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資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 第一章 資料庫系統簡介 資料庫系統理論與實務 [邏輯思維系列] ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 本章在架構中的位置 My SQL Server 2005 理論與實作(二)(13) MS SQL Server 2005 理論與實作(一) (08) 結構化查詢語言 SQL(一)(06) 結構化查詢語言 SQL(二)(07) 回復技術(11) 關聯式代數(05) ( 合併理論(04) ) 關聯式模型(03) (正規化) 並行控制(10) 與資 管料 理庫 安 12 全 交易處理(09) 資料模型(02) 資料庫系統簡介(01) 邏輯與思維 第一章 資料庫系統簡介 2 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 3 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-1簡介 陳 祥 輝 著 • 資料庫 • 資料庫管理系統 • 真實世界的資料 • 資料庫系統 – 一群彼此相關的資料。 – 存取和管理這些資料的應用軟體。 第一章 資料庫系統簡介 4 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-1簡介 • 資料庫系統 • 資料庫 – 相關資料所形成的集合。 • 資料庫管理系統 • 真實世界的資料 第一章 資料庫系統簡介 5 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-1簡介 • 資料庫系統 • 資料庫 • 資料庫管理系統 – 為達到對資料的方便存取、管理、備份…等等 目的的相關軟體。 • 真實世界的資料 第一章 資料庫系統簡介 6 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-1簡介 • • • • 資料庫系統 資料庫 資料庫管理系統 真實世界的資料 – 公車的排班資料 – 學生的基本資料 – 製造業的產品資料 第一章 資料庫系統簡介 7 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 8 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-2資料的價值 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 真實世界 – 生活或工作周遭的現象或稱為『事實』(Fact) – 例如在學校中有很多的學生、老師、課程…等 等，在商業行為中會有產品銷售情形 陳 祥 輝 著 • • • • 資料 資訊 知識 智慧 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 9 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-2資料的價值 陳 祥 輝 著 商 業 成 效 真實 世界 商業能力 第一章 資料庫系統簡介 10 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-2資料的價值 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 真實世界 • 資料 – 將這些『事實』(Fact)有系統和有結構化地記錄 – 這些最原始且最詳盡的資料，稱為未經處理的 『原始資料』 (Raw Data) 陳 祥 輝 著 • 資訊 • 知識 • 智慧 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 11 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-2資料的價值 陳 祥 輝 著 商 業 成 效 記錄 資料 真實 世界 商業能力 第一章 資料庫系統簡介 12 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-2資料的價值 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 真實世界 • 資料 • 資訊 陳 祥 輝 著 – 經由彼此相關的其他紀錄經過有效地整理或計 算成為有用的『資訊』 – 足以提供企業人員的參考、統計和決策之用 • 知識 • 智慧 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 13 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-2資料的價值 陳 祥 輝 著 商 業 成 效 彙整 資訊 記錄 資料 真實 世界 商業能力 第一章 資料庫系統簡介 14 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-2資料的價值 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • • • • 陳 祥 輝 著 真實世界 資料 資訊 知識 – 由資訊擷取出不同的『領域知識』 (Domain Know-How) • 智慧 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 15 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-2資料的價值 陳 祥 輝 著 商 擷取 知識 業 成 效 彙整 資訊 記錄 資料 真實 世界 商業能力 第一章 資料庫系統簡介 16 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-2資料的價值 • • • • • 真實世界 資料 資訊 知識 智慧 – 由資訊擷取出不同的『領域知識』 (Domain Know-How)，進而轉換成『商業智慧』 (Business Intelligence，簡稱BI) 第一章 資料庫系統簡介 17 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 1-2資料的價值 轉換 智慧 陳 祥 輝 著 商 擷取 知識 業 成 效 彙整 資訊 記錄 資料 真實 世界 商業能力 第一章 資料庫系統簡介 18 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-2-1資料的紀錄 • 資料該如何記錄呢？ • 思考有那些事實(Fact)是對我們有用的，或 是有必要的，再進行記錄 • 通常會被記錄成一個或多個相關『資料表』 (Table)的形式 – 縱向所代表的是資料的『欄位』 (Field)或稱為 『行』 (Column)，例如年、季、產品以及數量 – 橫向則代表每一筆的『紀錄』 (Record)或稱為 『列』 (Row) 按任意鍵 --- 繼續 --- 第一章 資料庫系統簡介 19 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-2-1資料的彙整 • 將資料有效地透過事前的分析其結構(Structure) • 將這些未經處理或計算過的『原始資料』(Raw Data)透過不同的計算方式或是彙整成為企業中有效 的參考資訊 • 例如某公司專門經營飲料產品銷售 – – – – 利用微軟公司所開發的試算軟體Excel做一忠實地記錄 97、98、99三年度以及每年四季 產品包括奶茶、咖啡和紅茶三種 三十六筆紀錄 • 使用微軟公司所開發的試算軟體Excel內建的「樞 紐分析表及圖報表」功能，將資料彙整如下 – 依據年+季為維度 – 依據季+年為維度 第一章 資料庫系統簡介 20 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 操作說明 陳 祥 輝 著 第一章 資料庫系統簡介 21 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 以年+季為主的銷售資料分析 陳 祥 輝 著 第一章 資料庫系統簡介 22 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 以年+季為主的銷售資料走勢圖 陳 祥 輝 著 咖啡 第一章 資料庫系統簡介 依時間序列 『咖啡』銷售量 明顯遞增 23 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 以季+年為主的銷售資料分析 陳 祥 輝 著 第一章 資料庫系統簡介 24 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 以季+年為主的銷售資料走勢圖 陳 祥 輝 著 咖啡 紅茶 『奶茶』在Q4 『奶茶』在Q3 『紅茶』每季 『咖啡』每季 銷售量 逐年下降 逐年上升 第一章 資料庫系統簡介 奶茶 25 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-2-3知識與智慧 • 此資訊是決策者的決策依據，和累積出來的 知識。 • 以上的例子中，可以透過分析之後發現 – 天氣的變化會影響飲料的銷售量？ – 那些種類的飲料是適合一年四季？ – 那些飲料必須依據季節的變化來調整其成份？ •原始資料->資訊->知識->商業智慧 第一章 資料庫系統簡介 26 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 27 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-3資料庫管理系統與檔案系統 • 在1970年代末期至1980年代初期，正是大型主機盛行時代， 亦是個人電腦的興起、普遍和取代大型主機之秋，很多個人 資料亦由大型主機轉移至個人電腦儲存和處理。 • 在資料庫管理系統尚未普及化之前，通常是以個人為主的檔 案系統。 • 較大型的組織或是公司，將會透過程式化的方式來提供給使 用者對資料的存取。 – 教務處對學生學籍資料（學號、姓名、地址…）存取的應用程 式。 – 教務處對學生選課資料（學號、姓名、課程、學分…）存取的 應用程式。 – 會計室對學生繳費資料（學號、姓名、地址、學分數、金額…） 存取的應用程式。 – 人事室對員工基本資料（員工代號、姓名、單位…）存取的應 用程式。 – 就業輔導室對學生專長及就業資料記錄的應用程式。 第一章 資料庫系統簡介 28 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-1檔案系統的缺點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料重複性及不一致性 – 相同資料儲存於不同部門或地點，此時資料重 複性(Redundancy)過高 – 在異動時刻更可能同一筆資料些部門更新，有 些部門沒有更新，造成資料的不一致性 (Inconsistency) 陳 祥 輝 著 續 • • • • 資料的分離性 應用程式的相依性 完整性問題 資料安全問題 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 29 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-1檔案系統的缺點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料重複性及不一致性 • 資料的分離性 – 資料分佈於不同的檔案系統，有可能使用不同 的檔案格式儲存。 – 不同的應用程式，必須要整合分佈於不同地點 且不同格式的檔案，在系統開發與設計上會造 成相當的複雜度及困難度 陳 祥 輝 著 續 • 應用程式的相依性 • 完整性問題 • 資料安全問題 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 30 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-1檔案系統的缺點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料重複性及不一致性 • 資料的分離性 • 應用程式的相依性 陳 祥 輝 著 – 檔案系統來儲存資料，檔案格式通常會被定義 在程式中。 – 檔案的定義有所改變或新增欄位，這些使用到 該檔案的所有程式便要重新更改並重新編譯。 續 • 完整性問題 • 資料安全問題 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 31 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-1檔案系統的缺點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • • • • 陳 祥 輝 著 資料重複性及不一致性 資料的分離性 應用程式的相依性 完整性問題 – 檔案系統儲存的資料，檔案本身沒有提供一致 性限制(Consistency Constraints)的定義。 – 必須在存取此相關資料的所有程式中加入限制 條件的程式碼，如此一來會有很多程式受到影 響。 續 • 資料安全問題 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 32 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-3-1檔案系統的缺點 • • • • • 資料重複性及不一致性 資料的分離性 應用程式的相依性 完整性問題 資料安全問題 – 檔案系統會造成資料在安全管理上出現問題， 以及難以達到安全的存取控制(Access Control)， 也就是身份的驗證(Authentication)和授權 (Authorization)上的管理 第一章 資料庫系統簡介 33 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-2資料庫系統的優點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 降低資料重複性及資料的不一致性 – 資料集中 – 避免重複的資料儲存於不同的主機，在資料異 動的同時會造成資料的不一致性 陳 祥 輝 著 • • • • 並行控制 資料的永久性 存取控制 具有自我描述特 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 34 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-2資料庫系統的優點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 降低資料重複性及資料的不一致性 • 並行控制 – 資料庫管理系統同時間會面臨很多人的存取動 作，倘若沒有做好並行處理的控制的話，有可 能會造成資料錯誤的問題。 陳 祥 輝 著 • 資料的永久性 • 存取控制 • 具有自我描述特 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 35 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 並行(未控制)所造成的問題 A窗口 (1)讀取票數 票數=30 票數=30 - 1 B窗口 (2)讀取票數 票數=30 票數=30 票數=30 - 1 票數=29 =29 =29 (3)回寫票數 第一章 資料庫系統簡介 (4)回寫票數 36 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-2資料庫系統的優點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 降低資料重複性及資料的不一致性 • 並行控制 • 資料的永久性 陳 祥 輝 著 – 永遠儲存於資料庫內，絕不能因為天災或人禍 的影響而使得被異動的資料產生變化 – 資料備份(Backup)、資料的故障後還原(Restore)， 或資料之複寫(Replication)來應付許多天災或人 禍所造成影響 續 • 存取控制 • 具有自我描述特 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 37 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-3-2資料庫系統的優點 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • • • • 陳 祥 輝 著 降低資料重複性及資料的不一致性 並行控制 資料的永久性 存取控制 – 身份『認證』(Authentication) – 『授權』(Authorization)管理 • 具有自我描述特 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 38 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-3-2資料庫系統的優點 • • • • • 降低資料重複性及資料的不一致性 並行控制 資料的永久性 存取控制 具有自我描述特 – 儲存『資料』 – 儲存描述資料的資料(data about data)，稱之為『metadata』 – 這些描述資料的資料之集合形成了所謂的『系統目錄』 (System Catalog)，這些描述資料的資料之集合也稱之為 『資料字典』(Data Dictionary) 第一章 資料庫系統簡介 39 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 40 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 • 檔案系統的組成 • 資料庫的組成 • 資料庫管理系統與資料庫系統 第一章 資料庫系統簡介 41 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 