第2章資料庫系統(tǒng)2-1資料庫環(huán)境的四大組成元件2-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)2-3資料庫綱要（DatabaseSchema）2-4實際與邏輯資料獨立2-5資料庫系統(tǒng)的優(yōu)缺點2-6資料庫管理系統(tǒng)2-7資料庫管理師第2章資料庫系統(tǒng)2-1資料庫環(huán)境的四大組成元件12-1資料庫環(huán)境的四大組成元件2-1-1使用者2-1-2資料2-1-3軟體2-1-4硬體2-1資料庫環(huán)境的四大組成元件2-1-1使用者22-1資料庫環(huán)境的四大組成元件2-1資料庫環(huán)境的四大組成元件32-1-1使用者-終端使用者終端使用者（EndUsers）終端使用者（EndUsers）的主要工作是查詢或更新資料庫，或是存取資料庫以產(chǎn)生所需的報表，終端使用者可以分為數(shù)種，如下所示：初級使用者（NaiveorParametricUsers）不常使用的使用者（CasualUsers）熟練使用者（SophisticatedUsers）2-1-1使用者-終端使用者終端使用者（EndUsers42-1-1使用者-資料庫設(shè)計師資料庫設(shè)計師（DatabaseDesigners）資料庫設(shè)計師精通資料庫設(shè)計，其主要的工作是建立資料庫結(jié)構(gòu)，判斷哪些資料需要儲存在資料庫，和使用什麼樣的結(jié)構(gòu)來儲存這些資料。資料庫設(shè)計師通常是使用「資料庫設(shè)計工具」（DatabaseDesignTools）來建立資料庫結(jié)構(gòu)。2-1-1使用者-資料庫設(shè)計師資料庫設(shè)計師（Databas52-1-1使用者-資料庫管理師資料庫管理師（DatabaseAdministrator,DBA）資料庫系統(tǒng)需要一位或一組對整個系統(tǒng)十分了解的人員作為資料庫管理師，負責管理整個資料庫環(huán)境。因為資料庫管理師的工作十分專業(yè)，需要擁有公司管理和資料庫等電腦技術(shù)的專業(yè)知識，特別適合主修資訊管理或資訊工程且擁有管理經(jīng)驗的人員來擔任。2-1-1使用者-資料庫管理師資料庫管理師（Databas62-1-1使用者-系統(tǒng)分析師系統(tǒng)分析師（SystemAnalyst，SA）系統(tǒng)分析師與應(yīng)用程式設(shè)計師屬於「專業(yè)使用者」（SpecializedUsers），系統(tǒng)分析師依據(jù)終端使用者的需要，主要是指初級使用者（NaiveorParametricUsers）的需要來製定資料庫應(yīng)用程式的規(guī)格與功能。應(yīng)用程式設(shè)計師（ApplicationProgrammer）依據(jù)系統(tǒng)分析師定義的規(guī)格建立終端使用者使用的資料庫應(yīng)用程式，利用程式開發(fā)工具或指定的程式語言，呼叫資料庫系統(tǒng)提供的「資料庫存取函式庫」（DatabaseAccessLibrary）建立所需的資料庫應(yīng)用程式。2-1-1使用者-系統(tǒng)分析師系統(tǒng)分析師（SystemAn72-1-2資料-長存資料長存資料（PersistentData）資料庫儲存的是公司或組織的非暫時資料，這些資料是長時間存在的資料，使用者以應(yīng)用程式使用介面輸入（新增、刪除或更新操作）建立的資料。從這些操作的資料可以進一步執(zhí)行各項查詢和運算，以得到使用者所需的資料。2-1-2資料-長存資料長存資料（PersistentD82-1-2資料-系統(tǒng)目錄系統(tǒng)目錄（SystemCatalog）系統(tǒng)目錄是由資料庫管理系統(tǒng)自動產(chǎn)生的資料，在資料庫管理系統(tǒng)稱為「系統(tǒng)目錄」（SystemCatalog或稱為DataDictionary），其內(nèi)容是從前述的操作資料所衍生的一些資料。例如：資料庫結(jié)構(gòu)的定義資料，它是用來描述資料本身，也稱為中繼資料（Thedataaboutdata），系統(tǒng)目錄的主要用途是用來提供維護資料庫所需的資訊。2-1-2資料-系統(tǒng)目錄系統(tǒng)目錄（SystemCatal92-1-2資料-索引資料(說明)索引資料（Indexes）「索引」（Indexes）的目的是為了在資料庫儲存的龐大資料中能夠更快速的找到資料。索引資料是一些參考資料，這是將資料庫中特定部分（屬性）的資料預(yù)先進行排序，並且提供「指標」（Pointer）指向資料庫真正儲存資料的位置，資料庫管理系統(tǒng)使用雜湊函數(shù)（HashFunction）或B樹（B-Tree）等演算法來建立索引資料。