1、Chap 3,資料庫(kù)模型與處理架構(gòu),3-1 資料模型的基礎(chǔ)-說(shuō)明,「資料模型」（Data Model）是使用一組整合觀念來(lái)描述資料、資料間的關(guān)係和資料的限制條件（是否是正確資料），也就是用來(lái)描述資料庫(kù)中資料的特性。,,3-1 資料模型的基礎(chǔ)-圖例,概念資料模型：這是與資料庫(kù)管理系統(tǒng)無(wú)關(guān)，即沒(méi)有使用特定資料庫(kù)種類來(lái)建立資料模型，以概念方式描述大多數(shù)使用者認(rèn)知的資料。邏輯資料模型：使用特定資料庫(kù)種類建立的資料模型，例如：關(guān)聯(lián)式資料模型，這

2、是用來(lái)描述ANSI/SPARC三層資料庫(kù)架構(gòu)中，位在概念層以上的概念和外部層資料。實(shí)體資料模型：這個(gè)資料模型是用來(lái)描述ANSI/SPARC三層資料庫(kù)架構(gòu)的內(nèi)部層資料。,3-1 資料模型的基礎(chǔ),完整的資料庫(kù)程式設(shè)計(jì)，以關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)設(shè)計(jì)為例：先收集使用者認(rèn)知的資料，以概念資料庫(kù)設(shè)計(jì)建立概念資料模型接著將概念資料模型執(zhí)行關(guān)聯(lián)表正規(guī)化，轉(zhuǎn)換成邏輯資料模型最後建立實(shí)體資料模型的實(shí)體資料庫(kù)設(shè)計(jì),3-1 資料模型的基礎(chǔ),建立概念資料模型的原因

3、，如下所示：能夠進(jìn)一步了解資料範(fàn)圍。增加與最終使用者的溝通機(jī)會(huì)。開(kāi)發(fā)與資料庫(kù)管理系統(tǒng)無(wú)關(guān)的資料模型。儘早發(fā)現(xiàn)資料庫(kù)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。,3-1-2 概念資料模型,概念資料模型最常使用「實(shí)體關(guān)聯(lián)模型」（Entity-Relationship Model，簡(jiǎn)稱E-R Model）以圖形方式建立，稱為「實(shí)體關(guān)聯(lián)圖」（Entity-Relationship Diagram），這是1976年由Peter Chen提出，他相信在真實(shí)世界中，實(shí)體和其

4、關(guān)聯(lián)是最自然的模型化觀念，換句話說(shuō)，實(shí)體關(guān)聯(lián)模型的基礎(chǔ)是建構(gòu)在實(shí)體和關(guān)聯(lián)性之上。,3-1-2 概念資料模型,,3-1-2 概念資料模型,第一個(gè)邏輯資料模型是關(guān)聯(lián)式模型，因?yàn)槭顷P(guān)聯(lián)式資料庫(kù)的資料模型，所以本書(shū)稱為關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型。關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型是由E. F. Codd在1970年所提出，邏輯資料模型主要是由三種元素組成，如下所示：資料結(jié)構(gòu)（Data Structures）：資料的組成方式，以關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型來(lái)說(shuō)，就是欄和列組成的表格

5、。資料操作或運(yùn)算（Data Manipulation或Operations）：資料的相關(guān)操作。例如：新增、刪除、更新和查詢。完整性限制條件（Integrity Constraints）：維護(hù)資料完整性的限制條件，其目的是確保資料是合法的資料。,3-1-3 邏輯資料模型,資料庫(kù)系統(tǒng)演進(jìn)各年代的資料庫(kù)系統(tǒng)中，其使用的資料庫(kù)模型就是邏輯資料模型，主要有四種邏輯資料模型，如下所示：網(wǎng)路式資料庫(kù)模型（Network Databse Mode

6、l）。階層式資料庫(kù)模型（Hierarchical Database Model）。關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型（Relational Database Model）。物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型（Object-Oriented Database Model）。,3-1-3 邏輯資料模型-說(shuō)明,,3-1-3 邏輯資料模型-圖例,將學(xué)校的開(kāi)課資料的實(shí)體關(guān)聯(lián)圖轉(zhuǎn)換成邏輯資料模型,實(shí)體資料模型（Physical Data Model）是針對(duì)指定資料庫(kù)管理系統(tǒng)

