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第4题

知识点：电子商务库管理数据库数据库管理数据库管理系统

阅读以下说明，回答问题1至问题4,将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
某公司欲开发一套产品销售的电子商务网站，现需要设计数据库模型及建立数据库，其中涉及到产品、产品类型、用户、订单等信息，数据库管理系统采用SQL SERVER。

问题：4.1 该电子商务网站在设计数据模型时，其中实体包括产品、产品类型、用户、订单等。假定一种产品类型可以包含多种产品，但一种产品必须属于一种产品类型；一张订单中可以包含多种产品，且一种产品同时也可以被多次订购，那么产品类型与产品的联系是（1），产品与订单的联系是（2）。

问题：4.2 该电子商务网站数据库sales中包含一张产品表，名为s_products，结构如表4-1所示：一张产品类型表，名为s_class，结构如表4-2所示。

使用SQL语句创建这两张表并设置主外键。请根据题目说明，将SQL语句补充完整。

提示：标号相同的空答案相同。
（3）〜（7）的备选答案：
A. CREATE B. INSERT C. FOREIGN KEY D. s_classid E. NEW F. PRIMARY KEY G. s_products H. s一class I. s_productid

问题：4.3 如果要给产品类型表中添加一种产品类型，产品类型ID为“c001”，产品类型名称为“电器”，产品类型描述为“小型家用电器”。根据题目描述，完成以下SQL语句。

问题：4.4 如果要查询所有产品类型名称为“电器”的产品的产品名称及产品价格。根据题目描述，完成以下SQL语句。


知识点讲解
· 电子商务 · 库管理 · 数据库 · 数据库管理 · 数据库管理系统

电子商务

加快发展电子商务，是企业降低成本、提高效率、拓展市场和创新经营模式的有效手段，是提升产业和资源的组织化程度、转变经济发展方式、提高经济运行质量和增强国际竞争力的重要途径，对于优化产业结构、支撑战略性新兴产业发展和形成新的经济增长点具有非常重要的作用，对于满足和提升消费需求、改善民生和带动就业具有十分重要的意义，对于经济和社会可持续发展具有愈加深远的影响。

电子商务的概念

对于电子商务至今尚无统一定义，根据电子商务发展历程，电子商务概念可分为原始电子商务与现代电子商务。

（1）原始电子商务概念。使用电子信息技术工具进行商务活动。凡使用了诸如电报、电话、广播、电视、传真以及计算机、计算机网络等手段、工具和技术进行商务活动，都可以称之为电子商务。

（2）现代电子商务概念。电子商务通常是指在网络环境下，买卖双方不需见面，实现网上（线上）交易、在线支付（或者货到付款）、智能配送以及相关综合服务的一切活动，是完全创新的或者在一定程度上模拟传统商务流程的一种以信息化手段应用为典型特征的商业运营模式。可以认为EDI（电子数据交换）是连接原始电子商务和现代电子商务的纽带。

电子商务的功能

电子商务本质上是依靠信息技术，将贸易（交易）中涉及的信息流、资金流、物流、服务评价管理、售后管理、客户管理等整合在网络之上的业务集合。主要功能包括：广告宣传、咨询洽谈、网上订购、网上支付、交易管理、商品推送、商户管理、账户管理、供应链管理等等。

电子商务应该具有以下基本特征：

（1）普遍性。电子商务作为一种新型的交易方式，将生产企业、流通企业、消费者以及金融企业和监管者集成到了数字化的网络经济中。

（2）便利性。参与电子商务的各方不受地域、环境、交易时间的限制，能以非常简洁的方式完成传统上较为繁杂的商务活动。

（3）整体性。电子商务能够规范事务处理的工作流程，将人工操作和电子信息处理集成为一个不可分割的整体，保证交易过程的规范和严谨。

（4）安全性。与传统的商务活动不同，电子商务必须采取诸如加密、身份认证、防入侵、数字签名、防病毒等技术手段确保交易活动的安全性。

（5）协调性。商务活动本身是一种磋商、协调的过程，客户与企业之间、企业与企业之间、客户与金融服务部门之间、企业与金融服务部门之间、企业与配送部门之间等需要有序地协作，共同配合来完成交易。

电子商务系统的结构和要点

电子商务不仅包括信息技术，还包括交易规则、法律法规和各种技术规范、电子商务系统的结构如下图所示。

电子商务系统的结构

电子商务的基础设施包括4个，即网络基础设施、多媒体内容和网络出版的基础设施、报文和信息传播的基础设施、商业服务的基础设施。此外，技术标准，政策、法律等是电子商务系统的重要保障。

（1）网络基础设施。网络基础设施主要是信息传输平台，这个信息传输平台主要运行TCP/IP网络协议，承载在电信通信网、有线电视网、专线网络之上，接入方式除了传统计算机有线网络之外，无线网络（4G或WiFi）也是非常便利和普及的接入技术。

（2）多媒体内容和网络出版的基础设施。多媒体内容和网络出版的基础设施主要负责管理电子商务活动涉及的各种信息，包括文字、语音、图像、视频等，采用的信息技术主要包括：