2-1-2資料-索引資料(說明)索引資料（Indexes）102-1-2資料-索引資料(圖例)例如：在關(guān)聯(lián)式資料庫的Students關(guān)聯(lián)表，建立GPA屬性的單層有序次索引，如下圖所示：2-1-2資料-索引資料(圖例)例如：在關(guān)聯(lián)式資料庫的St112-1-2資料-交易記錄交易記錄（TransactionLog）交易記錄是資料庫管理系統(tǒng)自動產(chǎn)生的歷史資料，可以記錄使用者在什麼時間下達什麼指令或執(zhí)行什麼操作。這些資料對於一般使用者而言，並沒有什麼用處，但是對於資料庫管理師來說，就是十分重要的參考資訊。2-1-2資料-交易記錄交易記錄（Transaction122-1-3軟體-資料庫管理系統(tǒng)(說明)資料庫管理系統(tǒng)（DBMS）資料庫管理系統(tǒng)是一組程式模組用來定義、處理和管理資料庫的資料，在此主要是指那些通用用途的資料庫管理系統(tǒng)，如下圖所示：2-1-3軟體-資料庫管理系統(tǒng)(說明)資料庫管理系統(tǒng)（DB132-1-3軟體-資料庫管理系統(tǒng)(語言)資料庫管理系統(tǒng)語言（DBMSLanguages）主要可以分成二個部分，如下所示：定義部分：使用資料定義語言（DataDefinitionLanguage，DDL）定義資料庫的結(jié)構(gòu)。操作部分：直接使用資料操作語言（DataManipulationLanguage，DML）或透過應(yīng)用程式介面產(chǎn)生，就可以查詢資料庫資料或新增、刪除或更新資料庫的資料。2-1-3軟體-資料庫管理系統(tǒng)(語言)資料庫管理系統(tǒng)語言（142-1-3軟體-應(yīng)用程式應(yīng)用程式（ApplicationProgram）應(yīng)用程式是程式設(shè)計師使用開發(fā)工具或程式語言，所自行建立的專屬軟體。應(yīng)用程式提供使用者相關(guān)的使用介面，透過使用介面的選單或按鈕，就可以向資料庫管理系統(tǒng)下達查詢語言的相關(guān)指令，在取得所需資料後，顯示或產(chǎn)生所需的報表。換句話說，配合公司或組織的需求，我們可以在資料庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立各種不同的應(yīng)用程式。例如：選課系統(tǒng)、人事資料系統(tǒng)、進銷存系統(tǒng)、會計系統(tǒng)和公文系統(tǒng)等。2-1-3軟體-應(yīng)用程式應(yīng)用程式（Application152-1-3軟體-開發(fā)工具開發(fā)工具（DevelopmentTools）開發(fā)工具是用來建立資料庫和開發(fā)應(yīng)用程式。例如：資料庫設(shè)計工具、資料庫開發(fā)工具或程式語言的整合開發(fā)環(huán)境，它可以幫助資料庫設(shè)計師建立資料庫結(jié)構(gòu)和程式設(shè)計者快速建立應(yīng)用程式。例如：PowerBuilder、OracleDeveloper、VisualStudio.NET和VisualStuido2005等。2-1-3軟體-開發(fā)工具開發(fā)工具（Development162-1-4硬體安裝資料庫相關(guān)軟體的硬體設(shè)備，包含：主機（CPU、記憶體和網(wǎng)路卡等）、磁碟機、磁碟陣列、光碟機、磁帶機和備份裝置。整個資料庫系統(tǒng)的硬體處理架構(gòu)依其運算方式，可以分為：集中式或分散式的主從架構(gòu)。2-1-4硬體安裝資料庫相關(guān)軟體的硬體設(shè)備，包含：主機（C172-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)2-2-1概念層2-2-2外部層2-2-3內(nèi)部層2-2-4ANSI/SPARC三層資料庫架構(gòu)的目的2-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)2-2-1182-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)-圖例2-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)-圖例192-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)-簡單說明概念層（ConceptualLevel）：資料庫管理師觀點的資料，這是資料庫儲存的完整資料，屬於在概念上看到的完整資料庫。