7、建立實(shí)際架構(gòu)的模型，資料模型可以顯示資料是如何實(shí)作和儲(chǔ)存在資料庫(kù)。關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)體資料模型是建立關(guān)聯(lián)表的表格、關(guān)聯(lián)性和定義索引。,3-1-4 實(shí)體資料模型,,3-1-4 實(shí)體資料模型-圖例,3-2-1 網(wǎng)路式資料庫(kù)模型3-2-2 階層式資料庫(kù)模型3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型3-2-4 物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型,3-2 資料庫(kù)模型,網(wǎng)路式資料庫(kù)和階層式資料庫(kù)系統(tǒng)約在同一個(gè)年代開(kāi)發(fā)，早於關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)系統(tǒng)，不過(guò)網(wǎng)路式資料庫(kù)模

8、型（Network Database Model）是在關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型出現(xiàn)後才出現(xiàn)的資料模型（這是參考關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型所導(dǎo)出），資料模型採(cǎi)用網(wǎng)路圖形來(lái)連結(jié)資料。網(wǎng)路式資料庫(kù)模型支援多對(duì)多關(guān)聯(lián)性，這是依據(jù)1971年由CODASYL DBTG（Conference on Data Systems Languages Database Task Group）組織所提出的報(bào)告，或稱為DBTG模型，Database Task Group從196

9、0年代後期就開(kāi)始發(fā)展的網(wǎng)路式資料庫(kù)系統(tǒng)。,3-2-1 網(wǎng)路式資料庫(kù)模型,網(wǎng)路式資料庫(kù)模型是將資料組織成網(wǎng)路狀圖形，資料間連接可以擁有迴圈。網(wǎng)路式資料庫(kù)模型的兩種基本型態(tài)，如下所示：記錄型態(tài)（Record Type）：記錄型態(tài)是由一組屬性所組成，每一個(gè)記錄型態(tài)的成員稱為記錄，資料是一組記錄的集合。連接型態(tài)（Link Type）：它是連接兩個(gè)記錄型態(tài)的型態(tài)，屬於一對(duì)多關(guān)聯(lián)性（Relationship），這是從稱為「擁有者型態(tài)」（Owne

10、r Type）關(guān)聯(lián)到多個(gè)「成員型態(tài)」（Member Type）。,3-2-1 網(wǎng)路式資料庫(kù)模型,,網(wǎng)路式資料庫(kù)模型是建立在兩種「集合結(jié)構(gòu)」（Set Structures），也就是一組記錄型態(tài)的記錄集合和一組連接型態(tài)的連接集合，如下圖所示：,3-2-1 網(wǎng)路式資料庫(kù)模型,,3-2-1 網(wǎng)路式資料庫(kù)模型,階層式資料庫(kù)模型（Hierarchical Database Model）類似網(wǎng)路式資料庫(kù)模型，只是使用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)組織資料，記錄資料間是以

11、父子關(guān)係來(lái)建立鏈結(jié)，子記錄只能擁有一個(gè)父記錄。在1960年代後期階層式資料庫(kù)模型的資料庫(kù)管理系統(tǒng)非常的普遍，最著名的階層式資料庫(kù)系統(tǒng)是1968年IBM公司開(kāi)發(fā)的「IMS」（Information Management System），這也是最早商用的資料庫(kù)管理系統(tǒng)。,3-2-2 階層式資料庫(kù)模型,階層式資料庫(kù)模型的資料結(jié)構(gòu)一定擁有一個(gè)「樹(shù)根」（Root），使用「父子關(guān)聯(lián)性」來(lái)鏈結(jié)記錄集合，將資料建立成階層的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。記錄型態(tài)（Rec

