数据库系统的结构
从数据库应用开发人员角度看
数据库系统采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构
从数据库最终用户角度看
数据库系统的结构有：
- 单用户结构
- 主从式结构
- 分布式结构
- 客户-服务器
- 浏览器-应用服务器/数据库服务器
数据库系统模式的概念
模式（Schema）
- 是对数据库逻辑结构和特征的描述
- 是型的描述，不涉及具体值
- 模式是相对稳定的
实例（Instance）
- 数据库某一时刻的状态–模式的一个具体值
- 同一个模式可以有很多实例
- 实例随数据库中的数据的更新而变动
数据库系统的三级模式结构
模式（Schema）
模式（也称逻辑模式）
- 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
- 所有用户的公共数据视图
一般，某个应用的数据库有一个模式
模式是数据库系统模式结构的中心
- 与数据的物理存储细节和硬件环境无关
- 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
定义模式
-
DDL定义数据的逻辑结构，以某种数据模型为基础
数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等
-
定义数据之间的联系
-
定义与数据有关的安全性、完整性要求
外模式（External Schema）
外模式（也称子模式或用户模式）
数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示
外模式与模式的关系
-
外模式通常是模式的子集、一个模式可以有多个外模式
反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求
-
对模式中某一数据，在不同的外模式中结构、类型、长度、保密级别等都可以不同
外模式与应用的关系
- 一个外模式可以为多个应用系统所使用，一个应用程序只能使用一个外模式
外模式的用途
- 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，简化用户视图
- 保证数据库安全性的一个有力措施
内模式（Internal Schema）
内模式（也称存储模式）
- 是数据物理结构和存储方式的描述
- 是数据在数据库内部的表示方法
- 记录的存储方式
- 索引的组织方式
- 数据是否压缩存储
- 数据是否加密
- 数据存储记录结构的规定-如定长/变长，记录是否可以跨页存放等
一个数据库只有一个内模式
数据库的二级映像（mapping）功能与数据独立性
三级模式是对数据的三个抽象级别
数据库管理系统内部提供二级映像
- 外模式/模式映像
- 模式/内模式映像
三个抽象层次的联系和转换
外模式/模式映像
对每一个外模式，有一个外模式/模式映像
定义外模式与模式之间的对应关系
映像定义通常包含在各外模式的描述中
保证数据的逻辑独立性
- 当模式改变时，数据库管理员对外模式/模式映像作相应改变，使外模式保持不变
- 应用程序是依据数据的外模式编写的，应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性
模式/内模式映像
定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系
如：说明某个逻辑记录对应何种存储结构
数据库中模式/内模式映像是唯一的
该映像定义通常包含在模式描述中
保证数据的物理独立性
- 当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式/内模式映像，使模式保持不变
- 模式不变，则应用程序不变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性
数据库的二级映像功能与数据独立性
保证了应用程序的稳定性
除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改
从程序为中心–发展为以数据为中心
具有了数据与程序之间的独立性，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去
数据的存取由数据库管理系统管理
- 简化了应用程序的编写
- 大大减少了应用程序的维护和修改