1.3数据库系统的结构.ppt

1.3 数据库系统的结构 1.3.1 数据库系统中数据的三级模式结构 归根结底，数据库中的数据是被广大用户使用的，任何用户都不希望自己面对数据的逻辑结构发生变化（数据可以变化，如某人的工资从500元变到600元），否则，应用程序就必须重写。即使数据的存储介质发生变化，单个用户所面对的内部数据的逻辑结构也不能发生变化。否则，设计者就应充分考虑到广大用户的承受能力，考虑到失去用户的危险。 数据库中，整体数据的逻辑结构，存储结构的需求发生变化是有可能的，正常的，有时也是必需的。而单个用户不希望自己面对的局部数据的逻辑结构发生变化也是合理的，必须尊重的。为此，各实际的数据库管理系统虽然使用的环境不同，内部数据的存储结构不同，使用的语言也不同，但对数据，一般都采用三级模式结构。 一、数据模式（Data Schema） 数据模式是对全体数据的逻辑结构、联系和约束的描述。某数据模式下的一组具体的数据值称为数据模式的一个实例（Instance）。因此，数据模式是稳定的，而实例是在不断变化，不断更新的。 二、数据库系统中数据的三级模式结构 数据的三级模式结构包含有外模式、模式和内模式，如图1―8所示。 为了支持三级模式，DBMS必须提供在这三级模式之间的两级映象：即外模式/模式映象与模式/内模式映象。 1．模式（Schema） 模式也称概念模式，是数据库中全体数据在逻辑上的视图。它通常以某种数据模型为基础，定义数据库全部数据的逻辑结构。例如，数据记录的名称、数据项的名称、类型、值域等。 还要定义数据项之间的联系，不同记录之间的联系，以及定义与数据有关的安全性、完整性等要求。 安全性主要指必威体育官网网址性。不是任何人都可以存取数据库的数据，也不是每个合法用户可以存取的数据范围都是相同的，一般采用口令和密码的方法对用户进行检验。完整性包括数据的正确性、有效性和相容性。数据库系统应提供有效措施，以保证数据处于约束范围内。模式不是数据库本身，它仅仅描述数据库结构。模式不涉及硬件环境和物理存储细节，也不与任何计算机语言有关。 数据库管理系统提供模式描述语言（模式DDL）来定义模式。用模式DDL给出一个数据库逻辑定义的全部语句，构成了该数据库的模式。 2．外模式（External Schema） 外模式也称子模式，是个别用户的数据视图，即个别用户涉及到的数据的逻辑结构。外模式是模式的子集。不同用户的外模式是不同的（可相互覆盖）。 一个应用程序只能启用一个外模式，一个外模式可被同一用户的若干应用程序使用。由于各用户的需求和权限不同，各个外模式的描述是不同的。 即使对模式中的同一数据，其在不同外模式中的结构，密级等都可以不同。每个用户只能调用他的外模式所涉及的数据，其余的数据他是无法访问的。 数据库管理系统提供外模式描述语言（外模式DDL）描述外模式。用外模式DDL给出的用以定义一个用户数据视图的全部语句称为此用户的外模式。 3．内模式（Internal Schema） 内模式也称存储模式。它既定义了数据库中全部数据的物理结构，还定义了数据的存储方法、存取策略等。DBMS提供内模式描述语言（内模式DDL）来描述和定义内模式。 4．二级映象 在外模式与模式之间通过外模式/模式映象进行转换。当模式改变时，只要相应改变外模式/模式映象，可使外模式保持不变。在模式与内模式之间通过模式/内模式映象进行转换。 当数据库的存储结构改变时，只要相应改变模式/内模式映象，可使模式保持不变，从而，外模式也可保持不变。这二级转换，使数据库系统的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。 对于一个数据库系统来说，只有一个模式，一个内模式，但可以有多个外模式。实际的数据库与内模式对应，应用程序则与外模式打交道。 对于一个数据库系统来说，模式/内模式映象是唯一的，但有多个外模式/模式映象，每一个外模式都有一个外模式/模式映象（包含在该外模式定义中）。 5．数据库管理系统（DBMS） DBMS是数据库系统的关键内容。它在操作系统支持下对数据进行统一的管理和控制。数据库的维护工