会使用这种架构，他们逻辑上会选择2层和3层架构。
单层架构的优点：
- 简单的架构：1层架构是最简单的架构，因为只需要一台机器来维护它。
- 成本效益：实施一层架构不需要额外的硬件，这使得它具有成本效益。
- 易于实施：1层架构易于部署，因此主要用于小型项目。
双层架构
2层架构类似于基本的客户端-服务器模型。客户端的应用程序直接与服务器端的数据库进行通信。ODBC和JDBC等API用于此交互。服务器端负责提供查询处理和事务管理功能。在客户端，运行用户界面和应用程序。客户端的应用程序与服务器端建立连接以与DBMS进行通信。
这种类型的优点是维护和理解更容易，并且与现有系统兼容。然而，当用户数量较多时，该模型的性能较差。
双层架构优点：
- 易于存取：2层架构可以轻松存取资料库，从而实现快速检索。
- 可扩展：我们可以透过新增客户端或升级硬体来轻松扩展资料库。
- 成本低：2层架构比3层架构、多层架构便宜。
- 易于部署：2层架构比3层架构更容易部署。
- 简单：2层架构很容易理解，也很简单，因为只有两个元件。
三层架构
在3层架构中，客户端和服务器之间还有另一层。客户端不直接与服务器通信。相反，它与应用程序服务器交互，应用程序服务器进一步与数据库系统通信，然后进行查询处理和事务管理。这个中间层充当服务器和客户端之间交换部分处理数据的媒介。这种类型的架构适用于大型Web应用程序。
三层架构的优点
- 增强的可扩展性：由于应用服务器的分布式部署，可扩展性得到增强。现在，客户端和服务器之间不需要建立单独的连接。
- 数据完整性：三层架构维护数据完整性。由于客户端和服务器之间有一个中间层，因此可以避免/消除数据损坏。
- 安全性：三层架构提高了安全性。这种模型可以防止客户端与服务器直接交互，从而减少对未经授权数据的访问。
三层架构的缺点
- 更复杂：与2层架构相比，3层架构更复杂。3层架构中的通信点也增加了一倍。
- 难以互动：由于中间层的存在，这种互动变得难以发生。
Types of DBMS 数据库管理系统的类型
DBMS有四种主要类型：关系型、面向对象型、基于图型和NoSQL。
关系DBMS是最常见的，使用表格结构来存储数据。面向对象的DBMS使用面向对象的模型来存储数据，而基于图的DBMS使用图结构来存储数据。NoSQLDBMS是一种较新的DBMS类型，它使用非表格结构来存储数据。
还有一些其他类型的DBMS也相当重要，其中有：
- 层数据库管理系统
- 网络数据库管理系统
- 云数据库管理系统
- 内存数据库管理系统
- 分布式数据库管理系统
- 多值数据库管理系统
- XML数据库管理系统
数据库管理系统的好处
一般来说，RDBMS代表“关系数据库管理系统”。关系数据库管理系统（RDBMS）是使用关系技术存储和检索数据的数据库管理系统（DBMS）。而且它基于关系模型，将数据组织成表中的行和列。
RDBMS使用SQL（结构化查询语言）来操作数据库中的数据。SQL是大多数RDBMS使用的标准语言，SQL可以在数据库中插入、更新、删除和查询数据。自20世纪80年代以来，RDBMS一直是最流行的DBMS类型。如今，RDBMS是使用最广泛的数据库系统，因为它们提供了强大而灵活的方式来存储、检索和管理数据。
RDBMS架构：
对应解释：
- 所有数据、有关数据的数据（元数据）和日志都存储在二级存储设备（SSD）中，例如磁盘和磁带。用于执行企业日常任务的程序称为应用程序。这些程序为企业的日常运营提供功能。它们用Java、C等高级语言（HLL）编写，与SQL一起用于与数据库通信。
- RDBMS有一个编译器，它将SQL命令转换为低级语言，进行处理并将其存储到辅助存储设备中。
- 数据库管理员（DBA）的工作是使用命令处理器设置数据库结构。DDL代表数据定义语言，DBA使用它来创建或删除表、添加列等。DBA还使用其他命令来设置约束和访问控制。
- 应用程序员使用编译器编译应用程序并创建可执行文件（编译的应用程序），然后将数据存储在辅助存储设备上。
- 数据分析师的工作是使用查询编译器和查询优化器（使用关系属性执行查询）来操作数据库中的数据。
- RDBMS运行时系统执行已编译的查询和应用程序，并与事务管理器和缓冲区管理器交互。
- 缓冲区管理器（Buffer Manager）将数据库的数据暂时存放在主内存中，并使用分页算法，以便更快地执行操作并管理磁盘空间。
- 事务管理器处理的原则是完全执行任务或根本不执行任务（原子性属性）。例如，假设一个名叫Geeks的人想给他的妹妹汇款。他汇款后系统在汇款过程中崩溃。无论如何都不应该发生他已经汇款而他的妹妹尚未收到的情况。这由事务管理器处理。事务管理器要么将钱退还给Geeks，要么将钱转给他的妹妹。
- 日志是一种记录所有交易信息的系统，以便每当系统出现故障（磁盘故障、系统因断电等而关闭）时，可以撤消部分交易。
- 恢复管理器负责控制系统，以便系统在发生故障后达到稳定状态。恢复管理器会考虑日志文件，撤消部分事务，并在数据库中反映完整的事务。
关系型数据库管理系统的优点
关系数据库管理系统（RDBMS）是用于存储和检索数据的强大工具。RDBMS用于各种基于Web的应用程序、财务系统和客户关系管理系统（CRM）系统。RDBMS还非常适合管理大量数据。与其他数据库管理系统相比，RDBMS具有多种优势。
结构化查询语言（SQL）：RDBMS最强大的优势是使用SQL来存储、检索、操作和管理数据。SQL是一种功能强大的语言，使用户能够高效、有效地与数据库进行交互。
原子性：RDBMS的这一特性保证了系统中的所有事务都以原子的方式完成。这意味着所有事务操作要么成功完成，要么什么都不完成，从而确保数据的完整性和一致性。
可靠性：RDBMS提供了用于存储、更新和检索数据的可靠系统。它还保证了数据安全，因为它维护每笔交易的审计跟踪，这有助于检测系统中的任何异常情况。
可扩展性：RDBMS具有高度可扩展性，可以轻松扩展以适应更大的数据集。这种可扩展性可以支持更多的用户和数据。
灵活性：RDBMS提供高度的灵活性，允许用户轻松添加、删除和更新数据。