河北化工医药职业技术学院数据库技术在信息时代的应用.docx
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河北化工医药职业技术学院数据库技术在信息时代的应用
班级
学号
河北化工医药职业技术学院
毕业论文
数据库技术在信息时代的应用
姓名
专业
指导教师
河北化工医药职业技术学院信息工程系
二〇一七年十二月
目录
第一章多媒体数据库3
1.1功能层次3
1.2体系结构3
1.3研究途径3
1.4特点4
1.5功能4
第二章移动数据库5
2.1移动数据库概述5
2.2移动数据库的体系结构5
2.3移动数据库的关键技术6
2.4移动数据库管理系统的特征6
2.5移动数据库的研究目标与意义7
第三章空间数据库9
3.1空间数据库的特点9
3.2空间数据库的设计9
第四章信息检索系统13
4.1发展13
4.2目标14
4.3结构14
第五章分布式信息检索15
5.1信息检索技术发展历程15
5.2信息检索基本技术15
第一章多媒体数据库
1.1功能层次
（1）物理层：
是多媒体数据库的物理存储描述，即形式描述多媒体数据在计算机的物理存储设备上是如何存放的。
对多媒体数据库而言，实际的数据允许分散在不同的数据库中。
例如，多媒体的人事档案管理中，某人的声音和照片可能保存在声音数据库和图像数据库中，他的其他的人事记录可能保存在关系数据库中。
（2）概念层：
表示的是现实世界的抽象结构，是对现实世界事物对象的描述。
多媒体应用开发人员通过该层提供的数据库语言可以对存储在多媒体数据库中的各种多媒体数据进行统一的管理。
概念层由一组概念对象构成。
概念对象涉及的对象可能来自几个数据库。
例如，人是由人事记录、照片等描述，它们可能分别来自一般的关系数据库和图像数据库。
在概念层上，模式必须按照几个数据库的概念模式来定义。
（3）表现层：
可以分为视图层和用户层。
用户层是多媒体数据库的外部表现形式，即用户可见到的表格、图形、画面和播放的声音等。
用户层可由专门的多媒体布局规格说明语言来描述，并向用户提供使用接口。
多媒体数据管理系统的表现模式在多媒体数据库系统的研究中是一个需要重视的问题。
由于各种非格式化数据的表现形式各不相同，同时它们之间存在一定的关联性，所以表现层在多媒体数据库系统中较之它在传统数据。
1.2体系结构
（1）联邦型结构
对多媒体数据的管理是分开进行的，每一种媒体数据库的设计也不必考虑与其他媒体的匹配和协调。
（2）集中统一型结构
只存在一个单一的多媒体数据库和单一的多媒体数据库管理系统。
各种媒体被统一地建模，对各种媒体的管理与操纵被集中到一个数据库管理系统之中，各种用户的需求被统一到一个多媒体用户接口上，多媒体的查询检索结果可以统一地表现。
（3）客户/服务型结构
各种单媒体数据仍然相对独立，系统将每一种媒体的管理体制与操纵各用一个服务器来实现，这种体系结构也很容易扩展到网络环境下工作。
[2]
1.3研究途径
多媒体数据库的研究途径很多，常用的有以下5种方式。
（1）完善面向对象数据库，使之适合多媒体数据处理，以便逐步为用户接受。
（2）在已有的关系数据库中建立多媒体MIS及GIS。
（3）对关系数据库进行简单扩充，使之具有最简单的多媒体功能，如Oracle、Sybase等，都扩展了长字段类型，可达2GB空间，存放各种多媒体数据。
但这种扩充仅将多媒体数据以字符形式存储，并未解决多媒体信息的检索及处理问题。
（4）关系数据库的理论与技术和面向对象数据库的理论与技术结合起来，一方面利用关系数据库已有的成熟技术可以快速而经济地实现；另一方面将面向对象数据库的部分技术扩展到关系数据库中，使之具有面向对象数据库的一些基本功能。
（5）引进超媒体机制。
1.4特点
多媒体数据与传统数据库数据有显著的不同，多媒体数据库有以下特点。
①数据量巨大且媒体之间量的差异十分明显，而使得数据在库中的组织方法和存储方法复杂。
②媒体种类的繁多使得数据处理变得非常复杂。
