数据库系统的结构

• 从数据库应用开发人员角度看
  • 数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构
• 从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为：
  • 单用户结构
  • 主从式结构
  • 分布式结构
  • 客户-服务器
  • 浏览器-应用服务器/数据库服务器多层结构等
• 模式（Schema）
  • 数据库逻辑结构和特征的描述
  • 是型的描述，不涉及具体值 比如 型 ： （学号，姓名） 值：（231830117， 花天岑）
    • 反映的是数据结构及其联系
  • 模式是相对稳定的
• 实例（Instance）
  • 反映数据库某一时刻的状态
    • 模式的一个具体值
  • 同一个模式可以有很多实例
  • 实例随数据库中的数据的更新而变动

数据库系统的三级模式结构

模式（也成逻辑模式）

• 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述

• 所有用户的公共数据视图

• 一个数据库只有一个模式
• 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
  • 与数据的物理存储细节和硬件环境无关
  • 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
• 模式的定义
  • 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）
  • 数据之间的联系
  • 数据有关的安全性、完整性要求

外模式（External Schema）

• 也称子模式或用户模式
• 数据库用户（包括应用程序和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
• 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

内模式（Internal Schema）

内模式（也称存储模式）

• 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
  • 记录的存储方式（例如 顺序存储，堆存储，hash存储等）
  • 索引的组织方式
  • 数据是否压缩存储
  • 数据是否加密
  • 数据存储记录结构的规定
• 一个数据库只有一个内模式

外模式/模式映像

• 模式描述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
• 同一个模式可以有任意多个外模式，每个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，定义外模式与模式之间的对应关系
• 映像定义通常包含在各自外模式的描述中
• 保证数据的逻辑独立性
  • 当模式改变时，数据库管理员对外模式/模式映像作相应改变，使外模式保持不变
  • 应用程序是依据数据的外模式编写的，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

模式/内模式映像

• 模式/内模式映像定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间关系
  • 例如说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的
• 数据库中模式、内模式映像是唯一的
• 该映像定义通常包含在模式描述中
• 保证数据的物理独立性
  • 当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式/内模式映像，使模式保持不变
  • 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性

数据库的二级映像

• 保证了数据库外模式的稳定性
• 从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改
• 数据与程序之间的独立性，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去
• （由于）数据的存取由数据库管理系统管理
  • 简化了应用程序的编制
  • 大大减少了应用程序的维护和修改