12、ord Type）：記錄型態(tài)是由一組欄位屬性組成。每一個(gè)記錄型態(tài)的成員稱為記錄，資料是一組記錄的集合。父子關(guān)聯(lián)型態(tài)（Parent-child Relationship Type）：兩個(gè)記錄型態(tài)間的連接型態(tài)，屬於一對(duì)多關(guān)聯(lián)性，這是從稱為「父記錄型態(tài)」關(guān)聯(lián)到多個(gè)「子記錄型態(tài)」。,3-2-2 階層式資料庫(kù)模型,,階層式資料庫(kù)模型是由多個(gè)記錄型態(tài)，然後使用父子關(guān)聯(lián)型態(tài)將它連接起來(lái)，如下圖所示：,3-2-2 階層式資料庫(kù)模型,,3-2-2 階層

13、式資料庫(kù)模型,,多對(duì)多關(guān)聯(lián)性在階層式資料庫(kù)模型可以重複記錄型態(tài)，如下圖所示：,3-2-2 階層式資料庫(kù)模型,,「虛擬記錄型態(tài)」（Virtual Record Type）的記錄只是一個(gè)指標(biāo)，指向其他記錄型態(tài)的記錄，如下圖所示：,3-2-2 階層式資料庫(kù)模型,「物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型」（Object-Oriented Database Model）是在物件導(dǎo)向程式語(yǔ)言新增資料庫(kù)功能，換句話說(shuō)，就是使用物件導(dǎo)向方式來(lái)模擬關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)的功能。物

14、件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型的主要目的是統(tǒng)一應(yīng)用程式和資料庫(kù)開(kāi)發(fā)的資料模型和語(yǔ)言環(huán)境，物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型讓程式設(shè)計(jì)和資料庫(kù)統(tǒng)一使用物件導(dǎo)向方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,,,物件是資料與相關(guān)處理資料的程序和函數(shù)結(jié)合在一起的組合體，資料就是變數(shù)，程序和函數(shù)，其中程序與函數(shù)稱為方法，如下圖所示：,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,狀態(tài)（State）：物件所有「屬性」的狀態(tài)值，屬性是用來(lái)儲(chǔ)存物件的狀態(tài)，可以簡(jiǎn)單的只是一個(gè)布林值變數(shù)，

15、也可能是另一個(gè)物件，例如：車子的車型、排氣量等屬性。行為（Behavior）：行為是物件可見(jiàn)部分提供的服務(wù)，也就是塑模所抽象化的操作，可以作什麼事，使用方法來(lái)實(shí)作行為，例如：車子可以發(fā)動(dòng)、停車、加速和換擋等。識(shí)別字（Identity）：識(shí)別字是用來(lái)識(shí)別不同的物件，每一個(gè)物件都擁有獨(dú)一無(wú)二的識(shí)別字。,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,類別是一種分類，將擁有相同特性的物件集合歸類在同一類別，在前面我們建立摸擬各種車輛的Car、Car1、

16、Car2、Car3…等物件，各物件擁有相同屬性和行為，只是狀態(tài)不同。簡(jiǎn)單的說(shuō)，這些物件屬於同一類，反過(guò)來(lái)看，我們可以建立一個(gè)範(fàn)本來(lái)建立這些物件，如同工廠依照藍(lán)圖製造車輛，這個(gè)範(fàn)本就是類別，屬於同一類別的物件即該類別的「實(shí)例」（Instance）。,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,繼承（Inheritance）是物件導(dǎo)向程式設(shè)計(jì)的重要觀念，繼承是宣告的類別繼承現(xiàn)存類別的部分或全部的成員資料和方法、新增額外的成員資料和方法或覆寫和隱藏繼

17、承類別的方法或資料。,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,,,類別的繼承關(guān)係可以建立「類別架構(gòu)」（Class Hierarchy），如下圖所示：,3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,物件導(dǎo)向式資料庫(kù)（Object-oriented Database）使用物件導(dǎo)向式資料模型，以物件導(dǎo)向程式語(yǔ)言定義資料庫(kù)的結(jié)構(gòu)，以Java語(yǔ)言來(lái)說(shuō)就是類別（Class），一個(gè)類別相當(dāng)於關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)的一個(gè)關(guān)聯(lián)表，例如：使用Java語(yǔ)言定義Book類別，如下所示：

