1.3　数据库系统结构

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1.3.1　数据库系统模式的概念

模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，同一个模式可以有很多实例。

例如：在学生选课数据库模式中，包含学生记录、课程记录和学生选课记录，则2003年有一个学生数据库的实例，该实例包含了2003年学校中所有学生的记录（如果某校有10000个学生，则有10000个学生记录）、学校开设的所有课程的记录和所有学生选课的记录。

1.3.2　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外模式、模式和内模式三级构成，如图1-7所示。

图1-7　数据库系统的三级模式结构

一、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、所使用的应用开发工具及高级程序设计语言（如C，COBOL，FOR-TRAN）无关。

二、外模式（External Schema）

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。

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。

三、内模式（Internal Schema）

内模式也称存储模式（Storage Schema），一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。

1.3.3　数据库的二级映像功能与数据独立性

数据库系统的三级模式是对数据的3个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMS管理，使用户能逻辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像：

·外模式/模式映像

·模式/内模式映像

正是这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

一、外模式/模式映像

模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。

当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

二、模式/内模式映像

数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映像是惟一的，它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

例如，当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。