.数据库及数据库管理系统，负责多媒体信息的存储和管理。

. Web服务器系统，负责信息的发布和展示，提供客户与电子商务系统交互的接口。

.搜索工具，便于客户快速准确地找到有关信息。

.内容和出版管理工具，负责网页内容的编辑和组织。

（3）报文和信息传播的基础设施。报文和信息传播的基础设施负责提供传播信息的工具和方式，包括电子邮件系统、在线交流系统、基于HTTP或HTTPS的信息传输系统、流媒体播放系统等。

（4）商业服务的基础设施。商业服务的基础设施负责提供实现标准的网上商务活动的服务，包括：价格目录、电子支付网关、安全认证等。

（5）技术标准。技术标准是信息发布和传递的基础，是网上信息一致性的保证。包括：用户接口、传输协议、信息发布标准、安全协议等技术标准。

（6）政策和法律。政策包括围绕电子商务的税收制度、信用管理及收费、隐私问题等由政府制定的规章或制度。

电子商务相关法律包括消费者权益保护、隐私保护、电子商务交易真实性认定、知识产权保护等方面的立法或法规。

电子商务作为一门综合性的新兴商务活动，涉及面相当广泛，包括信息技术、金融、法律和市场等多种领域，这就决定了与电子商务相关的标准体系十分庞杂，几乎涵盖了现代信息技术的全部标准范围及尚待进一步规范的网络环境下的交易规则。安全、认证、支付和接口等标准是有待制定和完善的内容。

电子商务的类型

按照依托网络类型来划分，电子商务分为EDI（电子数据交换）商务、Internet（互联网）商务、Intranet（企业内部网）商务和Extranet（企业外部网）商务。

按照交易的内容，电子商务可以分为直接电子商务和间接电子商务。直接电子商务向客户提供无形商品和各种服务，如电子书、软件、在线读物、视频、证券、期货、旅游产品等等，这些产品和服务可以直接通过网络向客户交付。间接电子商务包括向客户提供实体商品（有形商品）及有关服务，由于要求在广泛地域和严格时限内送达，一般会将商品和服务交由现代物流配送公司和专业服务机构去完成配送工作。

按照交易对象，电子商务模式包括：企业与企业之间的电子商务（B2B）、商业企业与消费者之间的电子商务（B2C）、消费者与消费者之间的电子商务（C2C），电子商务与线下实体店有机结合向消费者提供商品和服务，称为020模式。

（1）B2B模式即Business To Business，就是企业和企业之间通过互联网进行产品、服务及信息的交换，其发展经过了电子数据交换（EDI）、基本的电子商务（Basic e-commerce）、电子交易集市和协同商务等4个阶段。阿里巴巴（alibaba.com）是典型的B2B电子商务企业。

（2）B2C模式即Business To Consumer，就是企业和消费者个人之间的电子商务，一般以零售业为主，企业向消费者提供网上购物环境，消费者通过Internet访问相关网站进行咨询、购买活动。京东、当当、苏宁等是典型的B2C电子商务企业。

（3）C2C模式即Consumer To Consumer，就是消费者和消费者之间通过电子商务交易平台进行交易的一种商务模式，由于是个人与个人的交易，大众化成了C2C的最大特点。诚信在这种模式中对买卖行为影响巨大，并具有很高的商业价值，而假货问题是监管的重点。淘宝、易趣等是典型的C2C电子商务交易平台，电子交易平台不仅提供交易的网络环境，还扮演着管理者的角色。

（4）020模式即Online To Offline，含义是线上购买线下的商品和服务，实体店提货或者享受服务。020平台在网上把线下实体店的团购、优惠的信息推送给互联网用户，从而将这些用户转换为实体店的线下客户。借助020，能够迅速地促进门店销售，特别适合餐饮、院线、会所等服务连锁企业，并且通过网络能够迅速掌控消费者的最新反馈，进行个性化服务和获取高粘度重复消费。

电子商务对国民经济和社会发展的意义和作用

（1）推动国民经济增长方式转变。电子商务是国民经济和社会信息化的重要组成部分，已经成为推动国民经济发展的新动力。发展电子商务是以信息化带动工业化、促进我国产业结构调整、推动经济增长方式由粗放型向集约型转变、提高国民经济运行质量和效率、走新型工业化道路的重大举措，对实现全面建设小康社会的宏伟目标具有十分重要的意义。

（2）迎接经济全球化的机遇和挑战。加快电子商务发展是应对经济全球化带来的机遇和挑战、也是把握发展主动权、提高国际竞争力的必然选择，有利于提高我国在全球范围内配置资源的能力，提升我国经济的国际地位。

（3）促进社会主义市场经济体制走向完善。电子商务发展将有力地促进商品和各种生产生活要素的流动，削弱妨碍公平竞争的制约因素，降低交易成本，推动全国统一市场的形成与完善，更好地实现市场对资源的基础性配置作用。

我国电子商务现状和特点

近些年，我国电子商务保持了持续快速发展的良好态势，电子商务不断普及和深化电子商务在我国工业、农业、商贸流通、交通运输、金融、旅游和城乡消费等各个领域的应用不断得到拓展，应用水平不断提高，正在形成与实体经济深度融合的发展态势。跨境电子商务活动日益频繁，移动电子商务成为发展亮点。大型企业网上采购和销售的比重逐年上升，部分企业的电子商务正在向与研发设计、生产制造和经营管理等业务集成协同的方向发展。电子商务在中小企业中的应用普及率迅速提高，网络交易额迅速增长占社会消费品零售总额比重逐年上升，成为拉动需求、优化消费结构的重要途径。