外部層（ExternalLevel）：一般使用者觀點的資料，代表不同使用者在資料庫系統(tǒng)所看見的資料，通常只是部分資料庫的資料。內(nèi)部層（InternalLevel）：實際觀點所呈現(xiàn)的資料，這是實際資料庫儲存在電腦儲存裝置的資料。2-2ANSI/SPARC的三層資料庫系統(tǒng)架構(gòu)-簡單說明概202-2-1概念層-說明在概念層看到的是整個資料庫儲存的資料，這是資料庫管理師觀點所看到的完整資料庫。因為它只是概念上的資料庫，所以並不用考量資料實際的儲存結(jié)構(gòu)，因為這是內(nèi)部層（InternalLevel）的問題。2-2-1概念層-說明在概念層看到的是整個資料庫儲存的資料212-2-1概念層-範例關(guān)聯(lián)式資料模型的資料庫在概念層所見的是以二維表格顯示的資料，如下圖所示：關(guān)聯(lián)式資料庫的「關(guān)聯(lián)表」（Relations）是資料庫所看到的完整資料。2-2-1概念層-範例關(guān)聯(lián)式資料模型的資料庫在概念層所見的222-2-2外部層-說明資料庫系統(tǒng)使用者面對的是外部層，這是使用者觀點（UserViews）的資料，包含多種不同觀點的資料，例如：一間大學或技術(shù)學院，不同使用者的觀點，如下：使用者觀點1：學生註冊資料使用者觀點2：學生選課資料使用者觀點3：學生成績單資料2-2-2外部層-說明資料庫系統(tǒng)使用者面對的是外部層，這是232-2-2外部層-範例資料以不同的方式呈現(xiàn)：外部層的資料如同裁縫師手上的布，可以將概念層的資料剪裁成不同衣服樣式的資料。例如：使用清單、表格或表單內(nèi)容（例如：VisualBasic的表單或HTML表單）等方式來呈現(xiàn)資料。只包含使用者有興趣的資料：外部層的資料只是部分資料庫，例如：二位使用者分別看到Students關(guān)聯(lián)表的部分或?qū)С鰞?nèi)容，年齡Age是由生日計算而得。相同資料可以顯示不同格式：雖然在資料庫儲存的資料是單一格式，不過在顯示時可以使用不同格式。2-2-2外部層-範例資料以不同的方式呈現(xiàn)：外部層的資料如242-2-3內(nèi)部層在內(nèi)部層看到的是實際觀點的資料庫，這是實際儲存在磁碟等外部儲存裝置的資料，內(nèi)部層在三層架構(gòu)中扮演資料庫管理系統(tǒng)與作業(yè)系統(tǒng)的介面。在內(nèi)部層的資料是實際儲存在資料庫的資料結(jié)構(gòu)或檔案組織所呈現(xiàn)的資料，例如：使用鏈結(jié)串列結(jié)構(gòu)儲存資料，如下圖所示：2-2-3內(nèi)部層在內(nèi)部層看到的是實際觀點的資料庫，這是實際252-2-4ANSI/SPARC三層資料庫架構(gòu)的目的-使用者角度使用者觀點所見的資料是獨立的：不同使用者可以存取相同資料，只是觀點可能不同，但是，各觀點的資料是獨立的，更改觀點的資料，並不會影響其他使用者觀點的資料。使用者並不用了解實際資料的儲存方式：使用者的焦點是在處理資料本身，而不是了解到底這些資料是如何儲存。2-2-4ANSI/SPARC三層資料庫架構(gòu)的目的-使用者262-2-4ANSI/SPARC三層資料庫架構(gòu)的目的-資料庫管理師角度更改實際儲存結(jié)構(gòu)不會影響使用者觀點的資料：當有全新的儲存結(jié)構(gòu)和索引技術(shù)時，就算更改資料庫的儲存結(jié)構(gòu)，也不會影響外部層使用者觀點的資料。更改概念層的完整資料庫也不會影響使用者觀點的資料：如果將資料庫從關(guān)聯(lián)式資料模型改為物件導向式資料庫模型時，我們?nèi)匀豢梢燥@示完全相同的使用者觀點資料，並不會影響使用者看到的資料。2-2-4ANSI/SPARC三層資料庫架構(gòu)的目的-資料庫272-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）2-3-1三層資料庫綱要2-3-2資料庫綱要間的對映

2-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）2-3282-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）-圖例「資料庫綱要」（DatabaseSchema）是指整個資料庫的描述，即描述整個資料庫儲存資料的定義資料，如下圖所示：2-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）-圖例292-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）-說明資料庫管理系統(tǒng)管理的資料庫可以分割成資料和描述資料的綱要（Schema），如下所示：綱要（Schema）：資料描述的定義資料，對比程式語言的變數(shù)是資料型態(tài)（DataType），例如：C語言宣告成整數(shù)的age年齡變數(shù)，如下圖所示：intage;資料（Data）：資料本身，也就是程式語言的變數(shù)值，例如：年齡為20，如下所示：age=20;2-3資料庫綱要