前边介绍了4种多媒体数据，而实际上，在具体实现时，常常根据系统定义、标准转换而演变成几十种媒体形式。
③多媒体不仅改变了数据库的接口，使其声、图、文并茂，而且也改变了数据库的操纵形式，其中最重要的是查询机制和查询方法。
媒体的复合、分散、时序性质及其形象化的特点，使得查询不再只是通过字符查询，查询的结果也不仅是一张表，而是多媒体的一组“表现”。
接口的多媒体化将对查询提出更复杂、更友好的设计要求。
1.5功能
（1）多媒体数据库系统必须能表达和处理各种媒体的数据。
（2）多媒体数据库系统必须能反映和管理各种媒体数据的特征，或各种媒体数据之间的时间和空间的关联。
（3）对于多媒体数据的查询应该是基于内容的，但内容应当事先被描述。
（4）多媒体数据库系统应该具有开放性，提供应用程序接口以及提供独立于外设和格式的接口。
（5）多媒体数据库系统的数据操作功能，除了提供对无格式数据的查询搜索功能外，还应能对不同媒体提供不同的操作方法，如图形、图像的编辑处理，声音数据的剪辑等。
（6）多媒体数据库系统的网络功能。
由于多媒体应用一般以网络为中心，应解决分布在网络上的多媒体数据库中数据的定义、存储、操作等问题，并对数据的一致性、安全性进行管理。
（7多媒体数据库应提供供处理长事和版本控制的能力。
第二章移动数据库
2.1移动数据库概述
移动数据库作为分布式数据库的延伸和扩展，拥有分布式数据库的诸多优点和独特的特性，能够满足未来人们访问信息的要求，具有广泛的应用前景。
移动数据库的概念
移动数据库是能够支持移动式计算环境的数据库，其数据在物理上分散而逻辑上集中。
它涉及到数据库技术，分布式计算技术，移动通信技术等多个学科，与传统的数据库相比，移动数据库具有移动性，位置相关性，频繁的断接性，网络通讯的非对称性等特征。
移动数据库系统结构与分类
典型的移动数据库原型系统结构如图所示。
移动数据库可以看作是传统数据库系统的扩展。
移动数据库系统大致分类如下：
a．移动多数据库系统。
b．移动同构数据库系统。
c．移动异构数据库系统。
d．移动异构多数据库系统。
移动数据库的体系结构
移动数据库基本上由三种类型的主机组成：
移动主机（MobileHosts），移动支持站点（MobileSupportStations）和固定主机（FixedHosts）。
固定主机就是通常含义上的计算机，他们之间通过高速固定网络进行连接，不能对移动设备进行管理。
移动支持站点具有无线通讯接口，可以和移动设备进行数据通信。
移动支持站点和固定主机之间的通信是通过固定网络进行的。
一个移动支持站点覆盖的地区区域被称为信元（Cell），在一个信元内的移动主机可以通过无线通信网络与覆盖这一区域的移动支持站点进行通讯，完成信息数据的检索。
2.2移动数据库的体系结构
移动数据库基本上由三种类型的主机组成：
移动主机（MobileHosts），移动支持站点（MobileSupportStations）和固定主机（FixedHosts）。
固定主机就是通常含义上的计算机，他们之间通过高速固定网络进行连接，不能对移动设备进行管理。
移动支持站点具有无线通讯接口，可以和移动设备进行数据通信。
移动支持站点和固定主机之间的通信是通过固定网络进行的。
一个移动支持站点覆盖的地区区域被称为信元（Cell），在一个信元内的移动主机可以通过无线通信网络与覆盖这一区域的移动支持站点进行通讯，完成信息数据的检索。
2.3移动数据库的关键技术
（1）复制和缓存技术。
移动数据库环境中，通过采用一种弱一致性服务器级复制机制，提高了响应时间。
缓存技术是通过在客户机上缓存数据服务器上的部分数据，降低客户访问数据库服务器的频率。
（2）数据广播技术。
利用从服务器到移动客户机的下行带宽远远大于从移动客户机到服务器的上行带宽的这种网络非对称性，把大多数移动用户频繁访问的数据组织起来，以周期性的广播形式提供给移动客户机。
（3）位置管理。
移动用户的位置管理主要集中在两个方面：
一是如何确定移动用户的当前位置，二是如何存储，管理和更新位置信息。