电子商务支撑水平快速提高，电子商务平台服务、信用服务、电子支付、现代物流和电子认证等支撑体系加快完善。围绕电子商务信息、交易和技术等的服务企业不断涌现。电子商务信息和交易平台正在向专业化和集成化的方向发展。社会信用环境不断改善，为电子商务的诚信交易创造了有利的条件。网上支付、移动支付、电话支付等新兴支付服务发展迅猛。现代物流业快速发展，对电子商务的支撑能力不断增强，特别是网络零售带动了快递服务的迅速发展，2015年全年，全国快递服务企业业务量累计完成206.7亿件，同比增长48%，业务收入累计完成2769.6亿元，同比增长35.4%。通信运营商、软硬件及服务提供商等纷纷涉足电子商务，为用户提供相关服务。随着电子商务规模的不断扩大，各地政府大力推进电商发展，电子商务对于快递等上下游行业都有很强的带动作用，由此衍生出来的就业市场大幅增加。随之而来的客服、配送、技术等岗位供不应求。根据《国务院关于促进快递业发展的若干意见》，到2020年，我国快递市场规模稳居世界首位，快递年业务量达到500亿件，年业务收入达到8000亿元，年均新增就业岗位约20万个，全年支撑网络零售交易额突破10万亿元，日均服务用户2.7亿人次以上，有效降低商品流通成本。

电子商务发展环境不断改善。网络用户规模快速增长，2015年互联网普及率达50.3%，网民规模达到6.88亿（数据来源：中国互联网络信息中心），移动电话用户总数达13.06亿户，移动电话用户普及率达95.5部／百人，其中，4G移动电话用户总数达38622.5万户，在移动电话用户中的渗透率达到29.6%（工业和信息化部，2015年通信运营业统计公报。网络服务能力不断提升，资费水平不断降低。全社会电子商务应用意识不断增强，应用技能得到有效提高。电子商务国际交流与合作日益广泛。相关部门协同推进电子商务发展的工作机制初步建立，围绕促进发展电子认证、网络购物、网上交易和支付服务等主题，出台了一系列政策、规章和标准规范，为构建适合国情和发展规律的电子商务制度环境进行了积极探索。

总体而言，中国经济发展“电商化”趋势日益明显，电商交易规模和创新应用再创历史新高，网络交易量直线上升，电子商务的大发展大繁荣，对于中国经济无疑是一个新的增长点。同时，电子商务已经深刻影响传统IT市场和传统产业，业务模式和商业模式的变革正在对零售、教育、医疗、汽车、农业、化工、环保、能源等行业产生深刻影响，对传统行业的升级换代起到重要作用。

加快电子商务发展的指导思想和基本原则

（1）加快电子商务发展的指导思想。

按照科学发展观的要求，紧紧围绕转变经济增长方式、提高综合竞争力的中心任务，实行体制创新，着力营造电子商务发展的良好环境，积极推进企业信息化建设，推广电子商务应用，加速国民经济和社会信息化进程，实施跨越式发展战略，走中国特色的电子商务发展道路。

（2）加快电子商务发展的基本原则。

.企业主体，政府推动。充分发挥企业在电子商务发展中的主体作用，坚持市场导向，运用市场机制优化资源配置。处理好政府与市场的关系，创建更加有利于电子商务发展的制度环境，综合运用政策、服务、资金等多种手段推进电子商务发展。

.统筹兼顾，虚实结合。坚持网络经济与实体经济紧密结合发展的主流方向，全面拓展电子商务在各领域的应用，提高电子商务及相关服务水平，努力营造全方位的电子商务发展环境，推动区域间电子商务协调发展。

.着力创新，注重实效。推动电子商务应用、服务、技术和集成创新，着重提高电子商务创新发展能力。立足需求导向，坚持务实创新，选准切入点，注重应用性和实效性，避免盲目跟风和炒作。

.规范发展，保障安全。正确处理电子商务发展与规范的关系，在发展中求规范，以规范促发展。以网络运行环境安全可靠为基础，促进网络交易主体与客体的真实有效、交易过程的可鉴证，加强对失信行为的惩戒力度，形成电子商务可信环境。

建立和完善电子商务发展的支撑保障体系

（1）法律法规体系。认真贯彻实施《中华人民共和国电子签名法》，抓紧研究电子交易、信用管理、安全认证、在线支付、税收、市场准入、隐私权保护和信息资源管理等方面的法律法规问题，尽快提出制定相关法律法规的意见；积极研究第三方支付服务的相关法规；根据电子商务健康有序发展的要求，抓紧研究并及时修订相关法律法规；加快制订在网上开展相关业务的管理办法；推动网络仲裁、网络公证等法律服务与保障体系建设；打击电子商务领域的非法经营以及危害国家安全、损害人民群众切身利益的违法犯罪活动，保障电子商务的正常秩序。

（2）标准规范体系。建立并完善电子商务国家标准规范体系。提高标准化意识，充分调动各方面积极性，抓紧完善电子商务的国家标准体系；鼓励以企业为主体，联合高校和科研机构研究制定电子商务关键技术标准和规范，参与国际标准的制订和修正，积极推进电子商务标准化进程。