18、class Book { public String b_no; public String title; public float price; public Author getAuthor() { …… } public Publisher getPublisher() { …… }},3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,,物件導(dǎo)向式資料庫(kù)是物件導(dǎo)向程式設(shè)計(jì)和資料庫(kù)技術(shù)的聯(lián)姻，如下圖所示：,

19、3-2-3 物件導(dǎo)向式資料庫(kù)模型,「物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型」（Object-relational Database Model）是一種結(jié)合物件導(dǎo)向式和關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型，擴(kuò)充關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型的功能，所以其基本的觀念仍然是關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型，只是新增結(jié)構(gòu)化屬性，能夠自行定義資料型態(tài)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（International Standards Organization, ISO）在新版的標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)言新增物件關(guān)聯(lián)式模型的觀念，稱為SQL 99

20、或SQL 3，在SQL:99新增物件觀念，可以擴(kuò)充資料型態(tài)儲(chǔ)存複雜的資料，但是仍相容於關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)。,3-2-4 物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型,,物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型支援「巢狀關(guān)聯(lián)表」（Nested Relations），也就是說(shuō)，資料型態(tài)不只可以使用關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)的基本型態(tài)，還可以使用自訂型態(tài)的物件，相當(dāng)於是另一個(gè)關(guān)聯(lián)表。例如：在Authors關(guān)聯(lián)表新增名為address的新型態(tài)，如下圖所示：,3-2-4 物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型,,物件關(guān)聯(lián)式資料

21、庫(kù)的關(guān)聯(lián)表和巢狀關(guān)聯(lián)表，如下圖所示：,3-2-4 物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)模型,資料庫(kù)系統(tǒng)以使用者人數(shù)來(lái)區(qū)分：?jiǎn)稳耸褂枚嗳耸褂觅Y料庫(kù)系統(tǒng)以使用範(fàn)圍（Scope）區(qū)分：桌上型（Desktop）工作群組（Workgroup）企業(yè)級(jí)（Enterprise）資料庫(kù)系統(tǒng)以位置來(lái)區(qū)分，資料庫(kù)系統(tǒng)的資料處理可能位在同一臺(tái)主機(jī)或網(wǎng)路上的其他主機(jī)：集中式資料處理（Centralized Data Processing）分散式資料處理（Distr

22、ibuted Data Processing）,3-3 資料庫(kù)系統(tǒng)的種類,如果資料庫(kù)系統(tǒng)使用前述的資料庫(kù)模型來(lái)區(qū)分，資料庫(kù)系統(tǒng)可以依使用的資料庫(kù)模型進(jìn)行分類，如下所示：網(wǎng)路式資料庫(kù)系統(tǒng)。階層式資料庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)系統(tǒng)。物件導(dǎo)向式資料庫(kù)系統(tǒng)。物件關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)系統(tǒng)。,3-3 資料庫(kù)系統(tǒng)的種類,「架構(gòu)」（Architecture）這個(gè)名詞可以指單獨(dú)一臺(tái)電腦設(shè)計(jì)，不過(guò)對(duì)於企業(yè)組織來(lái)說(shuō)，通常是指整個(gè)公司組織電腦系統(tǒng)的配置，包含實(shí)際使

23、用的電腦硬體種類、網(wǎng)路、配置的位置和使用的電腦運(yùn)算方式。資料庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)可以分成兩種處理架構(gòu)，如下所示：集中式處理架構(gòu)（Centralized Processing Architectures）。分散式處理架構(gòu)（Distributed Processing Architectures）。,3-4 架構(gòu)的基礎(chǔ),在早期大型主機(jī)（Mainframe）時(shí)代，電腦系統(tǒng)主要是使用IBM公司開(kāi)發(fā)的「系統(tǒng)網(wǎng)路架構(gòu)」（Systems Network

