数据库系统结构

在之前,介绍了不同的数据库系统,实际上数据库系统它的设定目标是允许用户处理数据库中的数据,而不必去涉及数据在计算机中如何存放,也就是说用户只需要处理数据,而不必去管数据是如何组织、存放。它的底层实现用户不必管,这样一来在数据组织、用户应用之间,需要提供某种程度的独立性,因此数据库技术一般采用分级的方法,将数据库的结构划分为多个层次,比如下面的这张图。
(图1)
它描述数据库结构的系统层次,从数据库用户的角度来看,数据库系统划分为三个抽象级,用户级、概念级以及物理级。
我们从数据库系统管理的角度来看,数据库通常采用三级模式结构来划分,外模式、模式和内模式,这两种划分实际上是一一对应的,外模式对应用户级,模式对应概念级、内模式对应物理级。

数据库系统结构

1、用户级数据库

用户级数据库对应于外模式,它最接近于用户,是用户看到并且使用的数据库,也就称为用户视图,用户视图主要由外部记录所组成,不同的视图可以互相重叠。用户的所有操作都是针对用户视图所进行的,一个数据库可以有多个不同的用户视图,每个用户视图由数据库某一部分的抽象所组成。
2、概念级数据库
概念级数据库对应于模式,介于用户级和物理级之间,是所有用户视图的最小并集,它是数据库管理员所看到并且使用的数据库,又称为DBA视图,DBA也就是数据库管理员的意思
3、物理级数据库
物理级数据库对应于内模式,是数据库的底层表现,它描述数据的实际存储实际组织,是最接近与物理存储的级别,又称为内部视图,物理级数据库由内部记录所组成,但是它并不是真正的物理存储,而是最接近与物理存储的级别。

在数据模型中,有型和值两个概念,型指的是某一类数据的结构和属性的说明。值是型的具体赋值。
比如学生记录定义为:
型:Type 学号 姓名 性别 系别 年龄 籍贯
值:Value Jsj001 花舞花落泪 计算机 17 山东

(Jsj001,花舞花落泪,男,计算机,17,山东)这些是记录型的具体的记录值。所谓的模式,就是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,它仅仅涉及到型的描述,而不涉及到具体的值。

数据库的三级模式

1、外模式(用户模式):对应用户级的数据库,用户在外模式中可以用数据操作语句来操作数据库中的数据(增加、修改、删除等),外模式通常是模式的子集,一个数据库可以有多个外模式,应用程序都是和外模式打交道的。外模式是保证数据库安全性的一个有利措施,每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据,数据库中其他的数据对用户是不可见的。

2、模式(逻辑模式,概念模式):它用来描述现实世界中实体及其性质,可以定义记录、数据项、数据的完整性约束以及记录之间的联系。一个数据库只有一个模式,定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构,而且要定义数据之间的联系,定义数据有关的安全性、完整性的要求。比如:设置数据库的访问权限、插入数据时检查数据是否符合要求(一个学生的年龄只能是大于6,如果小雨6则不能插入)

3、内模式(存储模式):一个数据库只有一个内模式,它是数据的物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方]式。

 

数据库系统的三级模式是对数据的三种级别的抽象,它把数据的具体组织留给数据库管理系统来管理,使用户在抽象的级别去处理数据,而不必关心数据在计算机中具体的表现方式和存储方式。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换,数据库管理系统在这三级模式之间提供了二级印象,第一层是外模式和模式的印象,第二层是模式和内模式的印象。这二层印象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的物理独立性和逻辑独立性。

物理独立性:物理独立性指的是用户的应用程序和存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的,当数据发生改变的时候应用程序不需要改变,物理独立性是存在于模式和内模式之间的映射转换。

逻辑独立性:逻辑独立性是指用户的应用程序和数据库中逻辑结构是相互独立的,当数据的逻辑结构发生改变的时候,应用程序也不需要改变,逻辑独立性存在与外模式和内模式之间。


关系模型

上面呢,是数据库系统的结构,它从数据库用户和数据库管理系统这两个角度来出发,实现两种不同级别的划分。在这几种数据库类型中,使用最广泛的是关系型数据库。它是基于关系模型建立起来的,在前面的介绍中,我们已经知道,关系模型是采用二维表格来表示实体和实体之间的联系。二维表格由行和列所组成。

关系模型的几个重要概念:

关系

关系操作

完整性约束

在关系模型中,关系模式是对关系的描述,关系实际上就是关系模式在某一时刻的状态或者内容,也就是说,关系模式是型,关系就是它的值。

(图2)

比如上图的表格,姓名、年龄、职位这些都表示型,而具体的值(杨柳、28、产品开发师等)在现实世界中,关系模式是静态的稳定的,而关系它是动态的,随着时间不断的变化,因为关系操作在不断的更新数据库中的数据,但在实际中,常常把关系模式和关系统称为关系。常用的关系操作包括:查询、插入、修改、删除操作。查询操作是最重要的一部分,它包括选择、投影和连接等。

“数据库系统结构”的2个回复

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注