通信工程師培訓(xùn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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8.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

考察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以有多種不同的層次或不同的角度。

從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和并行結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)。

下面介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)。

1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)樸式的概念

在數(shù)據(jù)模型中有“型”（Type)和“值”（Value)的概念。型是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是型的一個(gè)具體陚值。例如，學(xué)生記錄定義為（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，年齡，箱貫）這樣的記錄型，而（900201,李四，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇）則是該記錄型的一個(gè)記錄值。

模式（Schema)是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及型的描述，不涉及具體的值。模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例（Instance)。同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例。模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對(duì)變動(dòng)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是在不斷更新的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的狀態(tài)。

雖然實(shí)際的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品種類很多，它們支持不同的數(shù)據(jù)模型，使用不同的數(shù)據(jù)庫語言，建立在不同的操作系統(tǒng)之上，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也各不相同，但它們在體系結(jié)構(gòu)上通常都具有相同的特征，即采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)并提供兩級(jí)映象功能。

2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由模式、外模式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。

(1)模式（Schema)

模式也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述.是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序，與所使用的應(yīng)用開發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言（如C,COBOL,FORTRAN)無關(guān)。

模式實(shí)際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯級(jí)上的視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式。數(shù)據(jù)庫模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合地考慮了所有用戶的需求，并將這些需求有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。定義模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，如數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求。

DBMS提供模式描述語言（模式DDL)來嚴(yán)格地定義模式。

(2)外模式(ExternalSchema)

外模式也稱子模式（Subschema)或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。

外模式通常是模式的子集。一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式。由于它是各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)視圖，如果不同的用戶在應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對(duì)數(shù)據(jù)保密的要求等方面存在差異，則其外模式描述就是不同的。即使對(duì)模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長度、保密級(jí)別等都可以不同。另一方面，同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式。

外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看見和訪問所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。

DBMS提供子模式描述語言（子模式DDL)來嚴(yán)格地定義子模式。

(3)內(nèi)模式（InternalSchema)

內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式（StorageSchema),-個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。例如，記錄的存儲(chǔ)方式是順序存儲(chǔ)、按照B樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)還是按hash方法存儲(chǔ)：索引按照什么方式組織：數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)、加密：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定等。

DBMS提供內(nèi)模式描述語言（內(nèi)模式DDL,或者存儲(chǔ)模式DDL)來嚴(yán)格地定義內(nèi)模式。

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