数据库系统的内部结构体系简介

数据库系统的内部结构体系简介

计算机安全是计算机技术的一个分支，其目标包括保护信息免受未经授权的访问、中断和修改，同时为系统的预期用户保持系统的可访问性和可用性。下面是我收集的数据库系统的内部结构体系，希望大家认真阅读!

数据库系统的内部具有三级模式与二级映射。

1)数据库系统的三级模式

数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。

(1)概念模式

概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户公共数据视图。概念模式主要描述数据的概念记录类型以及它们之间的关系，还包括一些数据间的语义约束。

(2)外模式

外模式又称子模式或用户模式，是用户的数据视图，即用户见到的数据模式。

概念模式给出系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。

(3)内模式

内模式又称物理模式，它给出数据库物理存储结构与物理存储方法，如数据存储的文件结构、索引、集簇及hash等存取方式与存取路径，内模式的物理性主要体现在 *** 作系统及文件级上。

内模式对一般的用户是透明的，但它的设计直接影响到数据库系统的性能。

模式的三个级别层次反映了模式的三个不同环境以及它们的不同要求，其中内模式处于最底层，它反映数据在计算机物理结构中的实际存储形式，概念模式牌中层，它反映了设计者的数据全局逻辑要求，而外模式处于最外层，通过两种映射由物理数据库映射而成它反映用户对数据的要求。

2)数据库系统的二级映射

数据库系统的三级模式是对数据的三个级别抽象，它把数据的具体物理实现留给物理模式，使得全局设计者不必关心数据库的具体实现与物理背景;通过两级映射建立了模式间的联系与转换，使得概念模式与外模式虽然并不物理存在，但也能通过映射获得实体。同时，两级映射也保证了数据库系统中数据的独立性。

两级模式的映射：

概念模式到内模式的映射：该映射给出概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系

外模式到概念模式的映射：该映射给出了外模式与概念模式之间的对应关系

拓展外部结构

从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为集中式(单用户结构、主从式结构)、分布式(客户机/服务器结构)和多层结构，这是数据库系统外部的体系结构。

(1)单用户应用结构：是运行在个人计算机上的结构模式，常称为桌面(Desktop)DBMS。属于单用户DBMS的主要产品有：Microsoft Access、Paradox、Fox系列。单用户的DBMS的功能在数据的一致性维护、完整性检查及安全性管理上是不完善的。桌面数据库管理系统中比较好的有Access、Paradox等，它基本实现了DBMS应该具有的功能。

(2)主机/终端结构：是以大型主机为中心(Mainframe．Centric)的结构模式，也称为分时共享(Time—Sharing)模式，它是面向终端的多用户计算机系统(主从式结构)。该结构以一台主机为核心，将 *** 作系统、应用程序、DBMS、数据库等数据和资源均放在该主机上，所有的应用处理均由主机承担，每个与主机相连接的终端都是作为主机的一种I/O设备。由于是集中式管理，主机的任何错误都有可能导致整个系统的瘫痪。因此，这种结构对系统的主机的性能要求比较高，维护费用也较高。

(3)客户机/服务器(Client—Server，C/S)结构：是随着计算机网络的广泛使用而出现的结构模式。该结构是将一个数据库分解为客户机(称为前端，Front—End)、应用程序和服务器(称为后端，Back-End)三部分，通过网络连接应用程序和服务器。由于C/S结构的本质是通过对服务功能的分布实现分工服务，因而又称为分布式服务模式。人们将C/S称为二层结构的数据库应用模式。

(4)多层数据库应用结构：将应用程序放在服务器端执行，客户机端安装统一的前端运行环境——浏览器，在客户机和服务器之间增加一层用于转换的服务器，形成三层结构的数据库应用模式，这就是Intemet/Intranet环境下数据库的应用模式。三层结构是由二层(C/S)结构扩展而来的，这种三层结构也称为浏览器/Web 服务器/数据库服务器(B/W/S)结构。

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一、数据库系统的三级模式：外模式、模式、内模式。

1、模式（逻辑模式、概念模式）：实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。描述的是全局逻辑结构。一个数据库只要一个模式。模式是数据库的中心与关键，它独立与其他层次。设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式。DBMS提供模式描述性语言来严格定义模式。

2、外模式（子模式、用户模式）：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，是数据库用户的数据视图。描述的是局部逻辑结构。是模式的一个子集。一个数据库可以有多个数据库内模式。每个用户只能看见和访问对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。

