数据库的类型和应用

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[摘要]传统的数据库技术已发展成为一种比较成熟的技术，其应用几乎遍及各个领域，但对于与时间密切相关的实时应用，传统的数据库技术似乎有些无能为力，因此而产生了实时数据库技术。

[关键词]数据库；类型；应用

一、数据库技术发展经历的阶段

数据库技术发展的阶段分为三个。(1)1969年IBM公司研制了基于层次模型数据库管理系统，并作为商品化软件投入市场，该系统至今还有其特定用户，技术还在继续发展。(2)从60年代到70年代初，美国数据库系统语言协会下属的数据库任务组对数据库的方案和技术进行了系统研究，提出了数据库管理系统报告。该报告提出了数据库系统的许多基本概念、方法和技术，成为网状数据模型的典型代表，奠定了数据库发展的基础。数据库管理系统的存取效率较高，但数据独立性差，用户使用不方便。目前一些实时性要求较高的专用系统仍采用网状模型。(3)1970年IBM公司获得的1981年ACM图灵奖。

二、数据库的类型

随着数据库技术和计算机软硬件水平的提高，近年来又出现了许多新的数据库技术，如实时数据库、主动数据库、内存数据库、分布数据库、面向对象数据库、多介质数据库及专家数据库等。实时数据库就是其数据和事务都有显式定时限制的数据库，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。实时数据库并不是数据库技术和实时系统两者的简单结合，而需要对一系列的概念、理论、技术、方法和机制进行研究开发。早期的实时系统所应用的环境相对比较简单。它们通常包括一组具有已知执行时间和执行顺序的循环任务。实现这些系统的关键在于如何调度这些任务，使它们满足对截止时间的要求。实时系统的研究者已经开发出了许多功能强大的工具。它们可以被用来帮助描述任务的系统资源需求及截止时间，也可以被用来对给定的操作进行可预见的调度以保证满足这些操作对截止时间的要求。目前，由于系统资源有限，实际应用过程中需要进行的操作可能无法被全部调度并保证得到执行。因此就要求系统能够对其所控制的实际环境的运行状态具有适应性。如果系统缺乏适应性，它在任何时刻都必须保证每个运行状态下的所有任务是活动的，而这显然是低效而无法实现的。目前，已经有不少实时系统具有了这种能够在不同的运行状态之间进行切换的能力。

实时数据库系统是业务和数据都有定时特性或显式时间限制的数据库系统。系统的正确性不仅依赖逻辑结果，还依赖逻辑结果产生的时间。实时数据库系统是数据库和实时系统的结合，它集成两者的概念和要求，同时处理定时性和一致性。对实时数据库系统而言，实时指的是能设置和处理“显式”的定时限制，即通过“实时协议”处理有关的截止时间或定时限制。随着计算机硬件技术的不断发展，动态随机存取存储器的容量越来越大，这无疑为计算机内存的不断扩大提供了硬件基础。对不同的存储介质，数据库管理系统采取的策略也各不相同。数据驻留内存，可以大部分或全部在内存中存取数据，缩短系统的响应时间，对于实时数据库系统有重要意义。分布式数据库是数据的集合，它在逻辑上属于同一个整体，但存放在不同节点。在分布式数据库中，每个节点都有自己的数据库管理系统，具有高度的自治性，其位置对于用户而言是透明的，与集中式数据库相比，可靠性和灵活性更高。考虑到系统的性能和效率，分布式数据库往往把数据集的不同副本存放在不同节点，以减少网络传输的开销，但同时又增加了副本数据库更新操作所需的开销。因此对副本数据库存放策略进行研究，是分布式数据库设计的重要任务。

三、数据库的应用

数据库的应用正从传统领域向新的领域扩展，如CAD／CAM、CIMS，数据通信、电话交换、电力调度等网络管理；电子银行事务、电子数据交换与电子商务、证券与股票交易；交通控制、雷达跟踪等等。这些应用有着与传统应用不同的特征，一方面要维护大量共享数据和控制数据：另一方面，其应用活动有很强的时间性，要求在规定的时刻或一定的时间内完成其处理；同时，所处理的数据也有一定的有效时间，过时则有新的数据产生，而当前的决策或推导变成无效。。

传统的数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维护数据的完整性、一致性，其性能目标是高的系统吞吐量和低的代价，而根本不考虑有关数据及其处理的定时限制，所以，传统的数据库管理系统不能满足这种实时应用的需要。而传统的实时系统虽然支持任务的定时限制，但它针对的是结构与关系很简单、稳定不变和可预报的数据，不涉及维护大量共享数据及它们的完整性和一致性，尤其是时间一致性。因此，只有将两者的概念、技术、方法与机制“无缝集成”的实时数据库才能同时支持定时和一致性。