檔案系統的組成 檔案系統 (File System) 5 4 0 0 0 0 6 5 1 6 5 2 R o 2 J J a c k a c k y 字元 (Characters) 位元 (bits) 第一章 資料庫系統簡介 C a 5 欄位 (Fields) 位元組 (Bytes) 1 0 0 4 M a 7 1 R o 4 2 5 5 紀錄 (Records) 0 d y A 0 0 c k y C a n A n d r r y J a c C a n b i n M a r J a c R o b M a r 8 檔案 (Files) 0 b 1 y d l y u u a T e i i h i i i i y i n C o f a i p T a T a a i c T a T a T a T a l T a T k y d y r y k y i n y i c n T a f s n e i c H s i n e i p e 3 i n a n p e i u n g p e i n a n c h u p e i T a i 3 h u 1 n g n g C h u 0 9 6 5 7 3 6 8 1 3 2 8 9 9 1 k 0 1 1 0 1 0 0 1 1 42 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 • 檔案系統的組成 • 資料庫的組成 • 資料庫管理系統與資料庫系統 第一章 資料庫系統簡介 43 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 資料庫的組成 檔案 (Files) 0 0 0 0 0 0 0 5 0 5 4 M 7 1 R 4 2 6 5 1 c k C a A n r r J a C a b i M a J a R o M a y n d y c n n r c b r 6 5 2 R b 8 5 a o 1 A d o C 0 y 0 1 y d a l T a T a y c C T a y y r y k y i n y d i k n i u o n l f a u f 3 n e e e i i n a i p e h u n i p e i n a i c h i p e i T T i T T T T p a a c a a a a T a i c H s i n h 3 n i g i n u i 1 n g u n g C h u 0 9 6 5 7 3 6 8 1 3 2 8 9 9 1 資料庫 (Database) + 系統目錄 (System Catalog) s Meta-Data + 索引 (Indexes) 第一章 資料庫系統簡介 44 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 • 檔案系統的組成 • 資料庫的組成 • 資料庫管理系統與資料庫系統 第一章 資料庫系統簡介 45 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 資料庫管理系統與資料庫系統 資料庫 管理軟體 資料庫 備份軟體 資料庫 載入軟體 資料庫管理系統(DBMS) Database Management System 資料庫系統 ….. (Database System) 資料庫 (Database) 第一章 資料庫系統簡介 46 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 相關系統的比較 檔案系統 第一章 資料庫系統簡介 資料庫 資料庫 管理系統 47 /98 資料庫 系統 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 48 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 模型-視界-控制器 (MVC)架構 • 模型(Model) – 建構出整套系統的藍圖 • 視界(View) – 使用者看得到的使用者圖形化介面(GUI) • 控制(Controller) – 使用者所看不到的部份，也就是『不可視』 (Non-Visual)的程式部份 Visual Non-Visual View Controller Model 第一章 資料庫系統簡介 49 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統的四個功能分層架構 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 『展現邏輯層』 (Presentation Logic Layer) – 主要功能在於使用者介面上的表現以及與使用者之間的互 動關係 – 與MVC架構中的『視界』(View)是相同的功能 陳 祥 輝 著 • 『商業邏輯層』 (Business Logic Layer) • 『資料存取邏輯層』 (Data Access Logic Layer) • 『資料邏輯層』 (Data Logic Layer) 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 50 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統的四個功能分層架構 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 『展現邏輯層』 (Presentation Logic Layer) • 『商業邏輯層』 (Business Logic Layer) – 主要功能在於將使用者輸入的資料，或是將使用者從資料 庫中所查詢(Query)的資料，依據不同企業文化或流程， 經過不同程式的運算，或不同程式將資料彙整，再傳送至 展現邏輯層，呈現出使用者的需求 – 此邏輯層的功能概念與前述MVC架構中的『控制器』 (Controller)是相同功能 陳 祥 輝 著 • 『資料存取邏輯層』 (Data Access Logic Layer) • 『資料邏輯層』 (Data Logic