可以采用移动计算机都在自己的宿主服务器上作永久登记，当它移动到任何其它区域是，向其宿主服务器通报其当前位置。
（4）查询处理及优化。
在移动数据库环境中，由于用户的移动，频繁的断接以及用户所处网络环境的多样性，移动查询优化必须采用动态策略，以适应不断变化的画境。
（5）移动事务处理。
嵌入式移动数据库在应用中的关键
（1）数据的一致性问题。
移动数据库的一个显著特点就是移动终端之间以及与服务器之间的连接时一种弱连接，即低带宽，长延迟，不稳定和经常性断开。
为了支持用户在弱环境下对数据库的操作，现在普遍采用乐观复制方法，允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作，待网络重新连接后再与数据库服务器或其他终端交换数据修改信息，并通过冲突检测机制来协调和恢复数据的一致性。
（2）高效的事务处理。
通过采用完善的日志记录策略，事务移动过程中的用户位置属性实时更新等策略来设计和实现新的事务管理策略和算法。
（3）数据的安全性。
通过采用对移动终端进行认证，防止非法终端的欺骗性接入；对无线通信进行加密，防止数据信息泄露；对下载的数据副本加密存储，防止移动终端物理丢失后的数据泄密等手段保证数据安全。
2.4移动数据库管理系统的特征
（1）内核结构微小化。
（2）对标准的SQL支持。
（3）事务管理功能的强化。
（4）完善的数据同步机制。
（5）支持串行通信，TCP/IP通信，红外线，蓝牙等多种连接协议。
（6）完备的嵌入式数据库管理功能。
（7）支持WindowsCE，PalmOS等多种目前流行的嵌入式操作系统。
移动数据库的数据管理
（1）数据的分布和复制。
数据不均衡的分布在基站和移动单元中。
移动数据库的一个显著特点是移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接，即帝宽带、长延时、不稳定和经常性的断开，由于数据库一致性的约束，这增加了管理缓存的难度。
现在普遍采用的方法允许移动单元处理其自身的事务，对本地缓存上的数据副本进行操作。
在长时间断开连接时，缓存试图为移动单元提供最频繁访问的数据或更新的数据。
。
带网络重新连接后再与数据库服务器或其他终端交换数据修改信息，并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。
（2）事务模型。
在移动环境中，事务的容错和纠错变得棘手。
一个移动事物在几个基站上顺序执行，由于移动设备的移动性，执行过程可能会涉及多个数据集合，此时缺乏对事务执行的集中协调。
因此须对事物的传统ACID性质进行修正，并定义新事务管理策略和算法。
（3）查询处理。
了解数据的存储位置影响到查询处理的性价比分析。
由于移动单元的移动性和快速的资源变化，查询优化变得更复杂。
当查询结果返回到移动单元时，这些移动单元可能正处于移动当中，或正在穿越信元边界，但用户接收到的查询结果必须正确而完整的。
（4）回复和容错。
移动数据库环境必须解决地址错误、介质失效、事务和通信失效所导致的问题。
（5）移动数据库设计。
由于移动性以及频繁的关机，执行查询是全局名字解析问题变得复杂。
移动数据库设计必须考虑到元数据的许多管理问题。
（6）基于位置的服务。
随着客户机的移动，依赖于位置的高速缓存信息也随之失效。
此外，要频繁更新依赖于位置的查询，然后应用这些查询以更新高速缓存，也会带来问题。
（7）安全。
移动数据的安全性不如固定位置数据的安全性。
2.5移动数据库的研究目标与意义
一个理想的移动数据库系统要做到有效地支持移动计算环境中的各种数据应用，满足人们能在任意地点、任意时刻访问任意数据的需求，应当实现如下四个目标。
可用性与可伸缩性（Scalability）
在保证系统稳定性的同时，提供高可用性，并且移动客户数不受限制，能满足大规模移动用户的同时接入。
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