（3）安全认证体系。建立健全安全认证体系。按照有关法律规定，制定电子商务安全认证管理办法，进一步规范密钥、证书、认证机构的管理，注重责任体系建设，发展和采用自主知识产权的加密与认证技术；整合现有资源，完善安全认证基础设施，建立布局合理的安全认证体系，实现行业、地方等安全认证机构的交叉认证，为社会提供可靠的电子商务安全认证服务。

（4）信用体系。加快信用体系建设。加强政府监管、行业自律以及部门间的协调与联合，鼓励企业积极参与，按照完善法规、特许经营、商业运作、专业服务的方向，建立科学、合理、权威、公正的信用服务机构；建立健全相关部门信用信息资源的共享机制，建设在线信用信息服务平合，实现信用数据的动态采集、处理、交换；严格信用监督和失信惩戒机制，逐步形成既符合我国国情又与国际接轨的信用服务体系。

（5）在线支付体系。推进在线支付体系建设。加强制定在线支付业务规范和相关技术标准：引导商业银行、中国银联等机构建设安全、快捷、方便的在线支付平台，大力推广使用银行卡、网上银行等在线支付工具，进一步完善在线资金清算体系，推动在线支付业务规范化、标准化并与国际接轨。

（6）现代物流体系。大力发展现代物流体系。充分利用铁道、交通、民航、邮政、仓储和商业网点等现有物流资源，完善物流基础设施建设：广泛采用先进的物流技术与装备，优化业务流程，提升物流业信息化水平，提高现代物流基础设施与装备的使用效率和经济效益；发挥电子商务与现代物流的整合优势，大力发展第三方物流，有效支撑电子商务的广泛应用。

（7）技术装备体系。发展电子商务相关技术装备和软件。积极引进、消化和吸收国外先进适用的电子商务应用技术，鼓励技术创新，加快具有自主知识产权的电子商务硬件和软件产业化进程，提高电子商务平台软件、应用软件和终端设备等关键产品的自主开发能力和装备能力。

（8）服务体系。推动电子商务服务体系建设。充分利用现有资源，发挥中介机构的作用，加强网络化、系统化、社会化的服务体系建设，开展电子商务工程技术研究、成果转化、咨询服务和工程监理等服务工作。

（9）运行监控体系。研究风险防范措施，加强业务监督和风险控制；逐步建立和完善电子商务统计和评价体系，推动电子商务服务业健康发展。

发展电子商务重点任务

（1）提高大型企业电子商务水平。发挥大型企业电子商务主力军的作用，进一步促进企业电子商务应用系统的规模发展和品牌建设，提高网络集中采购水平和透明化程度，提升企业营销能力。深化大型工业企业电子商务应用，促进实体购销渠道和网络购销渠道互动发展，提高供应链和商务协同水平。推动大型商贸流通企业通过电子商务提高流通效率，扩展流通渠道和市场空间。鼓励有条件的大型企业电子商务平台向行业电子商务平台转化。

（2）推动中小企业普及电子商务。鼓励中小企业应用第三方电子商务平台，开展在线销售、采购等活动，提高生产经营和流通效率。引导中小企业积极融入龙头企业的电子商务购销体系，发挥中小企业在产业链中的专业化生产、协作配套作用。鼓励有条件的中小企业自主发展电子商务，创新经营模式，扩展发展空间，提高市场反应能力。鼓励面向产业集群和区域特色产业的第三方电子商务平台发展，帮助中小企业通过电子商务提高竞争力。稳健推进各类专业市场发展电子商务，促进网上市场与实体市场的互动发展，为中小企业应用电子商务提供良好条件。

（3）促进重点行业电子商务发展。积极发展农业电子商务，促进农资和农产品流通体系的发展，拓宽农民致富渠道。着力推进工业电子商务，促进工业从生产型制造向服务型制造转变。深化商贸流通领域电子商务应用，促进传统商贸流通业转型升级。鼓励综合性和行业性信息服务平台深挖掘产业信息资源，拓展服务功能，创新服务产品，提高信息服务水平。促进大宗商品，电子交易平台规范发展，创新商业模式，形成与实体交易互动发展的服务形式。推动交通运输、铁路、邮政、文化、旅游、教育、医疗和金融等行业应用电子商务，促进服务方式转变。

（4）推动网络零售规模化发展。鼓励生产、流通和服务企业发展网络零售，积极开发适宜的商品和服务。培育一批信誉好、运作规范的网络零售骨干企业。发展交易安全、服务完善、管理规范和竞争有序的网络零售商城。整合社区商业服务资源，发展社区电子商务。促进网络购物群体快速成长。拓展网络零售商品和服务种类，拓宽网络零售渠道，满足不同层次消费需求。发展个人间的电子商务，为开展二手物品交易、获取日常生活服务等提供便利。

（5）提高政府采购电子商务水平。积极推进政府采购信息化建设，加快建设全国统一的电子化政府采购管理交易平台，探索利用政府采购交易平台实现政府采购管理和操作执行各个环节的协调联动，通过实现政府采购业务交易信息共享和全流程电子化操作，进一步规范政府采购行为，提高政府采购资金的使用效率。

