数据库的体系结构.doc

1、精品数据库的体系结构1.三阶段模式结构数据库的体系结构分为三个级别：外部级别、概念级别和内部级别(图5.1)(有时称为三级架构结构或数据抽象)。目前，DBMS中的产品多种多样，可以在不同的操作系统上工作，但是大多数系统在整个体系结构中具有三层结构的特征。从任意角度查看的数据特性称为数据视图。外部级别是离用户最近的数据特性，单个用户可以查看它，单个用户使用的数据视图的说明称为外部模式。概念级别包含所有用户的数据定义，即全局数据视图的说明，称为概念模式的全局数据视图。内部级别最接近物理存储设备，涉及物理数据存储的结构，对物理存储数据视图的描述称为内部模式。图5.1三级模式结构数据库的三级架构结构是

2、数据的三个抽象级别。将数据存储在DBMS中，用户不必在计算机上关注数据的表示和存储，抽象地处理数据可以减轻用户的系统使用负担。三阶段结构通常有很大的不同，为了实现这三个抽象级别的连接和转换，DBMS提供了三阶段结构之间的两阶段映射。外部模式/样式对映，模式/内部样式对映。这里的模型是概念模型的缩写。数据库系统的体系结构(数据库的三级架构结构)如图5.2所示。图5.2数据库系统体系结构三阶段结构和两阶段图像(1)概念模型概念模式是数据库中所有数据的完整逻辑结构的说明。由多个概念记录类型组成，还包括记录之间的连接、数据的完整性安全等要求。数据作为外部模式的说明提供给用户，作为内部模式的说明存储在磁

3、盘上，而概念模式提供了连接两个级别的相对稳定的中间点，使两个级别中的一个级别的更改不依赖于另一个级别。概念模式不能包含存储结构、访问技术等详细信息，才能实现物理数据独立性。概念模型简称为模式。(2)外部模式外部模式是数据库系统的用户界面，是对用户使用的数据部分的说明。外部模式由多个外部记录类型组成。使用者使用资料处理语言(DML)叙述句来处理资料库。实际上是外部模式的外部记录。有了外部模式，程序员就可以只连接到外部模式，根据外部模式的结构存储和操作数据，而不必关注概念模式。(3)内部模式内部方案是物理存储的数据库说明，用于定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及有关数据控制的详细信息。

4、(4)模式/内部模式映射模式/内部模式图像存在于定义概念模式和内部模式之间对应的概念标高和内部标高之间。这两个级别的数据结构可能不匹配。也就是说，记录类型、字段类型的命名和配置可能不匹配，因此此图像描述了概念记录和内部记录之间的对应关系。模式/内部模式图像通常在内部模式下描述。(5)外部模式/图案图像外部模式/纲要影像存在于定义外部模式和概念模式之间对应的外部楼层和概念楼层之间。外部模式/模式图像通常在外部模式下描述。3.两阶段数据独立性数据库系统使用三级模式结构，因此系统具有数据独立性。数据独立性意味着应用程序和数据库的数据结构相互独立，不受影响。(1)物理数据的独立性如果修改了数据库的内部

5、模式(即，数据库的物理结构发生更改)，则可以相应地修改架构/内部模式映像。您可以尽可能保持概念模式不变。也就是说，修改内部模式不会影响概念模式。当然，由于对外部模式和应用程序的影响较小，因此可以说数据库达到了物理数据的独立性(物理独立性)。(2)逻辑数据的独立性如果要修改数据库的概念模式(例如，增加记录类型或添加数据项)，则可以相应地修改外部模式/方案图像，以使外部模式和应用程序尽可能地相同。通过这种方式，数据库达到了逻辑数据独立性(逻辑独立性)。4.用户和用户界面用户是使用数据库的应用程序或联机最终用户。创作应用程序的语言可以是高级编程语言，如Cobol、PL/I、c、c和Java。在数据库技术中，这种语言称为主机语言(Host Language)。DBMS还提供了数据操纵语言数据管理语言(DML)，供用户或程序员使用。DML是一种称为交互式DML或主机DML的自行配置系统，它直接在终端中操作数据库。用户界面是用户和数据库系统之间的边界线，边界下面的用户是未知的。用户界面位于外部级别，用户可以了解外部模式。数据库的三级架构结构是使数据库系统具有高水平数据独立性的理想结构。但是，它会给系统增加额外的开销。首先，在系统中存储和管理第三阶段结构、第二阶段图像的内容。第二，用户和数据库之间的数据传输在三级结构中来回转换，增加了时间开销。但是，随着计算机性能的快速提高和操作系统的