1．3．3　數(shù)據(jù)管理中數(shù)據(jù)庫內(nèi)部結構體系

數(shù)據(jù)庫在構作時其內(nèi)部具有三級模式及二級映射，它們分別是概念模式、內(nèi)模式與外模式，其映射則分別是從概念到內(nèi)模式的映射以及外模式到概念模式的映射。這種三級模式與二級映射構成了數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的抽象結構體系，如圖1．8所示。

圖1．8　三級模式兩種映射關系圖

1．3．3．1　數(shù)據(jù)庫三級模式

1）數(shù)據(jù)模式（data schema）

數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的全局、統(tǒng)一結構形式的具體表示與描述，它反映了數(shù)據(jù)庫的基本結構特性。一般而言，一個數(shù)據(jù)庫都有一個與之對應的數(shù)據(jù)模式，而該數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)則按數(shù)據(jù)模式要求組織存放。

2）數(shù)據(jù)庫三級模式介紹

在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)模式具有不同層次與結構方式，它一般有三層稱數(shù)據(jù)庫三級模式。這三級模式最早是在1971年由DBTG給出，1975年列入美國ANSI／X3／SPARC標準，它是一種數(shù)據(jù)庫內(nèi)部抽象結構體系并具有對構作系統(tǒng)的理論指導價值，這三級模式結構如下：

（1）概念模式（conceptual schema）

概念模式是數(shù)據(jù)庫中全局數(shù)據(jù)邏輯結構的描述，是全體用戶（應用）公共數(shù)據(jù)視圖，此種描述是一種抽象的描述，它不涉及具體的硬件環(huán)境與平臺，也與具體的軟件環(huán)境無關。

概念模式主要描述數(shù)據(jù)的概念記錄類型以及它們間的關系，它還包括一些數(shù)據(jù)間的語義約束。

（2）外模式（external schema）

外模式也稱子模式（subschema）或稱用戶模式（user’s schema），它是用戶的數(shù)據(jù)視圖，亦即是用戶所見到的模式的一個部分，它由概念模式推導而出，概念模式給出了系統(tǒng)全局的數(shù)據(jù)描述而外模式則給出每個用戶的局部描述。一個概念模式可以有若干個外模式，每個用戶只關心與它有關的模式，這樣可以屏蔽大量無關信息且有利于數(shù)據(jù)保護，因此對用戶極為有利。

（3）內(nèi)模式（internal schema）

內(nèi)模式又稱物理模式（physical schema），它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結構與物理存取方法，如數(shù)據(jù)存儲的文件結構、索引、集簇及hash等存取方式與存取路徑。內(nèi)模式的物理性主要體現(xiàn)在操作系統(tǒng)及文件級上，它還不深入到設備級上（如磁盤及磁盤操作），但近年來有向設備級發(fā)展的趨勢（如原始磁盤、磁盤分塊技術等）。

數(shù)據(jù)模式給出了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)框架結構，而數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)才是真正的實體，但這些數(shù)據(jù)必須按框架描述的結構組織，以概念模式為框架組成的數(shù)據(jù)庫叫概念數(shù)據(jù)庫（conceptual database），以外模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫用戶數(shù)據(jù)庫（user’s database），以內(nèi)模式為框架組成的數(shù)據(jù)庫叫物理數(shù)據(jù)庫（physical database），這三種數(shù)據(jù)庫中只有物理數(shù)據(jù)庫是真實存在于計算機外存中，其他兩種數(shù)據(jù)庫并不真正存在于計算機中，而是通過兩種映射由物理數(shù)據(jù)庫映射而成。

模式的三個級別層次反映了模式的三個不同環(huán)境以及它們的不同要求，其中內(nèi)模式處于最低層，它反映了數(shù)據(jù)在計算機物理結構中的實際存儲形式；概念模式處于中層，它反映了設計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求；而外模式處于最外層，它反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求。

1．3．3．2　數(shù)據(jù)庫兩級映射

數(shù)據(jù)庫三級模式是對數(shù)據(jù)的三個級別抽象，它把數(shù)據(jù)的具體物理實現(xiàn)留給物理模式，使用戶與全局設計者能不必關心數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)與物理背景，同時，它通過兩級映射建立三級模式間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，使得概念模式與外模式雖然并不具物理存在，但是也能通過映射而獲得其存在的實體，同時兩級映射也保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獨立性，亦即數(shù)據(jù)的物理組織改變與邏輯概念級改變，并不影響用戶外模式的改變，它只要調(diào)整映射方式而不必改變用戶模式。

（1）從概念模式到內(nèi)模式的映射

該映射給出了概念模式中數(shù)據(jù)的全局邏輯結構到數(shù)據(jù)的物理存儲結構間的對應關系，此種映射一般由DBMS實現(xiàn)。

（2）從外模式到概念模式的映射

概念模式是一個全局模式，而外模式則是用戶的局部模式。一個概念模式中可以定義多個外模式，而每個外模式是概念模式的一個基本視圖。外模式到概念模式的映射給出了外模式與概念模式的對應關系，這種映射一般由DBMS實現(xiàn)。