（DatabaseSchema）-說明302-3-1三層資料庫綱要-圖例2-3-1三層資料庫綱要-圖例312-3-1三層資料庫綱要-簡單說明三層資料庫綱要每一層的簡單說明，如下所示：外部綱要（ExternalSchema）：描述使用的資料。概念綱要（ConceptualSchema）：描述資料本身的意義。內(nèi)部綱要（InternalSchema）：描述儲存的資料。2-3-1三層資料庫綱要-簡單說明三層資料庫綱要每一層的簡322-3-1三層資料庫綱要-外部綱要外部綱要（ExternalSchema）外部綱要源於概念綱要，主要是描述外部層顯示的資料，每一個外部層綱要只描述資料庫的部分資料，隱藏其他部分的資料。換句話說，每一個外部層使用者觀點的資料都需要一個外部綱要，在一個資料庫可能擁有多個外部綱要，如下圖所示：2-3-1三層資料庫綱要-外部綱要外部綱要（Externa332-3-1三層資料庫綱要-概念綱要概念綱要（ConceptualSchema）概念綱要是描述概念層的完整資料庫，這是「概念資料庫設(shè)計」（ConceptualDatabaseDesign）的結(jié)果，概念資料庫設(shè)計主要是分析使用者資訊，以便定義所需的資料項目，並不涉及到底是使用那一套資料庫管理系統(tǒng)。概念綱要描述完整資料庫的資料和其關(guān)聯(lián)，所以資料庫只能擁有一個概念綱要，如下圖所示：2-3-1三層資料庫綱要-概念綱要概念綱要（Concept342-3-1三層資料庫綱要-內(nèi)部綱要內(nèi)部綱要（InternalSchema）內(nèi)部綱要是描述內(nèi)部層實際觀點的資料，定義資料的儲存結(jié)構(gòu)和那些資料需要建立索引，如同概念綱要，資料庫只擁有一個內(nèi)部綱要。例如：C語言宣告學生Students的結(jié)構(gòu)，如下：structStudents{charno[5];charname[15];charaddress[40];inttelephone;structDatebirthday;structStudent*next;};2-3-1三層資料庫綱要-內(nèi)部綱要內(nèi)部綱要（Interna352-3-2資料庫綱要間的對映-說明三層資料庫綱要只是描述資料，真正的資料是儲存在外部儲存裝置的資料庫。當以外部層使用者觀點顯示資料時，也就是參考外部綱要向概念綱要請求資料，然後概念綱要請求內(nèi)部綱要從資料庫取得資料，在取得真正的資料後，資料需要進行轉(zhuǎn)換來符合概念綱要的定義，然後再轉(zhuǎn)換成符合外部綱要的定義，最後才是外部層使用者觀點看到的資料，在各層間進行的資料轉(zhuǎn)換過程，稱為「對映」（Mapping）。2-3-2資料庫綱要間的對映-說明三層資料庫綱要只是描述資362-3-2資料庫綱要間的對映-圖例2-3-2資料庫綱要間的對映-圖例372-3-2資料庫綱要間的對映-種類各層綱要間的對映主要有兩種：外部與概念對映（External/ConceptualMapping）：所有外部綱要都是對映到概念綱要，以便資料庫管理系統(tǒng)知道如何將外部層的資料連結(jié)到那一部分的概念綱要。例如：在外部綱要(S_No,Name,Age)，S_No是對映到概念綱要的No，Age是從概念綱要的Birthday運算而得。概念與內(nèi)部對映（Conceptual/InternalMapping）：概念綱要對映到內(nèi)部綱要的關(guān)聯(lián)，以便資料庫管理系統(tǒng)可以找到實際儲存裝置的記錄資料後，建立概念綱要的邏輯結(jié)構(gòu)。2-3-2資料庫綱要間的對映-種類各層綱要間的對映主要有兩382-4實體與邏輯資料獨立2-4-1資料獨立的基礎(chǔ)2-4-2邏輯資料獨立2-4-3實體資料獨立2-4實體與邏輯資料獨立2-4-1資料獨立的基礎(chǔ)392-4-1資料獨立的基礎(chǔ)-說明三層資料庫綱要的主要目的是為了達成「資料獨立」（DataIndependence），也就是說上層的綱要並不會受到下層綱要的影響，當下層綱要更改時，也不會影響到上層綱要。與資料獨立相反的術(shù)語是「資料相依」（DataDependence）。