Layer) 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 51 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統的四個功能分層架構 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 『展現邏輯層』 (Presentation Logic Layer) • 『商業邏輯層』 (Business Logic Layer) • 『資料存取邏輯層』 (Data Access Logic Layer) – 負責對後端資料庫如何進行存取的動作 – 例如『結構化查詢語言』 (Structured Query Language， 簡稱SQL) 陳 祥 輝 著 • 『資料邏輯層』 (Data Logic Layer) 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 52 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 資料庫系統的四個功能分層架構 陳 祥 輝 著 • 『資料邏輯層』 (Data Logic Layer) • 『展現邏輯層』 (Presentation Logic Layer) • 『商業邏輯層』 (Business Logic Layer) • 『資料存取邏輯層』 (Data Access Logic Layer) – 負責資料的儲存，以及資料的管理部份 – 例如『資料庫』(Database) 第一章 資料庫系統簡介 53 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 Mainframe架構 大型主機 (Mainframe) 終端機 (Terminals) 網路 標準I/O 第一章 資料庫系統簡介 展現邏輯 商業邏輯 資料存取邏輯 資料儲存 54 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 Client/Server架構 伺服端 (Server) 客戶端 (Clients) 網路 展現邏輯 商業邏輯 資料存取邏輯 第一章 資料庫系統簡介 資料儲存 55 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 3-Tier架構(一) 客戶端 (Clients) 應用伺服器 (Application Server) 網路 展現邏輯 第一章 資料庫系統簡介 資料儲存伺服器 (Data Storage Server) 網路 商業邏輯 資料存取邏輯 56 /98 資料儲存 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 3-Tier架構(二) 客戶端 (Clients) 應用伺服器 (Application Server) 網路 展現邏輯 第一章 資料庫系統簡介 資料儲存伺服器 (Data Storage Server) 網路 商業邏輯 57 /98 資料存取邏輯 資料儲存 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 58 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 – 在程式設計者與資料庫管理系統之間的轉譯者 • Open Database Connectivity (ODBC) • Java Database Connectivity (JDBC) 陳 祥 輝 著 – – – – 型一(Type 1) 型二(Type 2) 型三(Type 3) 型四(Type 4) 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 59 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 不同DBMS使用不同語言 ????? ????? 陳 祥 輝 著 不同語言 第一章 資料庫系統簡介 60 /98 不同DBMS ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 使用者面對中介軟體的使用 陳 祥 輝 著 共 同 介 面 共同語言 中介軟體 第一章 資料庫系統簡介 61 /98 不同DBMS ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 中介軟體的架構 應用程式 DBMS 中介軟體 中介軟體 網路 第一章 資料庫系統簡介 62 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 • Open Database Connectivity (ODBC) – 1992年SQL Access Group所開發的一種資料庫存取標準 – 微軟公司開發的『ODBC資料來源管理員』 陳 祥 輝 著 • 『資料來源名稱』 (Data Source Name，DSN) • 『驅動程式』 (Driver) • Java Database Connectivity (JDBC) 續 – – – – 型一(Type 1) 型二(Type 2) 型三(Type 3) 型四(Type 4) 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 63 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 Open Database Connectivity 資料來 源名稱 驅動 程式 (DSN) (Driver) 陳 祥 輝 著 共同語言 第一章 資料庫系統簡介 資料來 源名稱 驅動 程式 (一) (一) 資料來 源名稱 驅動 程式 (二) (二) 資料來 源名稱 驅動 程式 (三) (三) 中介軟體 (ODBC) 64 /98 DBMS (一) 按任意鍵 --- 繼續 --- DBMS (二) 按任意鍵 --- 繼續 --- DBMS (三) 按任意鍵 --- 繼續 --- 不同DBMS ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 • Open Database Connectivity (ODBC) • Java Database Connectivity (JDBC) 陳 祥 輝 著 – 型一(Type 1) • 主要是將JDBC API(JDBC Application Interface)對應 到另一種的資料存取應用介面(Data Access API) 。 • 例如JDBC API對應到ODBC API，此種型態稱之為 『JDBC-ODBC』 續 – 型二(Type 2) – 型三(Type 3) – 型四(Type 4) 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 65 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 型一(Type 1)：JDBC-ODBC JDBC Driver 應用程式 JDBC ODBC Client Side 第一章 資料庫系統簡介 Server Side 66 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 • Open Database Connectivity (ODBC) • Java Database Connectivity (JDBC) 陳 祥 輝 著 – 型一(Type 1) – 型二(Type 2) • 部份的Java程式和特定資料來源的原生程式碼(Native Code)所組成 • 由於資料來源(Data Source)原生程式碼(Native Code) 是相依於特定的資料來源函式庫，所以在移植上會有 所受限 續 下 頁 – 型三(Type 3) – 型四(Type 4) 第一章 資料庫系統簡介 67 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 型二(Type 2) 應用程式 JDBC Driver JDBC Native Code Client Side 第一章 資料庫系統簡介 Server Side 68 /98 ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 • Open Database Connectivity (ODBC) • Java Database Connectivity (JDBC) 陳 祥 輝 著 – 型一(Type 1) – 型二(Type 2) – 型三(Type 3) • 完全Java的客戶端(Client)與具有中介軟體的伺服器 (Server)通訊 • 再經由此具中介軟體的伺服器負責轉譯前端應用程式 所送出的不同請求至後端不同的資料來源(Data Source) 續 – 型四(Type 4) 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 69 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 型三(Type 3) 應用程式 Client Side 第一章 資料庫系統簡介 具有中 介軟體 伺服器 Middle Side 70 /98 Server Side ©2007版權所有，翻印必究 1-6中介軟體(Middleware) 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 中介軟體 • Open Database Connectivity (ODBC) • Java Database Connectivity (JDBC) 陳 祥 輝 著 – – – – 續 型一(Type 1) 型二(Type 2) 型三(Type 3) 型四(Type 4) • 直接與後端的資料來源(Data Source)連線和通訊 • 此驅動程式本身具有網路層實作的能力，以應付所面 對的不同網路介面 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 71 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 型四(Type 4) 應用程式 JDBC Client Side 第一章 資料庫系統簡介 Server Side 72 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 73 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統 資 料 庫 系 統 理 論 與 資料庫系統 實 (Database System) 務 陳 祥 輝 著 使用者 / 系統開發人員 應用程式 (Application) 按任意鍵 --- 繼續 --- 資料庫管理系統 按任意鍵 (Database Management --- 繼續 --- System, DBMS) 儲存『meta-data』 (data about data) 的地方 資料庫 (Database) 第一章 資料庫系統簡介 目錄 (Catalog) 資料 (Data) 74 /98 實際儲存『資料』 (data)的地方 ©2007版權所有，翻印必究 資 三層綱要架構 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 使用者 外部層 外部視界1 (External Level) (External View) 使用者 …… 外部視界N (External View) 多 種 視 界 外部層 / 概念層的對應 (External / Conceptual Mapping) 概念層 (Conceptual Level) 概念綱要 (Conceptual Schema) 共 用 綱 要 概念層 / 內部層的對應 (Conceptual / Internal Mapping) 內部層 (Internal Level) 第一章 資料庫系統簡介 內部綱要 (Internal Schema) 共 用 