（6）促进跨境电子商务协同发展。鼓励有条件的大型企业“走出去”，面向金球资源市场，积极开展跨境电子商务，参与全球市场竞争，促进产品、服务质量提升和品牌建设，更紧密地融入全球产业体系，鼓励国内企业加强区域间电子商务合作，推动区域经济合作向纵深方向发展。鼓励商贸服务企业通过电子商务拓展进出口代理业务，创新服务功能，帮助中小企业提高国际竞争能力。

（7）持续推进移动电子商务发展。鼓励各类主体加强合作，拓展基于新一代移动通信、物联网等新技术的移动电子商务应用。推动移动电子商务应用从生活服务和公共服务领域向工农业生产和生产性服务业领域延伸，积极推动电子商务在“三农”等重点领域的示范和推广。加强移动电子商务技术与装备的研发力度，完善移动电子商务技术体系。加快制定和完善移动电子商务相关技术标准和业务规范。

（8）促进电子商务支撑体系协调发展。探索建立网上网下交易活动的合同履约信用记录，促进在线信用服务的发展。加快建设适应电子商务发展需要的社会化物流体系，优化物流公共配送中心、中转分拣场站、社区集散网点等物流设施的规划布局，积极探索区域性、行业性物流信息平台的发展模式。鼓励支付机构创新支付服务，丰富支付产品，推动移动支付、电话支付、预付卡支付等新兴电子支付健康有序发展，满足电子商务活动中多元化、个性化的支付需求。推动完善电子支付业务规则、技术标准，引导和督促支付机构规范运营。鼓励发展国际结算服务，提高对跨境电子商务发展的支撑能力。鼓励电子商务企业与相关支撑企业加强合作，促进物流、支付、信用、融资、保险、检测和认证等服务协同发展。

（9）提高电子商务的安全保障和技术支撑能力。认真贯彻《电子签名法》，进一步发展可靠的电子签名与认证服务体系，提高认证服务质量，创新服务模式，推动可靠电子签名、电子认证和电子合同在电子商务中的实际应用，在统一的证书策略体系框架下推进电子签名认证证书的互认互操作，发挥电子签名的保障作用，提高电子交易的安全性和效率。鼓励软硬件及系统集成企业通过云服务等模式，为电子商务用户提供硬件、软件、应用安全服务。鼓励通信运营商加强宽带信息基础设施建设，提高新一代通信网络的覆盖范围和服务水平，为电子商务用户提供接入、服务托管及商务应用解决方案等服务。发挥国家科技计划的引领和支撑作用，加大对电子商务基础性研究、关键共性技术研究的支持力度，积极开展成果转化、咨询培训等工作。

库管理

Cadence公司的PCB系统设计的库管理提供3个工具，分别是PCB库专家、PCB库、库浏览。

数据库

数据库（DataBase，DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

系统使用的所有数据存储在一个或几个数据库中。

数据库管理

数据库的日常管理、性能分析、数据库表空间碎块的清除等工作都非常重要，需要对异构的数据库环境提供较完整的系统管理解决方案，使数据库管理自动化、最优化。

数据库管理系统

数据库管理系统概述

DBMS的目标

从计算机软件系统的构成来看，DBMS是介于用户和操作系统之间的一组软件，它实现对共享数据的有效组织、管理和存取。由于DBMS实现的硬件资源和软件环境不同，所以DBMS的功能和性能就会有差异。但所有的DBMS都应该尽量满足以下系统目标：用户界面友好、功能完备、效率高、结构清晰和开放性。

DBMS的基本功能和特征

围绕数据，DBMS应有如下几方面的基本功能：

（1）数据库定义：数据库定义包括对数据库的结构进行描述（包括外模式、模式、内模式的定义）、数据库完整性的定义、安全保密定义（例如用户密码、级别、存取权限）、存取路径（如索引）的定义，这些定义存储在数据字典中，是DBMS运行的基本依据。

（2）数据存取：提供用户对数据的操作功能，如对数据库数据的检索、插入、修改和删除，这部分内容已经在前面讲述过。

（3）数据库运行管理：数据库运行管理是指DBMS运行控制和管理功能。包括了多用户环境下的事务管理和自动恢复、并发控制和死锁检测（或死锁防止）、安全性检查和存取控制、完整性检查和执行、运行日志的组织管理等。这些功能可以保证数据库系统的正常运行，将在后面的小节里讲述。

（4）数据组织、存储和管理：DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典、用户数据、存取路径等。要确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据，如何实现数据之间的联系，其基本目标是提高存储空间利用率和方便存取，提供多种存取方法（如索引查找、HASH查找、顺序查找等）提高存取效率。

（5）数据库的建立和维护：包括数据库的初始建立、数据的转换、数据库的转储和恢复、数据库的重组织和重构造以及性能监测分析等功能。

（6）其他功能：包括DBMS与网络中其他软件系统的通信功能。

几种常用Web数据库

在Web服务器中，信息以文本或图像文件的形式进行存储，单纯的www查询速度慢，检索机制弱，而专用的数据库系统能够对大批量数据进行有序的、有规则的组织与管理，给出查询条件后很快就能得到查询结果，所以要将Web技术与数据库技术有机结合。Web数据库利用浏览器作为用户输入接口来输入所需要的数据，浏览器将这些数据传送给网站，网站再对数据进行处理（例如，将数据写入后台数据库，或者查询后台数据库），然后网站将操作结果传回给浏览器。网站的后台数据库就是Web数据库。通过Web访问数据库的优点是：借用现成的浏览器软件，无需开发数据库前端；标准统一，开发过程简单；交叉平台支持。