24、Architecture, SNA），這種架構(gòu)屬於集中式處理架構(gòu)，擁有一臺(tái)大型主機(jī)，使用多個(gè)終端機(jī)與主機(jī)溝通。以資料庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，資料庫(kù)管理系統(tǒng)和作業(yè)系統(tǒng)都在同一臺(tái)電腦執(zhí)行，使用者透過(guò)終端機(jī)將資訊送到主機(jī)，例如：資料庫(kù)查詢指令，然後從主機(jī)取得回應(yīng)結(jié)果，在終端機(jī)顯示的結(jié)果是由主機(jī)產(chǎn)生的資料，終端機(jī)只負(fù)責(zé)顯示取得的資料。,3-5 集中式處理架構(gòu),,3-5 集中式處理架構(gòu),資料庫(kù)系統(tǒng)分成使用者的前臺(tái)（Frontends）和資料庫(kù)的後臺(tái)（Bac

25、kends），分別分散執(zhí)行所需的工作，如下所示：前臺(tái)（Frontend）：使用者執(zhí)行的應(yīng)用程式，用來(lái)執(zhí)行資料庫(kù)查詢等資料處理，然後顯示執(zhí)行的結(jié)果。後臺(tái)（Backend）：執(zhí)行資料處理的資料庫(kù)管理系統(tǒng)。,3-6 分散式處理架構(gòu)-前後臺(tái),,3-6 分散式處理架構(gòu)-前後臺(tái)圖例,「檔案分享架構(gòu)」並不是一種主從架構(gòu)，它是主從架構(gòu)的前身，早期個(gè)人電腦網(wǎng)路都是採(cǎi)用檔案分享架構(gòu)，主機(jī)扮演的角色單純只是「檔案伺服器」（File Server）?？蛻?/p>

26、端向檔案伺服器請(qǐng)求資料檔案，然後將檔案下載到客戶端，然後在客戶端電腦啟動(dòng)資料庫(kù)管理系統(tǒng)執(zhí)行資料處理，真正執(zhí)行資料處理是在客戶端的個(gè)人電腦或工作站，檔案伺服器只是儲(chǔ)存和管理檔案，稱為「檔案伺服器模型」。,3-6-1 檔案分享架構(gòu),主從架構(gòu)的電腦本身並沒(méi)有分別，只是扮演不同的角色，分為伺服端（Server）和客戶端（Client），如下所示：伺服端（Server）：在主從架構(gòu)中扮演提供服務(wù)（Service）的提供者（Provider）角色

27、。客戶端（Client）：在主從架構(gòu)中的角色是提出服務(wù)請(qǐng)求（Request）的請(qǐng)求者（Requester）。,3-6-2 主從架構(gòu)的基礎(chǔ),,3-6-2 主從架構(gòu)的基礎(chǔ),標(biāo)準(zhǔn)主從架構(gòu)是二層式主從架構(gòu)（Two-Tier Client/Server Architecture）。二層式主從架構(gòu)可以分成兩部分，如下：展示層（Presentation Tier）：與使用者互動(dòng)的使用介面，這是實(shí)際使用者看到的應(yīng)用程式，同時(shí)負(fù)責(zé)商業(yè)邏輯（Busi

28、ness Logic）和資料處理邏輯（Data Processing Logic）。資料層（Data Tier）：負(fù)責(zé)資料的儲(chǔ)存，以資料庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就是管理資料庫(kù)的資料庫(kù)管理系統(tǒng)。,3-6-3 二層式主從架構(gòu),,3-6-3 二層式主從架構(gòu),缺點(diǎn)更改商業(yè)和資料處理邏輯就需要重新修改、編譯和安裝展示層應(yīng)用程式。二層式主從架構(gòu)只傳遞回應(yīng)資料，但是真正的資料處理是在展示層應(yīng)用程式，所需的資料仍然需要從資料層傳送到展示層，增加區(qū)域網(wǎng)路負(fù)載。

29、在從端的每一個(gè)展示層應(yīng)用程式都需要獨(dú)立的資料庫(kù)連結(jié)，並且保持連線狀態(tài)，而區(qū)域網(wǎng)路最多只能支援大約100人同時(shí)建立資料庫(kù)連結(jié)。客戶端應(yīng)用程式的程式碼是使用特定資料庫(kù)管理系統(tǒng)的函式庫(kù)，如果資料庫(kù)管理系統(tǒng)更改時(shí)，展示層應(yīng)用程式的程式碼也須修改。,3-6-3 二層式主從架構(gòu),擴(kuò)充二層式主從架構(gòu)，在之間新增一層「商業(yè)邏輯層」（Business Logic Tier），就成為「三層式主從架構(gòu)」（Three-Tier Client/Server

