1.3 数据库系统三级模式结构

从数据库管理系统的内部体系结构角度看，数据库管理系统对数据库数据的存储和管理采用三级模式结构。数据库系统的三级模式结构是指数据库系统由模式、外模式和内模式三级构成。数据库系统的三级模式结构如图1-2所示。

1.3.1 模式结构的概念

1．模式

模式（Schema）又称逻辑模式，是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，是对数据的结构和属性的描述。

关系数据库用关系数据模型来描述数据的逻辑结构（数据项、数据类型、取值范围等）和数据之间的联系，以及数据的完整性规则。

在关系数据模型中，对学生数据的一组描述（学号，姓名，性别，所在学院）就是一个模式，这个模式可以有多组不同的值与其对应，每一组对应的值称为模式的实例。例如，（2008350222，钟红，女，信息学院）就是上述模式的一个实例。

数据库设计的主要任务之一就是数据库的模式设计。

2．外模式

外模式（External Schema）又称子模式或用户视图，是用户能够看到和使用的逻辑数据模型描述的数据。外模式通常是从模式得到的子集；用户的需求不一样，用户视图就不一样，因此，一个模式可以有很多个外模式。

外模式可以起到很好地保护数据安全的作用，是数据库数据安全的一个有力措施。外模式使得每个用户只能访问到与其相关的数据，不能看到模式中的其他数据。

3．内模式

内模式（Internal Schema）又称存储模式，是数据物理结构和存储方式的描述，一个模式只有一个内模式。

1.3.2 数据库系统三级模式与二级映像

数据库系统的三级模式对应数据的三个抽象级别，数据的具体组织由DBMS管理，用户可以逻辑地抽象处理数据，而无须关心数据在计算机内部的具体表示方式和存储方式。

数据库系统的三级模式提供了二级映像，从而保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和物理独立性。

1．外模式/模式映像

模式描述了数据的全局逻辑结构，外模式是根据用户需求描述的数据局部逻辑结构。

对应一个模式可以有任意多个外模式，如图1-3所示。对应于每一个外模式，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。

应用程序是依据数据的外模式编写的，因此当模式改变时，应用程序不必改变，从而实现了数据与程序之间的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

2．模式/内模式映像

数据库中，模式是唯一的，内模式也是唯一的，模式与内模式是一一对应的，模式/内模式映像也是唯一的，如图1-4所示。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的对应关系，并且实现了数据的物理独立性。