例如：使用C語言建立「堆疊」（Stacks）資料結(jié)構(gòu)，如下圖所示：2-4-1資料獨立的基礎(chǔ)-說明三層資料庫綱要的主要目的是為402-4-1資料獨立的基礎(chǔ)-種類三層資料庫綱要一共擁有兩種資料獨立：外部與概念對映的邏輯資料獨立（LogicalDataIndependence）。概念與內(nèi)部對映的實體資料獨立（PhysicalDataIndependence）。2-4-1資料獨立的基礎(chǔ)-種類三層資料庫綱要一共擁有兩種資412-4-2邏輯資料獨立-圖例2-4-2邏輯資料獨立-圖例422-4-2邏輯資料獨立-說明當更改概念綱要，例如：新增或刪除實體、屬性或關(guān)聯(lián)性，並不用同時更改存在的外部綱要或重寫程式碼，因為可以透過外部與概念對映來達成邏輯資料獨立。每當資料庫需要更改概念綱要時，只需配合修改外部與概念對映的定義，就可以在不更改存在的外部綱要下，取得相同使用者觀點的資料。2-4-2邏輯資料獨立-說明當更改概念綱要，例如：新增或刪432-4-3實體資料獨立-圖例2-4-3實體資料獨立-圖例442-4-3實體資料獨立-說明當更改內(nèi)部綱要，例如：使用不同的檔案組織或儲存結(jié)構(gòu)，並不用更改概念綱要和外部綱要，因為可以透過概念與內(nèi)部對映來達成實體資料獨立。每當資料庫需要更改內(nèi)部綱要時，只需配合修改概念與內(nèi)部對映的定義，就可以完全不動到概念綱要和外部綱要。2-4-3實體資料獨立-說明當更改內(nèi)部綱要，例如：使用不同452-5資料庫系統(tǒng)的優(yōu)缺點2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點2-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點2-5資料庫系統(tǒng)的優(yōu)缺點2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點462-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-1整合的資料管理：相關(guān)資料檔案是集中管理，不像檔案處理系統(tǒng)，需要額外操作或程序來處理位在不同檔案的資料。資料共享：資料庫的資料可以由多人共享，允許多人同時存取資料庫，只需透過網(wǎng)路或Internet，就算位在世界各地都可以存取資料庫的資料。減少資料重複（DataRedundancy）：不同於檔案處理系統(tǒng)將資料分割成多個檔案來儲存，資料庫系統(tǒng)集中管理資料庫的資料，可以大幅降低資料重複的可能性。2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-1整合的資料管理：相關(guān)資料檔案472-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-2維持資料的一致性（DataConsistency）：因為資料庫系統(tǒng)可以減少資料重複，再加上資料庫管理系統(tǒng)可以檢查完整性限制條件（IntegrityConstraints），不只可以保證輸入資料的正確，還可以維持資料的一致。資料獨立（DataIndependence）：在檔案處理系統(tǒng)存取資料需要了解詳細的資料結(jié)構(gòu)，資料庫管理系統(tǒng)提供資料獨立，換句話說，如果資料結(jié)構(gòu)或存取方式改變，並不會影響應(yīng)用程式的執(zhí)行，例如：學號從5碼改為6碼，並不需要更改應(yīng)用程式的程式碼。2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-2維持資料的一致性（Data482-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-3提供單一介面和語言存取資料：資料庫系統(tǒng)提供4GL的資料庫語言存取資料庫。例如：SQL語言，或是透過應(yīng)用程式的操作介面存取資料，可以隱藏資料庫管理系統(tǒng)的實際資料存取方式。更多的資料保密、安全管理和控制能力：資料庫系統(tǒng)提供資料保密、使用者存取權(quán)限和資料存取的控制，可以強迫達成標準化的資料管理，例如：標準的文件格式或不同層級的資料存取。提供多種觀點的資料：因為資料庫系統(tǒng)是由多人共享，每位使用者可以分別取得所需的資料，而且以不同的觀點來符合其需求。例如：同樣是教授，它可以是學生的老師，也可以是學校的員工。