数据库技术发展历程与现状剖析

# 数据库技术发展历程与现状剖析 ## 一、早期数据库技术的诞生 在早期，存储设备的容量极为有限，例如 1.44 兆字节的软盘在当时比许多磁盘的容量都大，而且内存价格昂贵。1969 年，用于处理工资单的计算机仅拥有 32,000 字节的内存，而如今用于编写相关历史记录的计算机则配备了 16GB 的内存。 当时，数据集成处理是一个重要且极具挑战性的问题。以保险公司为例，他们希望将客户账户数据与客户索赔数据关联起来，但账户数据存储在一个磁带上，索赔数据存储在另一个磁带上，要处理索赔，就必须以某种方式将这两个磁带上的数据进行集成。 这种对数据集成的需求推动了第一代数据库技术的发展。到 1973 年，出现了几款商业数据库管理系统（DBMS）产品，并在 20 世纪 70 年代中期开始投入使用。早期的 DBMS 产品在数据关系的构建方式上存在差异，主要有以下两种： 1. **DL/I 方法**：使用层次结构或树来表示关系。由 IBM 开发并授权的 IMS 就是基于这种模型，它在许多组织，尤其是大型制造商中取得了成功，至今仍在有限范围内使用。 2. **网络数据结构方法**：CODASYL 委员会赞助的数据库任务组（DBTG）开发了一种标准数据模型——CODASYL DBTG 模型。尽管该模型过于复杂，但还是基于它开发出了几款成功的 DBMS 产品，其中最成功的是 IDMS，其供应商 Cullinane 公司是第一家在纽约证券交易所上市的软件公司，不过如今已没有 IDMS 数据库在使用。 ## 二、关系模型的崛起 1970 年，当时鲜为人知的 IBM 工程师 Edgar Frank Codd 发表了一篇论文，他将关系代数的数学概念应用于“共享数据库”问题，由此诞生了数据库的关系模型，所有关系数据库 DBMS 产品均基于此模型构建。 起初，Codd 的工作被认为过于理论化，不适合实际应用。从业者认为它速度太慢且需要大量存储，在商业领域毫无用处。然而，随着时间的推移，关系模型和关系数据库 DBMS 产品逐渐被公认为创建和管理数据库的最佳方式。 以下是关系模型发展过程中的一些重要事件： |时间|事件| | ---- | ---- | |1977 年|相关资料中出现了关于关系模型的章节，Codd 本人对其进行了审阅。多年后，个人计算机 dBase 系列产品的开发者 Wayne Ratliff 表示，他在阅读该章节时获得了开发 dBase 的灵感。| |20 世纪 80 年代|关系模型逐渐占据主导地位。IBM 开发了基于关系模型的 DB2 及其变体，至今仍广受欢迎。同时，其他公司也开始关注关系模型，到 1980 年，又有几款关系 DBMS 产品发布，其中最突出的是 Oracle 公司的 Oracle Database。该产品最初仅名为 Oracle，后来为了与其他产品区分而更名为 Oracle Database。它能够在几乎任何计算机和操作系统上运行，并且拥有优雅高效的内部设计，凭借出色的设计以及强大的销售和营销能力，成为了 DBMS 市场的佼佼者。| |20 世纪 80 年代初|随着个人计算机的普及，针对个人计算机的 DBMS 产品也应运而生。开发者们看到了关系模型的优势，并围绕它开发产品。早期最成功的产品是 dBase，而 R:base 是第一个在 PC 上实现真正关系代数和其他操作的产品。后来，又为个人计算机开发了名为 Paradox 的关系 DBMS 产品，最终被 Borland 收购。| |1991 年|Microsoft 发布了 Microsoft Access，定价为 99 美元。这一价格使得其他 PC DBMS 供应商难以生存，Microsoft Access 淘汰了 R:base 和 Paradox，随后 Microsoft 收购了类似 dBase 的产品 FoxPro 并将其更名为 Microsoft Visual FoxPro，不过该产品现已停产。如今，Microsoft Access 是这场 PC DBMS 产品竞争中的主要幸存者，但其面临的主要挑战来自 Apache 软件基金会和开源软件开发社区，他们接手了 OpenOffice.org 的开发，该软件套件包含个人数据库 OpenOffice.org Base 及其衍生产品 LibreOffice。| ## 三、后关系时代的发展 ### 3.1 面向对象数据库管理系统（OODBMS）的兴衰 20 世纪 80 年代中期，面向对象编程（OOP）出现，其相对于传统结构化编程的优势很快得到认可。到 1990 年，一些供应商开发了面向对象的 DBMS 产品，旨在方便存储 OOP 对象中封装的数据。Oracle 还在其产品中添加了 OOP 结构，创建了对象 - 关系 DBMS 这种混合类型。 然而，OODBMS 并未流行起来，如今这类 DBMS 产品正在逐渐消失，主要原因有两个： 1. **数据转换成本高**：使用 OODBMS 需要将关系数据从关系格式转换为面向对象格式。当 OODBMS 出现时，组织数据库中已经以关系格式存储了数十亿字节的数据，没有公司愿意承担将这些数据库进行转换的高昂成本。 2. **缺乏明显优势**：对于大多数商业数据库处理，面向对象数据库相对于关系数据库并没有显著优势。SQL 虽然不是面向对象的，但它能够正常工作，并且有成千上万的开发者使用它编写程序。由于缺乏明显优势，只有少数组织愿意承担将数据转换为 OODBMS 格式的任务。 ### 3.2 互联网时代的数据库发展 20 世纪 90 年代中期，互联网迅速崛起，彻底改变了客户与企业之间的互动方式。早期的网站只是简单的在线宣传册，几年后，涉及查询和处理数据库的动态网站开始出现。 然而，互联网使用的超文本传输协议（HTTP）是一种无状态协议，这意味着 Web 服务器接收用户请求、处理请求后就会忘记用户和请求。而许多数据库交互是多阶段的，