数据库系统概论3

数据库系统的结构

数据库系统模式的概念

在数据模型中有“型”（type）和“值”（value）的概念。型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值。
模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。模式的一个具体值称为实例。

• 模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。

数据库系统的三级模式结构

数据库图像的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。
1. 模式

模式也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
数据库管理系统提供模式数据定义语言（模式DDL）来严格地定义模式。

2. 外模式

外模式也称子模式或用户模式，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。
外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。
外模式是保证数据库安全性的一个有力措施，因为每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。

3. 内模式

内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它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组织方式。

数据库的二级映像功能与数据独立性

数据库系统的三级模式是数据的三个抽象级别，数据的具体组织是在数据库管理系统中实现的，用户就可以逻辑地，抽象地处理数据，而不必关心数据的具体表示方式和存储方式。

为了实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像。

1. 外模式/模式映像
   它定义了该外模式与模式之间的对应关系，这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。

当模式改变时，由数据库管理员对每个外模式/模式映像作出相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是根据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

2. 模式/内模式映像
   数据库只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理的独立性。

总结

• 在数据库的三级模式结构中，数据库模式（全局逻辑结构是数据库的中心与关键）是独立于数据库的其他层次的。因此设计数据库模式结构时应该首先确定数据库的逻辑模式。
• 数据库的内模式依赖于它的全局逻辑结构，但独立于数据库的用户视图（外模式），也独立于具体的存储设备。
• 数据库的外模式面向具体的应用程序，定义在逻辑模式之上，但是设计时应该充分考虑到英语的扩充性，以保证外模式做出相应的变动。
• 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。
• 数据的存储是由数据库管理系统管理的。

数据库系统的组成

• 数据库系统由硬件平台及数据库、软件和开发人员构成

1. 硬件平台
   有以下要求：
   （1）足够大内存。
   （2）足够大的磁盘或磁盘阵列等设备存放数据库。
   （3）要求系统有较高的通道能力，以提高数据传送率。
2. 软件
   有以下要求:
   （1）数据库管理系统。
   （2）支持数据库管理系统运行的操作系统
   （3）具有与数据库接口的高级语言。
   （4）以数据库管理系统为核心的应用开发工具。
   （5）为特定应用环境开发的数据库应用系统。
3. 人员
   人员包括数据库管理人员（DBA），系统分析员和数据库设计人员，应用程序员，用户。、
   DBA的职责包括：
   （1）决定数据库中的信息内容和结构。
   （2）决定数据库的存储结构和存取策略。
   （3）定义数据的安全性要求和完整性约束。
   （4）监控数据库的使用和运行。
   （5）数据库的改进和重组重构。