通信工程师培训互联网技术数据库系统结构

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8.1.3 数据库系统结构

考察数据库系统的结构可以有多种不同的层次或不同的角度。

从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构。这是数据库管理系统内部的系统结构。

从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为集中式结构、分布式结构、客户机/服务器结构和并行结构。这是数据库系统外部的体系结构。

下面介绍数据库系统的模式结构。

1.数据库系统朴式的概念

在数据模型中有“型”（Type)和“值”（Value)的概念。型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体陚值。例如，学生记录定义为（学号，姓名，性别，系别，年龄，箱贯）这样的记录型，而（900201,李四，男，计算机，22，江苏）则是该记录型的一个记录值。

模式（Schema)是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例（Instance)。同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是相对变动的，因为数据库中的数据是在不断更新的。模式反映的是数据的结构及其联系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。

虽然实际的数据库管理系统产品种类很多，它们支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但它们在体系结构上通常都具有相同的特征，即采用三级模式结构并提供两级映象功能。

2.数据库系统的三级模式结构

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成。

(1)模式（Schema)

模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述.是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，也与具体的应用程序，与所使用的应用开发工具及高级程序设计语言（如C,COBOL,FORTRAN)无关。

模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。数据库模式以某一种数据模型为基础，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。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，如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，而且要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。

DBMS提供模式描述语言（模式DDL)来严格地定义模式。

(2)外模式(ExternalSchema)

外模式也称子模式（Subschema)或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）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。

外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。由于它是各个用户的数据视图，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方面存在差异，则其外模式描述就是不同的。即使对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同。另一方面，同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。

外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。

DBMS提供子模式描述语言（子模式DDL)来严格地定义子模式。

(3)内模式（InternalSchema)

内模式也称存储模式（StorageSchema),-个数据库只有一个内模式。它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式。例如，记录的存储方式是顺序存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储：索引按照什么方式组织：数据是否压缩存储、加密：数据的存储记录结构有何规定等。

DBMS提供内模式描述语言（内模式DDL,或者存储模式DDL)来严格地定义内模式。

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