数据库系统的三级模式结构
网站编辑2020-09-03 14:03:34901
数据库系统的三级模式结构 根据美国国家标准协会和标准计划与需求委员会提出的建议，将数据库系统的内部体系结构定义为三级模式和二级映像结构，如图1-10所示。数据库系统的三级模式之间的联系通过二级映像实现，实际的映像转换工作是由DBMS完成。
图1-10 数据库系统的三级模式和二级映像
与数据抽象的层次相对应，数据库系统的三级模式分别是外模式、模式和内模式，如图1-11所示。一个数据库只有一个模式、一个内模式，但可以有多个外模式。数据库系统的三级模式不仅可以使数据具有独立性，而且还可以使数据达到共享，使同一数据能够满足更多用户的不同要求。
图1-11 数据抽象、视图与三级模式
1. 外模式
外模式（External Schema）也称子模式或用户模式，是数据库在视图层上的数据库模式。它是数据库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。
一个数据库可以有多个外模式，因为不同用户有不同的需求，以及拥有不同的访问权限，因此，对不同用户提供不同的外模式的描述，即每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据。同一外模式可以为多个应用程序使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。
例如，在教学管理系统中，学生可能需要知道所选的课程的名称、学分、授课教师、地点、时间以及课程成绩，但不必知道授课教师的工资、福利等信息。授课教师只需要知道所教学生的学号、姓名、性别、专业、所在学院以及所教课程的学生成绩，不必知道学生其他课程的成绩以及学生的年龄、籍贯等其他信息。这样就需要为教师和学生分别建立一个数据库视图。
DBMS提供外模式DDL来严格地定义外模式，如为教师创建一个所教课程号为C1的学生成绩视图，使用SQL语句表示如下。
CREATE VIEW 学生成绩
AS
SELECT 学号，课程号，成绩
FROM 成绩
WHERE 课程号="C1";
2. 模式
模式（Schema）也称逻辑模式，是在逻辑层描述数据库的设计。模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，通常称为数据模式，是所有用户的公共数据视图。模式实际上是数据库数据在逻辑层上的视图。
DBMS一般提供模式DDL来严格定义数据的逻辑结构、数据之间的联系以及与数据有关的安全性要求、完整性约束等。数据的逻辑结构包括数据记录的名称、组成的数据项的名称、类型、取值范围等。
下面给出了教学管理数据库系统中模式的例子，其中标有下划线的字段是主键：
学生关系模式：学生（学号，姓名，性别，出生日期，所在系，班级）
系关系模式：系（系号，系名，系主任）
课程关系模式：课程（课程号，课程名，所在系，学分）
选修关系模式：选修（学号，课程号，成绩）
3. 内模式
内模式也称存储模式。它是对数据库物理结构和存储方法的描述，是数据在存储介质上的保存方式。例如，数据的存储方式是顺序存储、还是按照B树结构存储等。
一般由DBMS提供的内模式DDL来定义内模式。内模式对一般用户是透明的，通常不需要关心内模式的具体实现细节，但它的设计会直接影响到数据库的性能。