Web数据库的环境由硬件元素和软件元素组成。硬件元素包括：Web服务器、客户机、数据库服务器、通信网络（Internet）。软件元素包括：①客户端必须有能够解释执行HTML代码的浏览器（例如IE，Netscape等）；②Web服务器中必须具有能自动生成HTML代码的程序（例如ASP，CGI等）；③具有能自动完成数据操作指令的数据库系统（例如Access，SQL Server等）。

常见的Web数据库产品有：Microsoft SQL Server、 Oracle Universal Server、 Informix Universal Server和IBM DB2通用数据库。下面介绍其中的几种：

SQL Server开发不同类型的应用程序，其中包括：分布式数据库应用程序、数据仓库、Internet和Intranet应用、管理工具、SQL Server数据库系统。SQL Server的优点是：管理方便、并发控制能力强、编程接口丰富、伸缩性强、充分利用BackOffice资源、多线程体系结构。

Oracle Universal Server的优点是：①支持任何的数据类型；②支持广泛的平台；③支持广泛的网络协议；④稳固及可靠的资料存储与管理；⑤支持大量的数据存取；⑥内建Web服务器。

使用IBM的DB2的Universal Database所建立的基于www的数据库具有以下特性：①支持多种平台；②支持多CPU以及并行处理；③支持多媒体类型的数据；④使用DB2的连接，DB2UniversalDatabase可以作为Web和网站后台服务器的网关，然后在www网上传送数据；⑤支持JAVA以及JDBC，因此可以在Web与数据库之间，提供安全的资料传输，而不怕被别人利用网络监控程序窃取资料。

数据库系统的控制功能

数据库恢复技术和并发控制都是事务处理技术，所以在这里首先介绍一下事务的概念。事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位，是数据库应用程序的基本逻辑单元。例如，在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语句、一组SQL语句或整个程序，但事务和程序是两个概念，一般来说，一个程序中可以包括多个事务。事务的开始和结束可以由用户显式控制或由DBMS按默认规定自动划分事务。

在SQL语言中，事务通常以BEGIN TRANSACTION开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。COMMIT表示提交，即提交事务的所有操作，将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中，事务正常结束。ROLLBACK表示回滚，即在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行下去，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤销，滚回到事务开始时的状态。

事务具有四个特性：原子性（atomicity）、一致性（consistency）、隔离性（isolation）、持续性（durability）,这四个特性简称ACID特性。原子性是指事务是数据库的逻辑工作单位，事务中的所有操作要么都做要么都不做。事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态，当数据库只包含成功事务提交的结果时，就说数据库处于一致性状态。如果数据库系统运行中发生了故障，有些尚未完成的事务被迫中断，若这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已经写入物理数据库，则这时数据库就处于一种不一致的状态。隔离性是指一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。持续性也称永久性，指一个事务一旦提交，它对数据库中的改变就应该是永久性的，接下来的其他操作或者故障不应该对其执行结果产生任何影响。

数据库恢复技术

尽管数据库系统采取了各种保护措施来防止数据库的安全性和完整性被破坏，保证并发事务正确执行，但计算机系统的硬件故障、软件错误、操作员失误和恶意破坏等仍然不可避免，所以数据库管理系统还必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的恢复。

数据库系统中可能发生的故障可以大致分为如下几类：事物内部的故障、系统故障、介质故障和计算机病毒。

（1）恢复的实现技术。

恢复机制涉及两个关键问题：如何建立冗余数据；如何利用冗余数据实施数据库的恢复。建立冗余数据最常用的技术是数据转储和登录日志文件。

转储即DBA定期将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程，这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。当数据库遭到破坏时，将后备副本装入，将系统恢复到转储时的状态，若要恢复到故障发生时的状态则需要重新运行转储后的所有更新事务。

日志文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件，有两种格式供数据库系统采用：以记录为单位的日志文件和以数据块为单位的日志文件。以记录为单位的日志文件包括各个事务的开始标记、结束标记和所有更新操作，每个日志记录的内容主要包括事务标识、操作的类型、操作对象、更新前数据的旧值和更新后数据的新值。以数据块为单位的日志文件记录的内容包括事务标识和被更新的数据块，由于已将更新前的整个块和更新后的整个块都放入日志文件中，所以操作的类型和操作对象等信息就不用放入日志记录中了。登记日志文件时必须严格按照并发事务执行的时间次序来登记，且要先写日志文件后写数据库。

在一个数据库系统中，数据转储和登录日志文件这两种方法是一起使用的。

（2）恢复策略。

当系统运行过程中发生故障，利用数据库后备副本和日志文件可以将数据库恢复到故障前的某个一致性状态。不同故障的恢复方法也不同。

①事务故障的恢复。

事务故障是指事务在运行至正常终点前被终止，此时数据库可能出于不正确的状态，恢复程序要在不影响其他事务运行的情况下强行回滚（ROLLBACK）改事务，即撤销该事务已经做出的任何对数据库的修改，使得事务好像完全没有启动一样。事务故障的恢复由系统自动完成。恢复的步骤是：