2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-3提供單一介面和語言存取資料：492-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-4支援交易管理（TransactionManagement）：資料庫系統(tǒng)提供交易管理和並行處理，可以處理商業(yè)交易，保障交易進行的正確無誤。具高可靠性（Reliability）：資料庫系統(tǒng)十分可靠，提供備份與回復功能來進一步保障資料的安全，在出現(xiàn)狀況時，可以回復資料庫系統(tǒng)的資料。降低軟體開發(fā)的費用：直接選擇現(xiàn)成的資料庫管理系統(tǒng)，然後在管理系統(tǒng)下開發(fā)所需的資料庫系統(tǒng)，而不用重頭開發(fā)整個資料庫系統(tǒng)。2-5-1資料庫系統(tǒng)的優(yōu)點-4支援交易管理（Transac502-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-1龐大的額外費用：建構(gòu)資料庫系統(tǒng)需要升級電腦硬體和軟體環(huán)境，一套企業(yè)永續(xù)經(jīng)營的資料庫系統(tǒng)，包含網(wǎng)路建置，硬體和軟體升級，將會是一筆相當龐大的額外預(yù)算，有可能未蒙其利，先受其害，造成公司財務(wù)的負擔。資料轉(zhuǎn)換的成本：各部門的資料都需要轉(zhuǎn)換成資料庫結(jié)構(gòu)，以便存入資料庫，這不只是資訊部門的一項大工程，而且需要全公司各部門人員的充分支援。2-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-1龐大的額外費用：建構(gòu)資料庫系512-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-2安全管理的漏洞：雖然資料庫擁有安全管理能力，但是人為錯誤或非專業(yè)人員的控管，資料共享的優(yōu)點，反而容易造成人為的安全問題，例如：沒有取消離職員工的帳號，增加公司重要資料被竊取的機會。大幅更改作業(yè)流程：資料庫系統(tǒng)可能大幅更改現(xiàn)有公司的作業(yè)流程，使用者不只需要熟悉全新的應(yīng)用程式操作，還需要適應(yīng)新的資料處理流程，如此可能產(chǎn)生額外的人力支援和不合作的使用者，加重資訊部門的負擔和責任。2-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-2安全管理的漏洞：雖然資料庫擁522-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-3系統(tǒng)風險增加：資料庫系統(tǒng)使用集中方式管理資料，一旦系統(tǒng)停擺，將會讓公司蒙受重大損失。資料庫系統(tǒng)可能因為電腦病毒、天災(zāi)、硬體故障或人為操作錯誤等情況造成系統(tǒng)癱瘓，所以資料庫系統(tǒng)在建置時，就需考量備援系統(tǒng)或額外的保護設(shè)備，例如：不斷電系統(tǒng)（Un-interruptPowerSystems）防止不預(yù)警的停電。如果是一套全年無休持續(xù)運作的NonStop資料庫系統(tǒng)，還需要準備異地備援系統(tǒng)，以免公司主機遭遇地震或火災(zāi)受損時，仍然可以使用位在其他地方的資料庫系統(tǒng)，維持公司的正常運作。2-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-3系統(tǒng)風險增加：資料庫系統(tǒng)使用532-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-4人為風險增加：事實上，人為錯誤和破壞才是資料庫系統(tǒng)的最大敵人，如果資料庫系統(tǒng)設(shè)計錯誤，一旦人為的資料輸入錯誤，小則只是系統(tǒng)受損，大則錯誤的資料，可能造成決策錯誤和管理作業(yè)上的混亂。更進一步，如果資訊部門有不肖人員（或駭客），蓄意進行破壞，集中管理的資料庫系統(tǒng)，反而成為最佳的攻擊目標，所以資料庫系統(tǒng)除了系統(tǒng)管理外，相關(guān)人員的忠誠管理也是一項重要的工作。2-5-2資料庫系統(tǒng)的缺點-4人為風險增加：事實上，人為錯542-6資料庫管理系統(tǒng)DBMS2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)2-6-3常見的資料庫管理系統(tǒng)2-6資料庫管理系統(tǒng)DBMS2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基552-6資料庫管理系統(tǒng)DBMS「資料庫管理系統(tǒng)」（DatabaseManagementSystem,DBMS）從字面來說，是一套管理資料庫的軟體系統(tǒng)，它是由一組程式模組負責組織、管理、儲存和讀取資料庫系的資料，使用者對於資料庫的任何操作，都一定需要透過資料庫管理系統(tǒng)來處理。