綱 要 75 /98 磁碟機(Disks) ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 三層綱要架構 – 內部綱要 當實體空間不足時， 可透過外加磁碟機並 替Sales資料庫擴增檔 案，增加資料庫空間 由實體檔案形成， 以使用者觀點的 Sales資料庫 Database 按任意鍵 ---(Sales) 繼續 --- 陳 祥 輝 著 擴增檔案 按任意鍵 --- 繼續 --- Disk1 第一章 資料庫系統簡介 Disk2 76 /98 Disk3 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 三層綱要架構 – 概念綱要 • 描述較高層的資料結構 • 以『資料表』(Table)展現概念，以及資料表 與資料表之間的『關聯性』(Relationship) • 儲存資料庫內所有資料表和綱要，如下例 • 不用在乎底層的儲存格式或儲存位置 員工(員工編號，姓名，職稱，性別，出生日期，任用日期，地址) 客戶(客戶編號，公司名稱，聯絡人，聯絡人職稱，聯絡人性別) 訂單(訂單編號，客戶編號，訂貨日期，經手人) 訂單明細(訂單編號，產品編號，數量，實際單價) 產品資料(產品編號，產品名稱，供應商編號，類別編號，建議單價) 第一章 資料庫系統簡介 77 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 三層綱要架構 – 外部視界 • 面對一般的使用者，可以針對不同使用者所 需要的資料進行橫向條件篩選，或縱向的欄 位選擇 • 可避免使用者看到未授權的資料內容 第一章 資料庫系統簡介 78 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 三層綱要架構 – 外部視界範例 陳 祥 輝 著 第一章 資料庫系統簡介 79 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 三層綱要架構的目的 • 功能分工、去除過度相依 • 透過對應(Mapping)關係來當成彼此的通訊 介面(Interface)，以達到層與層之間的轉換 • 例如檔案的搬移或是儲存體的增加，不會影 到到概念層的設計人員 • 概念綱要中新增一個物件的屬性(Attribute) 也不會影響外部視界的結構 第一章 資料庫系統簡介 80 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 三層綱要架構的對應(Mapping) 陳 祥 輝 著 • 概念層和外部層 • 內部層 – 歸屬於『作業系統』(Operating System，簡稱OS) 所掌控的 – 歸屬『資料庫管理系統』(Database Management System，簡稱DBMS)所掌控的部份 • 層與層間都會有一個對應關係(Mapping)， 負責轉換兩層資訊 第一章 資料庫系統簡介 81 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 三層綱要架構的對應層 資料庫管理系統 (Database Management System，DBMS) 外部層 (外部綱要) 對應層 陳 祥 輝 著 概念層 (概念綱要) 對應層 按任意鍵 --- 繼續 --- 按任意鍵 --- 繼續 --- 內部層 (內部鋼要) 作業系統 (Operation System，OS) 第一章 資料庫系統簡介 82 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 概念層與內部層的對應 • 概念層是比較接近人們能瞭解的層面，例如 一個資料庫或是一個資料表 • 通常是一般資料庫使用者或是資料庫設計者 的觀點 • 概念層與內部層的分層，中間透過資料庫管 理系統與作業系統之間的對應 第一章 資料庫系統簡介 83 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 外部層與概念層的對應 • 外部層較屬於一般資料庫使用者的觀點，一般資料 庫使用者將會認為所有需要的資料，儘可能出現在 同一張表單之中 • 在外部層將會使用到數個資料表的資料時，會透過 合併(Join)方式，將數個資料表合而為一 • 對於資料庫設計者而言，必須要將適當的資料表做 適當的切割，以維護資料在異動時的完整性 • 設計者必須將一個資料表適當地切割成數個資料表， 所以將會使用到正規化(Normalization) [註]合併理論與正規化將於後面章節會詳細介紹 第一章 資料庫系統簡介 84 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 85 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統與應用程式功能架構比較 資 料 庫 系 統 理 論資料庫系統 與 (Database System) 實 務 陳 祥 輝 著 使用者 / 系統開發人員 展現邏輯 應用程式 (Application) 商業邏輯 中介軟體 資料存取 邏輯 資料庫管理系統 (Database Management System, DBMS) 資料庫 (Database) 資料儲存 目錄 (Catalog) 第一章 資料庫系統簡介 資料 (Data) 86 /98 檔案系統 ©2007版權所有，翻印必究 資料庫系統與三層綱要架構比較 資 料 庫 系 統 理資料庫系統 論 與 (Database System) 實 務 使用者 / 系統開發人員 應用程式 (Application) 陳 祥 輝 著 資料庫管理系統 (Database Management System, DBMS) 資料庫 (Database) 概念層 目錄 (Catalog) 第一章 資料庫系統簡介 外部層 資料 (Data) 檔案系統 87 /98 內部層 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 本章內容 陳 祥 輝 著 • • • • • • • 1-1簡介 • 1-2資料的價值 • 1-3資料庫管理系統與檔案系統 1-4檔案系統、資料庫與資料庫管理系統組成 1-5資料庫系統與應用軟體架構 1-6中介軟體(Middleware) 1-7資料庫系統與三層綱要架構 1-8不同架構之間的比較 1-9資料庫系統的建置與相關人員 第一章 資料庫系統簡介 88 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 一個系統的開發(5W+1H的思維) • 思考為什麼(Why)要建置此系統？