.反向（从后向前）扫描日志文件，查找该事务的更新操作。

.对该事务的更新操作执行逆操作，也就是将日志记录更新前的值写入数据库。如果记录中是插入操作，则相当于作删除操作，如果记录中是删除操作则做插入操作，若是修改操作则相当于用修改前的值代替修改后的值。

.继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并作同样处理。

.如此处理下去，直到读到了此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。

②系统故障的恢复。

系统故障是指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要重新启动。例如，特定类型的硬件错误、操作系统故障、DBMS代码错误、突然停电等。这类故障影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。此时主存内容（尤其是缓冲区中的内容）都被丢失，所有运行事务都非正常终止，有些已完成的事务可能有部分甚至全部留在缓冲区中尚未写入磁盘，为了保证一致性，应将这些事务已提交的结果重新写入数据库；此外，一些尚未完成的事务结果可能已经送入物理数据库，为了保证一致性，需要清除这些事务对数据库的所有修改。系统故障的恢复是由系统在重新启动时自动完成的，此时恢复子系统撤销所有未完成的事务并重做（redo）所有已提交的事务。具体的步骤是：

.正向（从头到尾）扫描日志文件，找出故障发生前已经提交的事务（这些事务既有BEGIN TRANSACTION记录，也有COMMIT记录），将其事务标识记入重做（REDO）队列。同时找出故障发生时尚未完成的事务（这些事务只有BEGIN TRANSACTION记录，无相应的COMMIT记录），将其事务标识记入撤销（UNDO）队列。

.反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作，也就是将日志记录中更新前的值写入数据库。

.正向扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行日志文件登记的操作，也就是将日志记录中更新后的值写入数据库。

③介质故障的恢复。

系统故障常称为软故障，介质故障称为硬故障。硬故障是指外存故障，例如磁盘损坏、磁头碰撞，瞬时强磁场干扰等。这类故障将破坏数据库或部分数据库，并影响正在存取这部分数据的所有事务，日志文件也被破坏。这类故障比前两类故障发生的可能性要小，但是破坏性最大。恢复方法是重装数据库，然后重做已完成的事务，具体的步骤是：

.装入最新的数据库后备副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态。

.装入相应的日志文件副本，重做已完成的事务。

介质故障的恢复需要DBA的介入，DBA只需重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本，然后执行系统提供的恢复命令，具体的恢复操作仍由DBMS完成。

并发控制

数据库是一个共享资源，可供多个用户使用，允许多个用户同时使用的数据库系统称为多用户数据库系统。在单处理机系统中，事务的并行执行实际上是这些并行事务的并行操作轮流交叉运行；在多处理机系统中，每个处理机可以运行一个事务，多个处理机可以同时运行多个事务，实现多个事务真正的并行运行。本节讨论的是以单处理机系统为基础的，这些理论可以推广到多处理机的情况。

当多个用户并发地存取数据库时就会产生多个事务同时存取同一数据的情况，若并发操作不加控制，就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。丢失修改是指两个事务T1和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。不可重复读是指事务T1读取数据后，事务T2执行更新操作，使T1无法再现前一次读取结果，具体来讲还包括三种情况：①事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，当事务T1再次读该数据时得到与前一次不同的值；②事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务T2删除了其中部分记录，当T1再次按相同的条件读取数据时发现某些记录已经消失了；③事务T1按一定条件从数据库中读取某些数据记录后，事务T2插入了一些记录，当T1再次按照相同条件读取数据时发现多了一些记录。读“脏”数据是指事务T1修改某一数据并将其写回磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被撤销，这时T1修改过的数据恢复原值，T2读到的数据就与数据库中的数据不一致，即T2读到了“脏”数据。

（1）封锁。

并发控制的主要技术是封锁，所谓封锁就是事务T在对某个数据对象（例如表、记录等）操作之前，先向系统发出请求对其加锁，加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他事务不能更新此数据对象。

基本的封锁类型有两种：排它锁（简称X锁）和共享锁（简称S锁）。排它锁又称写锁，若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁，这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前就不能再读取和修改A。共享锁又称读锁，若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能在对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁，这就保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

（2）封锁协议。

运用X锁和S锁这两种基本封锁时，还需要约定一些规则（例如何时申请X锁或者S锁、持锁时间、何时释放等），这些规则称为封锁协议。下面介绍的封锁协议对封锁方式规定不同的封锁规则，在不同程度上解决了对并发操作的不正确调度所带来的问题。

一级封锁协议是：事务T在修改数据R之前必须先对其加上X锁，直到事务结束（包括正常结束和非正常结束）时才释放。一级封锁协议可防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。在这一级的封锁协议中，如果仅仅是读数据而不对其修改的话，是不需要加锁的，所以他不能保证可重复读和不读“脏”数据。

二级封锁协议是：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加上S锁，读完后即可释放S锁。这就防止了丢失修改，还可以进一步防止读“脏”数据，但它不能保证可重复读。

三级封锁协议是：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。这就防止了丢失修改和不读“脏数据”，还进一步防止了不可重复读。

两段锁协议是：对任何数据进行读写之前必须对该数据加锁，在释放了一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他封锁。这就缩短了持锁时间，提高了并发性，同时解决了数据的不一致性。

