数据库系统之基本认知

基本概念

数据(Data):数据是数据库中存储的基本对象。
数据库(DataBase,DB):存放数据的仓库。
数据库管理系统(DataBase Management System,DBMS):是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
数据库系统(DataBase System,DBS):是计算机系统中引入数据库后的系统,一般由数据库,数据管理系统(及其开发工具),应用系统,数据库管理员构成


数据模型 

数据(data)是描述事物的符号记录。
模型(Model)是现实世界的抽象。
数据模型(Data Model)是数据特征的抽象,是数据库管理的教学形式框。

数据模型所描述的内容包括三个部分:数据结构、数据操作、数据约束(完整性约束条件)。
1)数据结构:数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结构是数据模型的基础,数据 操作和约束都建立
在数据结构上。不同的数据结构具有不同的操作和约束。
2)数据操作:数据模型中数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。
3)数据约束:数据模型中的数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的制约和依存关系,以及数据动 态变化的规则,以保
证数据的正确、有效和相容。

数据模型分为大致分为两类:
1)概念模型:按照用户观点来对数据信息建模,主要用于数据库设计。最常用的是E-R模型。
2)逻辑模型和物理模型:前者层次、网状、关系、面向对象、面向关系模型,主要用于DBMS的实现;后者是描述数据在系统内部的实现方式和存取方法。

三级模式结构及二级映像功能

模式(schema)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,不涉及到具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例(instance),同一个模式可以有多个实例。模式是相对稳定的,而实例则是相对变动的。数据库管理系统在体系结构上通常都具有相同的特征,即采用三级模式结构,并提供二级映像功能。

数据库系统在其内部具有三级模式及二级映像,三级模式分别是外模式、模式和内模式。二级映像则分别是外部级到概念级的映像以及概念级到内部级的映像,即外模式/模式映像和模式/内模式映像。(如下图)

数据库系统之基本认知_第1张图片

概念模式(Schema) 

定义: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。 
理解: 
① 一个数据库只有一个概念模式; 
② 是数据库数据在逻辑级上的视图; 
③ 数据库模式以某一种数据模型为基础; 
④ 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构(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),而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求,定义这些数据之间的联系。 

外模式(External Schema) 

定义:也称子模式(Subschema)或用户模式,是数据库用户(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。 
理解: 
① 一个数据库可以有多个外模式; 
② 外模式就是用户视图;
③ 外模式是保证数据安全性的一个有力措施。
 

内模式(Internal Schema) 

定义:也称存储模式(Storage Schema),它是数据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(例如,记录的存储方式是顺序存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储;索引按照什么方式组织;数据是否压缩存储,是否加密;数据的储记录结构有何规定)。 
理解: 
① 一个数据库只有一个内模式; 
② 一个表可能由多个文件组成,如:数据文件、索引文件。 
它是数据库管理系统(DBMS)对数据库中数据进行有效组织和管理的方法 。其目的有: 
① 为了减少数据冗余,实现数据共享; 
② 为了提高存取效率,改善性能。


概念模式/内模式(保持了物理的独立性) 

如果数据库的存储结构发生了变化,也就是说如果改变了存储结构的定义,那么概念模式/内模式映像必须进行相应的更改,以使概念模式保持不变。内模式改变可以不改变概念模式。  

概念模式/外模式(保持了逻辑的独立性) 

如果概念模式的结构发生改变,如添加字段,修改字段的类型等等。但这些概念模式的改变不一定会影响外模式。  



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