数据库的体系结构

数据库体系结构是数据库的一个总的框架。尽管实际的数据库系统软件产品多种多样、支持不同的数据模型、使用不同的数据库语言、建立在不同的操作系统之上，但绝大多数数据库系统在总的体系结构上，都具有三级模式的结构特性。

从另一个角度来讲，同一意义下的数据（如学生记录），从计算机中处理的二进制表示到用户处理的学生姓名等概念的数据之间，存在着许多层次的抽象和转换。数据库管理系统（DBMS）就是通过这三级模式来实现上述的转换。

数据库体系结构的三级模式为：外模式、概念模式和内模式。

1、内模式

内模式又称存储模式，是对数据的物理结构和存储方式的描述。例如，数据记录如何存储，是顺序存储还是按照索引存储，索引以什么方式组织等。内模式是由数据库系统提供的数据定义语言定义的。

2、概念模式

概念模式又叫作数据库模式（简称模式），是数据库中全部数据的逻辑结构的描述。概念模式以某种数据模型为基础，并用模式定义语言定义这些内容，它可以看作是现实世界中的实体在具体数据库系统中的实现。概念模式与具体的应用程序无关，同时也不涉及数据的存储细节和硬件环境。

3、外模式

外模式又称为用户模式或子模式，通常由概念模式导出，是概念模式的子集，其主要功能是定义允许用户操作的数据。我们可以将外模式理解为用户看到的数据视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。不同用户的需求不同，使用的数据内容不同，对数据的保密要求不同，因此不同数据的外模式是不同的。

4、内模式/概念模式映像

内模式到概念模式之间的映像保证了数据的物理独立性。当数据的物理结构发生变化时，如对数据增加索引、改变数据的存储位置、改变存储设备等，不影响数据的逻辑结构。当数据库管理员根据应用程序对数据的存取要求对数据的物理组织进行优化后，并不需要对概念模式和外模式进行重新定义，也不需要修改应用程序。

5、概念模式/外模式映像

概念模式到外模式之间的映像保证了数据的逻辑独立性。当数据的整体逻辑结构发生变化时，如在概念模式中增加新的数据类型、在原有的记录类型间增加新的联系等，可以通过修改概念模式到外模式之间的映像而外模式不受影响。

数据库的这种多层次的体系结构，保证了高度的数据独立性，其中数据库的全局逻辑描述是独立于其他所有结构的。在定义数据库结构时，我们应首先定义概念模式。内模式是将概念模式中定义的数据进行适当地组织并加以存储，达到较好的运行效率。