数据库系统结构详解之三级模式结构

说三级模式之前,先了解数据库系统模式的概念

模式,是对数据库逻辑结构的描述,是对型的描述,不涉及具体值。(如学生表,这张表的结构由Sno,sname等等属性构成)如下:

例子:“学生选课数据库”的模式:

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在这里介绍一下实例:

是数据库某一时刻的状态——模式的一个具体值。(一个模式在不同的时刻可以有不同的实例)

同一个模式可以有多个实例。(学生选课数据库,有两个实例。分别是13年和14年的实例)

实例随数据库中的数据的更新而变动(随着时间的变化,会有新的学年新的学生选课实例)

一、从数据库管理系统角度看

在数据库系统中,用户看到的数据和计算机从存放的数据是两回事。但二者之间是有联系的,实际上它们之间已经通过了两次变换:第一次是系统为了减少冗余,实现数据共享,把所有用户的数据进行综合,抽象成一个统一的数据视图(概念模型);第二次是为了提高存取效率,改善性能,把全局视图的数据按照物理组织的最优形式存放(物理模型)起来。

美国国家标准委员会(ANSI)所属的标准计划合要求委员会(Standards Planning and Requirements Committee,SPARC)于1975年公布了关于数据库标准的报告,提出了数据库的三级组织结构,称为SPARC分级结构,分别为内模式、模式、外模式。

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数据库的三级模式是数据库系统内部的系统结构。

1.模式

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模式也称为逻辑模式或概念模式,是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述、是对型的描述,不涉及具具体值、模式是相对稳定的,是数据库系统模式结构的中间层,既不涉及数据库存储细节和硬件环境,也不涉及具体的应用程序、所使用的应用开发工具和高级程序设计语言。

一个数据库只有一种模式。数据库模式以某种数据模型为基础,统一综合地考虑了所有用户的需求,并将这些需求有机地结合成一个逻辑整体。

模式是数据项值的框架。数据库系统的模式通常还包含访问控制、保密定义、完整性检查等方面的内容。

2.外模式

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外模式也称为子模式或用户模式,它是用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

外模式一般是模式的子集,一种模式可以由多种外模式。由于它是各个用户的数据视图,所以,如果不同的用户在应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求等各方面存在差异,则对外模式的描述就是不同的。即使是模式中的同一数据,其在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等也可以不同。另外,同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所用,但是一个应用程序只能使用一种外模式。

外模式是保证数据库安全的一种有力措施,用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据,数据库中的其他数据是不可见的。

3.内模式

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内模式也称为存储模式,它是数据库在物理存储器上具体实现的描述,是数据在数据库内部的表示方法,也是数据物理结构和存储方式的描述。一个数据库只有一种内模式。

4.模式之间的映射

数据库系统的三级模式是数据库在三个级别上的抽象,把数据的具体组织留给数据库管理系统,用户就能够逻辑地处理数据,而不必关心数据在计算机中的具体表示方式和存储方式。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换,数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映射:

(1)外模式/模式之间的映射

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(2)模式/内模式之间的映射

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二、从构件角度看,数据库系统由硬件、软件等部分组成

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三、从最总用户的角度来看

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--数据库服务器

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