数据库系统的内部结构体系

4.1.4　数据库系统的内部结构体系

数据库系统在其内部具有三级模式及二级映射。三级模式分别是概念级模式、内部级模式与外部级模式；二级映射则分别是概念级到内部级的映射以及外部级到概念级的映射。

1．数据库系统的三级模式

模式描述的是数据全局的逻辑结构，决定了DBMS的功能，外部级模式涉及的仅是局部的逻辑结构，是模式的子集，是对模式的调用。数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。

（1）外部级模式。外模式(External Schema)也称子模式(Sub Schema)或用户模式(User’s Schema)，指数据库中用户所看到的数据结构，用户看到的数据视图。

（2）概念级模式。概念模式(Conceptual Schema)是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户(应用)公共数据视图。此种描述是一种抽象的描述，它不涉及具体的硬件环境与平台，也与具体的软件环境无关。

概念模式主要描述数据的概念记录类型以及它们的关系，它还包括一些数据间的语义约束，对它的描述可用DBMS中的DDL语言定义。

（3）内部级模式。内模式(Internal Schema)或存储模式（Storage Schema），又称物理模式(Physical Schema)，是指数据在数据库系统内的存储介质上的表示，既对数据的物理结构和存取方式的描述。

数据模式给出了数据库的数据框架结构，数据是数据库中真正的实体，但这些数据必须按框架所描述的结构组织，以概念模式为框架所组成的数据库叫概念数据(Conceptual Database)，以外部级模式为框架所组成的数据库叫用户数据库(User’s Database)，以内部级模式为框架所组成的数据库叫物理数据库(Physical Database)。这三种数据库中只有物理数据库是真实存在于计算机外存中，其他两种数据库并不真正存在于计算机中，而是通过两种映射由物理数据库映射而成。

模式的三个级别层次反映了模式的三个不同环境以及它们的不同要求，其中内部级模式处于最底层，它反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式，概念级模式处于中层，它反映了设计者的数据全局逻辑要求，而外部级模式处于最外层，它反映了用户对数据的要求。

2．数据库系统的两级映射

数据系统的三级模式是对数据进行三个层次抽象的工具。通过三级模式，把对数据的具体组织留给DBMS来完成，使得用户能在高层次上处理数据的逻辑结构，而不必关心数据的物理结构。

为了实现这三个层次之间的关系，DBMS在沟通三级模式中提供了两个映像：外部级模式-模式映像，模式-内部级模式映像。

对于同一个模式。可以有任意多个外部级模式。外部级模式-模式的映像定义了某个外模式多和模式之间的对应关系。这些映像的定义通常包含在各自的外部级模式中。当模式改变时，外部级模式-模式的映像要做出相应的改变，以保证外部级模式的不改变性。

模式-内部级模式的映像定义了数据结构和存储结构之间的对应关系。

（1）概念级模式到内模式的映射。该映射给出了概念级模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系，此种映射一般由DBMS实现。

（2）外部级模式到概念级模式的映射。概念级模式是一个全局模式而外部级模式是用户的局部模式。一个概念级模式中可以定义多个外部级模式，而每个外部级模式是概念级模式的一个基本视图。外部级模式到概念级模式的映射给出了外部级模式与概念级模式的对应关系，这种映射一般也是由DBMS来实现的。