三级模式、两级映像和两个独立性

1.数据库系统的三级模式结构：

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成，如图：

①模式（schema）：

       模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节，右与具体的应用程序、所使用的应用开发工具及高级程序设计语言无关。

       模式实际上是数据库数据在逻辑上的视图。一个数据库只有一个模式。数据库模式以某一种数据模型为基础，同意综合地考虑了所有用户的需求，并将这些需求有机地结合成一个逻辑整体。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，例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；而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。

       数据库管理系统提供模式数据定义语言（模式DDL）来严格地定义模式。

②外模式（external schema）：

       外模式也称子模式（subschema）或用户模式，它是数据库用固话（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

       外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。由于它是各个用户的数据视图，如果不同的用户在应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求等方面存在差异，则其外模式描述就是不同的。即使对模式中同一数据，在外模式的结构、类型、长度、保密等级等都可以不同。另一方面，同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。

       外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。

③内模式（internal schema）：

       内模式也称存储模式（storage schema），一个数据库只有一个内模式。它是数据物理存储和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。例如，记录的存储方式是堆存储还是按照某个（些）属性值的升（降）序存储，或按照属性值聚簇（cluster）存储；索引按照什么方式组织，是B+树索引还是hash索引；数据是否压缩存储，是否加密；数据的存储记录结构有何规定，如定长结构还是变长结构，一个记录不能跨物理页存储；等等。

2.数据库中的二级映像功能与数据独立性：

       数据库系统的三级模式是数据的三个抽象级别，它把数据的具体祖冲之留给数据库管理系统管理，使用户能逻辑地、抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式和存储方式。为了能够在系统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两层映像：外模式/模式映像和模式/外模式映像。

       正式这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

 

 

概总：

内模式：    以书面格式去存储数据，负责数据存放

概念模式：表

外模式：   数据库的视图

①外模式/模式映像：

       模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都会有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式和模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。

当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是根据数据的外模式编写的，从而应用程序不用修改，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：

数据库只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/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。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。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（例如选用了另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序之间的物理独立性，简称数据的物理独立性（用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的）。

 

物理独立性与逻辑独立性区别：

数据的物理独立性：应用程序与数据的物理存储相互独立，即数据怎么存储，应用程序不需要知道。

逻辑独立性：应用程序与逻辑结构相互独立，逻辑结构改变，应用程序不用变。