（3）活锁和死锁。

举个例子来说明活锁的概念，如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待。若T3也请求封锁R，当T1释放了R上的锁之后系统首先批准了T3的请求，而T2仍等待。之后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁后系统批准了T4的请求，如此继续下去，T2有可能永远等待，这就形成了活锁。避免活锁的简单方法是采用先来先服务的策略。

举例来说明死锁的概念，如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因为T2已经封锁了R2，所以T1等待T2释放R2。接着T2又申请封锁R1,而T1已经封锁了R1, T2则只能等待T1释放R1上的锁。这样就出现了这样的情况，即T1在等待T2,而T2又在等待T1，T1和T2两个事务永远不能结束，这就形成了死锁。目前在数据库中解决死锁问题主要有两种方法，一个是采取一定的措施来预防死锁的发生，另一个是允许发生死锁，并采用一定手段定期诊断系统中是否有死锁，如果发现了死锁则立即解除掉。

①死锁的预防。

死锁的预防通常有两种方法：一次封锁法和顺序封锁法。

一次封锁法要求每个事务必须一次把所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行。这个方法虽然能够有效地防止死锁的发生，但是将全部要用到的数据加锁扩大了封锁的范围，降低了系统的并发度。此外，数据库中的数据不断变化，难以精确地确定每个事务要封锁的数据对象，为此只能扩大封锁范围并将所有可能要封锁的数据对象加锁，这就进一步降低了并发度。

顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序实行封锁。例如在B树结构的索引中，可规定封锁的顺序必须是从根结点开始，然后是下一级的子女结点，逐级封锁。顺序封锁法可以有效地防止死锁，但也同样存在问题。第一，数据库系统中封锁的数据对象极多，并且随着数据的插入、删除等操作不断变化，维护这样的资源的封锁顺序非常困难；第二，事务很事先确定每个事务要封锁的全部对象，因此也就很难按规定的顺序施加封锁。

因此在数据库中广为采用的预防死锁的策略并不很适合数据库的特点，而DBMS在解决死锁问题上普遍采用的是诊断并解除死锁的方法。

②死锁的诊断与解除。

数据库系统中死锁的诊断与解除的方法与操作系统类似，一般使用超时法或事务等待图法。

超时法是指如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁。超时法实现起来很简单，但它的不足之处是：①可能会误判死锁，事务可能是因为其他原因而使等待时间超过时限，系统会误认为发生了死锁；②如果时限设得太长，死锁发生后就不能及时发现。

事务等待图是一个有向图G=（T，U）。T为结点的集合，每个结点表示正在运行的事务，U为边的集合，每条边表示事务等待的情况。若T1等待T2，则T1和T2之间划一条从T1指向T2的有向边。事务等待图动态地反映了所有事务的等待情况。并发控制子系统周期地检测事务等待图，若发现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁。

DBMS的并发子系统一旦检测到系统中存在着死锁，就要设法解除。通常的办法是选择一个代价最小的事务将其撤销（恢复该事务所执行的数据修改操作），释放此事务持有的所有的锁，这样其他的事务就可以运行下去。

数据库安全性

数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。所有的计算机系统都有安全性问题，而在数据库系统中数据集中存放并且被许多最终用户直接共享，从而使安全性问题更为突出。

在一般的计算机系统中，安全措施是一级一级地设置的。用户要求进入计算机系统时，系统首先根据输入用户标识进行用户身份鉴定，对已进入系统的用户，DBMS还要进行存取控制，只允许用户执行合法操作。操作系统一级也有自己的保护措施。数据最后还可以以密码形式存储到数据库中。

在这里主要讲述DBMS的存取控制机制。数据库安全最重要的一点就是确保只授权给有资格的用户访问数据库的权限，同时令所有未被授权的人员无法接近数据。存取控制机制主要包括两部分：①定义用户权限并将用户权限登记到数据字典中，称为安全规则或授权规则；②合法权限检查：每当用户发出存取数据库的操作请求（一般应包括操作类型、操作对象和操作用户信息等信息）后，DBMS查找数据字典，根据安全性规则进行合法权限检查。

进行存取权限控制时可以为不同的用户定义不同的视图，把数据对象限制在一定的范围内，即通过视图把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来，从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。

由于任何系统的安全保护措施都不完美，蓄意盗窃、破坏数据的人总是想方设法打破控制。审计功能把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中，DBA可以利用审计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人、时间和内容等。对于高敏感性数据还以采用数据加密技术，即根据一定的算法将原始数据变换为不可直接识别的格式，不知道解密算法的人就无法获知数据的内容。

数据库完整性

数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。例如学生的性别只能是男或女，百分制的成绩必须取值在0到100之间。为了维护数据库的完整性，DBMS必须提供一种机制来检查数据库中的数据，看其是否满足语义规定的条件。

完整性约束条件的作用对象可以是行、列和关系。行约束主要是记录字段值之间联系的约束条件，例如银行账户的余额应该等于存入金额减去支出金额的值。列约束主要是对列的类型、取值范围、精度、排序、非空值以及不可重复等约束条件。关系约束是表的主码约束、表间的参照完整性约束以及表中记录间的联系约束，例如学生所选的课程必须是课程列表中已经存在的课程。

列级约束、主码约束和参照完整性约束是在数据库定义过程中定义的，对数据库进行修改时，DBMS提供的完整性约束机制要对数据库定义的约束进行检查，拒绝不符合约束条件的修改动作。

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