2-6資料庫管理系統(tǒng)DBMS「資料庫管理系統(tǒng)」（Datab562-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料管理資料管理（DataManagement）資料庫管理系統(tǒng)的最基本功能是資料管理，管理資料庫儲存的各種資料，包含：資料檔、系統(tǒng)目錄、索引資料、備份檔（資料庫管理系統(tǒng)備份資料庫時建立的檔案）和異動記錄，如下圖所示：2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料管理資料管理（Da572-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料庫管理系統(tǒng)語言資料庫管理系統(tǒng)語言（DBMSLanguages）資料庫管理系統(tǒng)提供第4代語言（4GL），可以讓使用者定義、查詢或存取資料，資料庫管理系統(tǒng)語言可以分成兩大類，如下所示：資料定義語言DDL（DataDefinitionLanguage）：這個語言的主要目的是建立資料庫綱要（DatabaseSchema），其編譯後的指令敘述是儲存在系統(tǒng)目錄（SystemCatalog），使用者只需使用此語言就可以建立資料庫綱要。資料操作語言DML（DataManipulationLanguage）：這個語言的指令敘述可以讓使用者存取和操作資料庫的資料，這是使用者與資料庫管理系統(tǒng)間溝通的語言。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料庫管理系統(tǒng)語言資料582-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-安全管理安全管理（SecurityManagement）資料庫儲存的資料屬於使用者共享的資料，所以資料庫管理系統(tǒng)需要提供使用者安全管理，以避免使用者不當使用資料庫的資料。安全管理通常是指定使用者密碼（Password）來授予存取權(quán)限的控制（AccessControl），常用的方式有兩種，如下所示：自由選擇存取控制（DiscretionaryAccessControl,DAC）：授予或取消使用者擁有新增、刪除、更新或修改資料的權(quán)限。強制存取控制（MandatoryAccessControl,MAC）：將資料和使用者分類成不同的安全層級，使用者只能存取授予安全層級的資料。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-安全管理安全管理（Se592-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-備份與回復管理備份與回復管理（BackupandRecoverManagement）資料庫備份是將資料庫的資料儲存到備份裝置，例如：磁帶機或可讀寫光碟機，資料庫管理師負責定期備份資料庫。當突發(fā)狀況產(chǎn)生時，因為資料庫管理系統(tǒng)會自動產(chǎn)生交易記錄（TransactionLog），可以使用此記錄了解交易（Transaction）的狀態(tài)，回復程序可以參考交易記錄正確的回存資料。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-備份與回復管理備份與回602-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理1異動管理（TransactionManagement）資料庫系統(tǒng)通常都會支援商業(yè)用途，而商業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)是商業(yè)交易，這些商業(yè)交易的操作需要一併執(zhí)行，視為一個無法分割的單位。整個過程對於資料庫來說是一個「交易」（Transaction）。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理1異動管理（T612-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理2例如：從帳戶A匯款到帳戶B，如下圖所示：2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理2例如：從帳戶622-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理3交易成功是指需要滿足四項基本的交易屬性，以英文字頭的縮寫為ACID交易，如下所示：單元性（Atomicity）：將交易過程的每個操作都視為同一個工作，不是全部執(zhí)行完，就是通通不執(zhí)行。