30、Architecture），將二層式主從架構(gòu)展示層的資料處理和商業(yè)邏輯功能獨(dú)立成「應(yīng)用程式伺服器」（Application Server）。應(yīng)用程式伺服器（Application Server）如同餐廳中超高效率的服務(wù)生，從展示層的前臺(tái)取得點(diǎn)選的套餐，將它送到後臺(tái)的資料庫(kù)伺服器取得所需的各種餐點(diǎn)，在處理後，送到前臺(tái)的是一套完整組合的套餐。,3-6-4 三層式主從架構(gòu),,3-6-4 三層式主從架構(gòu)-圖例,優(yōu)點(diǎn)清楚切割使用介面的展示層和

31、商業(yè)邏輯層的資料處理與商業(yè)邏輯，如此可以重複使用資料處理和商業(yè)邏輯的現(xiàn)成軟體元件，加速應(yīng)用程式的開(kāi)發(fā)。集中管理和維護(hù)商業(yè)邏輯，如有更改，只需更改商業(yè)邏輯層的應(yīng)用程式伺服器，而不用更改展示層的應(yīng)用程式。更改資料層的資料庫(kù)管理系統(tǒng)，同樣不會(huì)影響展示層的應(yīng)用程式。商業(yè)邏輯層和資料層的實(shí)際架構(gòu)可以位在同一臺(tái)電腦伺服器，或是不同電腦使用高速網(wǎng)路連接，如此可以解決網(wǎng)路資料傳遞的頻寬問(wèn)題。,3-6-4 三層式主從架構(gòu),多層架構(gòu)（N-Tier A

32、rchitecture）是將三層式主從架構(gòu)進(jìn)行再次的擴(kuò)充，N表示分割成3、4或5等層，需視資料庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)的需求來(lái)進(jìn)行分割。多層架構(gòu)是將三層式架構(gòu)的商業(yè)邏輯層架構(gòu)再次分割成獨(dú)立軟體元件的多個(gè)應(yīng)用程式伺服器，事實(shí)上，三層式架構(gòu)可視為一種最基本的多層架構(gòu)。,3-6-5 多層架構(gòu),,3-6-5 多層架構(gòu)-網(wǎng)頁(yè)資料庫(kù)圖例,「中介軟體」（Middleware）是一種軟體用來(lái)整合不同應(yīng)用程式，以便各應(yīng)用程式可以使用標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行連結(jié)和資料的交換。中

33、介軟體可以隱藏背後實(shí)際執(zhí)行的應(yīng)用程式，只需透過(guò)中介軟體就可以進(jìn)行與其他應(yīng)用程式的通訊和資料交換。,3-7 中介軟體,在資料庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)，中介軟體在二層式主從架構(gòu)是連接前臺(tái)和後臺(tái)的軟體程式，在三層式主從架構(gòu)是用來(lái)連接商業(yè)邏輯層和資料層的資料庫(kù)管理系統(tǒng)。中介軟體的主要的目的是簡(jiǎn)化資料庫(kù)應(yīng)用程式的開(kāi)發(fā)，因?yàn)橘Y料庫(kù)管理系統(tǒng)的種類繁多且支援多種作業(yè)系統(tǒng)，各家廠商都擁有專屬函式庫(kù)呼叫來(lái)進(jìn)行通訊和資料交換。,3-7-1 資料庫(kù)系統(tǒng)的中介軟體,,3-7

34、-1 資料庫(kù)系統(tǒng)的中介軟體優(yōu)點(diǎn),微軟主導(dǎo)的資料庫(kù)中介軟體有兩種：ODBC。OLE DB。OLE DB和ODBC的主要差異是OLE DB資料來(lái)源並不限於關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)，它也可以使用在非關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)、試算表或文字檔案等其他資料來(lái)源。,3-7-2 微軟的中介軟體-說(shuō)明,微軟主導(dǎo)的資料庫(kù)中介軟體稱為「ODBC」，ODBC提供標(biāo)準(zhǔn)方式存取關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)伺服器的資料，程式使用「ODBC API」呼叫來(lái)建立所需的應(yīng)用程式，ODBC架構(gòu)主要分成兩個(gè)部

