數據庫系統的結構/三級模式結構

說三級模式之前,先了解數據庫系統模式的概念

模式,是對數據庫邏輯結構的描述,是對型的描述,不涉及具體值。(如學生表,這張表的結構由Sno,sname等等屬性構成)如下:

例子:“學生選課數據庫”的模式:

在這裏介紹一下實例:

是數據庫某一時刻的狀態——模式的一個具體值。(一個模式在不同的時刻可以有不同的實例)

同一個模式可以有多個實例。(學生選課數據庫,有兩個實例。分別是13年和14年的實例)

實例隨數據庫中的數據的更新而變動(隨着時間的變化,會有新的學年新的學生選課實例)

 

一、從數據庫管理系統角度看

在數據庫系統中,用戶看到的數據和計算機從存放的數據是兩回事。但二者之間是有聯繫的,實際上它們之間已經通過了兩次變換:第一次是系統爲了減少冗餘,實現數據共享,把所有用戶的數據進行綜合,抽象成一個統一的數據視圖(概念模型);第二次是爲了提高存取效率,改善性能,把全局視圖的數據按照物理組織的最優形式存放(物理模型)起來。

美國國家標準委員會(ANSI)所屬的標準計劃合要求委員會(Standards Planning and Requirements Committee,SPARC)於1975年公佈了關於數據庫標準的報告,提出了數據庫的三級組織結構,稱爲SPARC分級結構,分別爲內模式、模式、外模式。

數據庫的三級模式是數據庫系統內部的系統結構。

1.模式

模式也稱爲邏輯模式或概念模式,是對數據庫中全體數據的邏輯結構和特徵的描述、是對型的描述,不涉及具具體值、模式是相對穩定的,是數據庫系統模式結構的中間層,既不涉及數據庫存儲細節和硬件環境,也不涉及具體的應用程序、所使用的應用開發工具和高級程序設計語言。

一個數據庫只有一種模式。數據庫模式以某種數據模型爲基礎,統一綜合地考慮了所有用戶的需求,並將這些需求有機地結合成一個邏輯整體。

模式是數據項值的框架。數據庫系統的模式通常還包含訪問控制、保密定義、完整性檢查等方面的內容。

2.外模式

外模式也稱爲子模式或用戶模式,它是用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特徵的描述,是用戶的數據視圖,是與某一應用有關的數據的邏輯表示。

外模式一般是模式的子集,一種模式可以由多種外模式。由於它是各個用戶的數據視圖,所以,如果不同的用戶在應用需求、看待數據的方式、對數據保密的要求等各方面存在差異,則對外模式的描述就是不同的。即使是模式中的同一數據,其在外模式中的結構、類型、長度、保密級別等也可以不同。另外,同一外模式也可以爲某一用戶的多個應用系統所用,但是一個應用程序只能使用一種外模式。

外模式是保證數據庫安全的一種有力措施,用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數據,數據庫中的其他數據是不可見的。

3.內模式

內模式也稱爲存儲模式,它是數據庫在物理存儲器上具體實現的描述,是數據在數據庫內部的表示方法,也是數據物理結構和存儲方式的描述。一個數據庫只有一種內模式。

 

4.模式之間的映射

數據庫系統的三級模式是數據庫在三個級別上的抽象,把數據的具體組織留給數據庫管理系統,用戶就能夠邏輯地處理數據,而不必關心數據在計算機中的具體表示方式和存儲方式。爲了能夠在內部實現這三個抽象層次的聯繫和轉換,數據庫管理系統在這三級模式之間提供了兩層映射:

(1)外模式/模式之間的映射

(2)模式/內模式之間的映射

 

二、從構件角度看,數據庫系統由硬件、軟件等部分組成

三、從最總用戶的角度來看

數據庫系統的結構有:

單用戶結構

主從式結構

分佈式結構

客戶--服務器

瀏覽器--數據庫服務器

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