是保证数据库安全性的有力措施。同一外模式也可以为用户的多个应用程序使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。它定义在逻辑模式之上，但独立于存储模式和存储设备。当应用需求发生较大变化，相应外模式不能满足其视图要求，该外模式就应该做出相应的改变。

设计外模式的时候应充分考虑到应用的扩展性。DBMS提供子模式描述性语言来严格定义子模式。

3、内模式（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，是数据库内部的表示方法。比如记录什么存储方法存储，索引按照什么方式组织。数据是否压缩存储，是否加密。数据库存储记录结构有何规定。

它依赖于全局逻辑结构，但独立于数据库的用户视图和存储设备。它将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其联系按照一定的物理存储策略进行组织，以实现达到较好的时间与空间效率的目的。DBMS提供内模式描述性语言来严格定义内模式。

二、二级映像：

1、外模式/模式映像：数据库系统都有一个外模式/模式映像。它定义了该外模式与模式之间的对应关系。这些映像通常包含在各自外模式的描述中。

当模式改变时（增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型），需要数据库管理员对各个外模式/模式的映像做相应改变，也可以是外模式保持不变。应用程式是依据数据的外模式编写的。因此应用程序也不必修改，这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：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。比如说明逻辑记录和字段在内部是如何表示。

该映像定义通常包含在模式描述中。当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变。可以使模式保持不变，因此应用程序也不必改变，这就保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

扩展资料：

数据库的三级模式是数据库在三个级别 (层次)上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。

实际上 ，对于一个数据库系统而言一有物理级数据库是客观存在的，它是进行数据库 *** 作的基础，概念级数据库中不过是物理数据库的一种逻辑的、抽象的描述(即模式)，用户级数据库则是用户与数据库的接口，它是概念级数据库的一个子集(外模式)。

用户应用程序根据外模式进行数据 *** 作，通过外模式一模式映射，定义和建立某个外模式与模式间的对应关系，将外模式与模式联系起来，当模式发生改变时，只要改变其映射，就可以使外模式保持不变，对应的应用程序也可保持不变；

另一方面，通过模式一内模式映射，定义建立数据的逻辑结构(模式)与存储结构(内模式)间的对应关系，当数据的存储结构发生变化时，只需改变模式一内模式映射，就能保持模式不变，因此应用程序也可以保持不变。

参考资料：

百度百科_数据库三级模式

百度百科_外模式/模式映象

百度百科_模式/内模式映像

三级模式-两级映射属于层次型架构设计，保证数据库中数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

1、内模式：

内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式及物理结构（顺序存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储），对应着实际存储在外存储介质上的数据库。

① 一个数据库只有一个内模式；

② 一个表可能由多个文件组成，如：数据文件、索引文件。

2、概念模式：

模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。

它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。

① 一个数据库只有一个模式；

② 是数据库数据在逻辑级上的视图；

③ 数据库模式以某一种数据模型为基础；

④ 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构（如数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等），而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求，定义这些数据之间的联系。

3、外模式：

外模式又称子模式，对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。

用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据 *** 纵语言(Data Manipulation Language，DML)对这些数据记录进行处理。外模式反映了数据库的用户观（视图、查出数据的表）。

① 一个数据库可以有多个外模式；

② 外模式就是用户视图；

③ 外模式是保证数据安全性的一个有力措施。

4、外模式一模式映射：

定义和建立某个外模式与概念模式间的对应关系，将外模式与模式联系起来，当模式发生改变时，只要改变其映射，就可以使外模式保持不变，对应的应用程序也可保持不变

5、概念模式一内模式映射：

定义建立数据的逻辑结构(概念模式)与存储结构(内模式)间的对应关系，当数据的存储结构发生变化时，只需改变概念模式一内模式映射，就能保持概念模式不变，因此应用程序也可以保持不变。

优点：

通过外模式-模式映射和模式-内模式映射这两个映射保证了数据库系统中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

扩展资料：

基本知识

数据库(DB)是指长期存储在计算机内的、有组织的。可共享的数据集合。

数据库系统（DBS）从广义上讲是由数据库、硬件、软件和人员组成，管理的对象是数据。

数据库管理系统（DBMS）是一种 *** 纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维和数据库。主要功能有数据定义、数据库 *** 作、数据库运行管理、数据组织、存储和管理、数据库的建立与维护及其他功能。

DBMS通常分为三类：关系DBS，对象关系DBS，面向对象的DBS

数据库的结构与模式：

数据库结构的基础是数据模型，是用来描述数据的一组概念和定义。

数据模型的三要素：数据结构、数据 *** 作、数据的约束条件

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