35、分：ODBC驅(qū)動(dòng)程式管理員（ODBC Driver Manager）：管理ODBC支援的各種驅(qū)動(dòng)程式，以便使用正確的ODBC驅(qū)動(dòng)程式來(lái)轉(zhuǎn)換ODBC API呼叫。ODBC驅(qū)動(dòng)程式（ODBC Driver）：各種資料庫(kù)管理系統(tǒng)支援的驅(qū)動(dòng)程式，可以將ODBC API呼叫轉(zhuǎn)換成專屬資料庫(kù)管理系統(tǒng)的原生API呼叫。,3-7-2 微軟的中介軟體-ODBC,,3-7-2 微軟的中介軟體-ODBC(圖例),OLE DB（也寫成OLE-DB或OLED

36、B）是一種微軟開(kāi)發(fā)的資料庫(kù)存取介面API，它是繼ODBC後，微軟另一種開(kāi)放規(guī)格的資料存取介面。OLE DB是使用COM（Component Object Model）元件來(lái)實(shí)作存取介面，可以使用一致行為來(lái)存取不同資料來(lái)源的資料，支援關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)、非關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)的物件導(dǎo)向資料庫(kù)、文字檔、電子郵件、目錄服務(wù)、試算表和商業(yè)物件等不同來(lái)源的資料。,3-7-2 微軟的中介軟體-OLE DB,,3-7-2 微軟的中介軟體-OLE DB,昇陽(yáng)公司提

37、出的資料庫(kù)中介軟體是「JDBC」是一種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的Java程式介面，可以讓Java程式連結(jié)資料庫(kù)管理系統(tǒng)。以Java程式語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)實(shí)作JDBC驅(qū)動(dòng)程式介面的類別，即JDBC API，JDBC驅(qū)動(dòng)程式介面主要分為兩類：透過(guò)其他中介軟體作為另一種中介軟體的橋樑。JDBC驅(qū)動(dòng)程式介面可以直接連接資料庫(kù)管理系統(tǒng)。,3-7-3 昇陽(yáng)的JDBC,,3-7-3 昇陽(yáng)的JDBC-圖例,若資料庫(kù)伺服器只有一個(gè)，資料庫(kù)的資料是集中儲(chǔ)存在一個(gè)地方

38、，稱為「集中式資料庫(kù)系統(tǒng)」。集中式資料庫(kù)系統(tǒng)雖然方便資料管理，但風(fēng)險(xiǎn)高、易受網(wǎng)路流量影響傳輸速度且主機(jī)負(fù)荷量大。分散式資料庫(kù)系統(tǒng)：將資料依特性分散儲(chǔ)存在以網(wǎng)路的連接的資料庫(kù)伺服器上,3-8 分散式資料庫(kù)系統(tǒng),,3-8 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)-圖例,「分散式資料庫(kù)」（Distributed Database, DDB）：指資料在邏輯上屬於同一個(gè)資料庫(kù)系統(tǒng)，不過(guò)事實(shí)上，實(shí)際的資料是分散儲(chǔ)存在以網(wǎng)路連接的不同資料庫(kù)伺服器上。「分散式資料庫(kù)管理

39、系統(tǒng)」：管理分散式資料庫(kù)的軟體，提供資料的分散儲(chǔ)存，但是使用者並不會(huì)認(rèn)為它是在存取分散儲(chǔ)存的資料，對(duì)於使用者來(lái)說(shuō)，仍然是一個(gè)完整的資料庫(kù)，如此稱為「透通性」（Transparent）。,3-8-1 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ),最基本的分散式資料庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)是使用主從架構(gòu)，它是由多個(gè)站（Sites）或稱為點(diǎn)（Nodes）所組成，使用通訊網(wǎng)路（Communication Network）連接，可以使用區(qū)域網(wǎng)路（Local Area Network