一致性（Consistency）：交易會更改資料庫的資料，不過在交易之前和之後，資料庫的資料仍然需要滿足完整性限制條件，維持資料的一致性。隔離性（Isolation）：雖然多個交易是並行處理，不過各交易仍然是獨立的依序執(zhí)行，任何一個交易並不會影響到其他交易的結(jié)果。持續(xù)性（Durability）：當交易完成後，資料庫資料是永久改變，如果在交易過程中發(fā)生錯誤，執(zhí)行回復程序，回復程序仍然需要執(zhí)行完整個交易。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-交易管理3交易成功是指632-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料完整性管理資料完整性管理（DataIntegrityManagement）資料庫管理系統(tǒng)能夠檢查新增或更新資料時，不會產(chǎn)生資料不一致的資料完整性（DataIntegrity）問題。例如：帳戶餘額不能為負值，員工年齡不可超過100歲。2-6-1資料庫管理系統(tǒng)的基本功能-資料完整性管理資料完整642-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-圖例2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-圖例652-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-儲存管理儲存管理（StorageManager）儲存管理對於簡單的資料庫管理系統(tǒng)來說，就是作業(yè)系統(tǒng)檔案管理，不過為了效率考量，資料庫管理系統(tǒng)通常會自行配置磁碟空間，將資料存入位在外部儲存裝置的資料庫，例如：磁碟機，或是從資料庫讀取資料，可以分為：檔案管理（FileManager）實際配置磁碟空間後將資料存入磁碟。緩衝區(qū)管理（BufferManager）負責電腦記憶體的管理。2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-儲存管理儲存管理（St662-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-查詢處理模組查詢處理模組（QueryProcessor）負責處理使用者下達的查詢語言指令敘述，可以再細分成多個模組負責檢查語法、最佳化查詢指令的處理程序。查詢處理模組參考系統(tǒng)目錄的Meta-data進行「查詢轉(zhuǎn)換」（QueryTransformation），將外部綱要查詢轉(zhuǎn)換成內(nèi)部綱要的查詢，或是使用索引加速資料查詢，如果是異動，就交給異動管理來處理。2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-查詢處理模組查詢處理模672-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-交易管理交易管理（TransactionManager）交易管理（TransactionManager）主要分為：同名的交易管理（TransactionManager）子系統(tǒng)負責處理資料庫的交易，保障資料庫商業(yè)交易的操作需要一併執(zhí)行?！告i定管理」（LockManager）也稱為「並行控制管理」（Concurrency-ControlManager）子系統(tǒng)負責資源鎖定。2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-交易管理交易管理（Tr682-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)-回復管理回復管理（RecoveryManager）回復管理（RecoveryManager）主要分為：「記錄管理」（LogManager）子系統(tǒng)負責記錄資料庫的所有操作，包含異動操作的記錄，以便同名的「回復管理」（RecoveryManager）子系統(tǒng)能夠執(zhí)行回復程序，回復資料庫系統(tǒng)。2-6-2資料庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)