並進行可 行的評估，包括企業需要性(Business Need)、 ? ? ? 技術性、成本效益以及組織的適合性來進行 ? ? 不同的分析與評估 Why? How? • 分析我們要什麼 (What)、何時(When)要使 用、誰(Who)要使用以及在什麼地方(Where) What? 使用 Where? When? • 如何(How)來做 Who? 第一章 資料庫系統簡介 89 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 系統開發的基本階段 • 規劃階段 – ”為什麼”(Why?)，也就是要先瞭解我們為什麼要建置？ – 商業價值(Business Value) • 有形價值(Tangible Value) ，可透過測量的價值，例如業績 量的提升 • 無形價值(Intangible Value) ，無法透過測量的價值，例如企 業形象的提升 – 開發的可行性分析 • 資訊技術 • 成本效益分析以 • 組織內部人員的接受程度和教育訓練的可行性進行評估 • 分析階段 • 設計階段 • 實作階段 第一章 資料庫系統簡介 90 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 系統開發的生命週期 • 規劃階段 • 分析階段 – – – – 要建置”什麼”(What?)系統 ”何時”(When?)要使用 ”誰”(Who?)要使用 會用在”什麼地方”(Where?) • 設計階段 • 實作階段 第一章 資料庫系統簡介 91 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 系統開發的生命週期 • 規劃階段 • 分析階段 • 設計階段 – 如何(How?)建置 – 使用的相關軟、硬體的規格 – 例如要選擇那一種資料庫管理系統，程式開發 的程式語言的選擇以及網路的基礎建設…等等 • 實作階段 第一章 資料庫系統簡介 92 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 系統開發的生命週期 • • • • 規劃階段 分析階段 設計階段 實作階段 – 建置此資料庫系統中的應用軟體 – 建置、測試、安裝、上線使用 – 上線後的系統維護 第一章 資料庫系統簡介 93 /98 ©2007版權所有，翻印必究 與資料庫系統相關人員 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料庫管理師 – Database Administrator，簡稱DBA – 負責維護整體的資料庫管理系統的正常運作 – 包括資料庫的安全管理、授權管理、效能調整 管理、資料庫的備份/還原…等等的工作。 陳 祥 輝 著 續 • • • • 資料庫設計師 系統分析師 程式設計師 終端使用者 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 94 /98 ©2007版權所有，翻印必究 與資料庫系統相關人員 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料庫管理師 • 資料庫設計師 – Database Designers – 必須瞭解使用者的需求，有那些資料是要儲存 於資料庫之中 – 找出其間的關係，並將其資料庫的結構設計並 建立，以提供日後使用者存取資料使用。 陳 祥 輝 著 續 • 系統分析師 • 程式設計師 • 終端使用者 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 95 /98 ©2007版權所有，翻印必究 與資料庫系統相關人員 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • 資料庫管理師 • 資料庫設計師 • 系統分析師 – System Analyst，簡稱SA – 主要在於專案開發的過程中的分析階段 – 應該具備資訊技術，並透過訪談、問卷調查及觀察來進行 瞭解企業的需求分析 – 終端使用者的選擇，必須是由最基層的資料操作人員至高 階的決策主管都必須進行訪談 – 依需求建立程式規格書，交由程式設計師(Programmers) 來將其程式設計出來。 陳 祥 輝 著 續 下 頁 • 程式設計師 • 終端使用者 第一章 資料庫系統簡介 96 /98 ©2007版權所有，翻印必究 與資料庫系統相關人員 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 • • • • 陳 祥 輝 著 資料庫管理師 資料庫設計師 系統分析師 程式設計師 – Programmers – 依程式規格，將其程式實作出來，並進行程式 不同的測試，並將文件化的工作。 • 終端使用者 續 下 頁 第一章 資料庫系統簡介 97 /98 ©2007版權所有，翻印必究 資 料 庫 系 統 理 論 與 實 務 陳 祥 輝 著 與資料庫系統相關人員 • • • • • 資料庫管理師 資料庫設計師 系統分析師 程式設計師 終端使用者 – End Users – 可依對資訊技瞭解程度來區分 • 非資訊人員，透過固定應用程式來進行資料的存取動作，並 且對於這些資料的存取會受該應用程式的限制，並且也是一 層不變的固定操作交易(Canned Transaction) • 熟悉資料庫系統的人員，可以自己透過資料庫管理系統來對 資料的存取，並且可依據不同需求來對資料進行存取和分析 第一章 資料庫系統簡介 98 /98 ©2007版權所有，翻印必究
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