40、）或廣域網(wǎng)路（Wide Area Network）。分散式資料庫(kù)系統(tǒng)分成1~N個(gè)站，有些站的角色是客戶端（從端），有些站是伺服器（主端），有些站同時(shí)擁有客戶和伺服器，資料庫(kù)分散置於擁有伺服器的各站。,3-8-1 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ),,3-8-1 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ),3-8-1 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ),分散式資料庫(kù)系統(tǒng)分成1~N個(gè)站，有些站的角色是客戶端，有些站是伺服器，有些兩者兼具，資料庫(kù)分散於擁有伺服器的各站分散式資料庫(kù)系

41、統(tǒng)主要在客戶端軟體處理分散功能，所以客戶端需要產(chǎn)生多站查詢和交易管理的執(zhí)行計(jì)畫,優(yōu)點(diǎn)增加資料庫(kù)系統(tǒng)的執(zhí)行效能：在最近的地方就可以取得所需的資料。提高可靠性和可用性：就算有些伺服器當(dāng)機(jī)或出現(xiàn)網(wǎng)路問(wèn)題，分散式資料庫(kù)系統(tǒng)仍然擁有足夠的妥善率，不會(huì)影響整個(gè)資料庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)作。更多的彈性和擴(kuò)充性：因?yàn)橘Y料是分散儲(chǔ)存在多臺(tái)伺服器，不論擴(kuò)充與重新配置資料庫(kù)伺服器的彈性都比較高。分享與區(qū)域自主性：資料庫(kù)伺服器的資料可以分享，也可以只讓區(qū)域的使用者

42、存取。,3-8-2 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)系統(tǒng)複雜：資料是分散儲(chǔ)存在各地的伺服器，所以分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的複雜度相當(dāng)高。成本高昂：相關(guān)應(yīng)用程式的開(kāi)發(fā)成本隨著分散程度而提高。維護(hù)不易：分散式資料庫(kù)系統(tǒng)維護(hù)不易，容易產(chǎn)生資料安全與整合問(wèn)題。缺乏標(biāo)準(zhǔn)：目前並沒(méi)有分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的官方標(biāo)準(zhǔn)。,3-8-2 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),同質(zhì)分散式資料庫(kù)系統(tǒng)（Homogeneous Distributed Database System）

43、指所有資料庫(kù)伺服器都採(cǎi)用相同的資料庫(kù)管理系統(tǒng)，使用相同的資料庫(kù)模型和資料操作方式。異質(zhì)分散式資料庫(kù)系統(tǒng)（Heterogeneous Distributed Database System）指資料庫(kù)伺服器使用不同的資料庫(kù)管理系統(tǒng)，例如：同時(shí)使用SQL Server和Oracle，此時(shí)需要考量不同資料庫(kù)管理系統(tǒng)和不同格式資料間的整合問(wèn)題。,3-8-3 分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的種類,「資料分割」（Data Fragmentation）是分割資

44、料庫(kù)的資料成為一個(gè)個(gè)片斷（Fragment），以便將各片斷分散儲(chǔ)存在其他資料庫(kù)伺服器，其中每一個(gè)片斷是資料庫(kù)的一個(gè)較小的邏輯單位。以分散式關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)為例，各資料庫(kù)只會(huì)儲(chǔ)存關(guān)聯(lián)表的部分片斷，其分割方式有水平方向的水平分割和垂直方向的垂直分割。,3-8-4 資料分割-說(shuō)明,,水平分割（Horizontal Fragmentation）以關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)為例，就是將關(guān)聯(lián)表以值組的列為分割單位，分割成更小的邏輯單位。,3-8-4 資料分割-水

45、平分割,,垂直分割（Vertical Fragmentation）以關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)為例，就是將關(guān)聯(lián)表以屬性的欄為分割單位，分割成更小的邏輯單位。,3-8-4 資料分割-垂直分割,「資料複寫」（Data Replication）是分散式資料庫(kù)系統(tǒng)的重要特點(diǎn)，複寫是建立資料庫(kù)的備份，其中原始資料庫(kù)稱為主資料庫(kù)（Master），複寫的資料庫(kù)稱為拷貝資料庫(kù)（Replica），在主資料庫(kù)和拷貝資料庫(kù)之間需要定時(shí)進(jìn)行同步更新。在分散式資料庫(kù)系統(tǒng)使