数据库体系结构

• 数据库

数据库本质上是一个持久数据的集合，其目的是用计算机系统存储信息并支持用户检索和更新所需要的信息。数据库本身可被看作为一种电子文件柜，也就是说，它是收集计算机数据文件的仓库或容器。用户可以对这些文件执行一系列的操作，例如：向数据库中增加新的空文件；向现有文件中插入数据；从现有文件中检索数据；更改现有文件的数据；删除现有文件中的数据；删除数据库中的现有文件等。

• 数据库管理系统

为了保证存储在数据库中的数据的完整性、安全性和一致性，必须有一组系统软件来完成相应的管理任务，这组软件就是数据库管理系统，简称DBMS。数据库由DBMS统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过它来进行。DBMS随系统的不同而不同，但是一般来说，它应该包括以下几方面的内容：

数据库描述功能：定义数据库的全局逻辑结构，局部逻辑结构和其他各种数据库对象；

数据库管理功能：包括系统配置与管理，数据存取与更新管理，数据完整性管理和数据安全性管理；

数据库的查询和操纵功能：该功能包括数据库检索和修改；

数据库维护功能：包括数据迁移管理，数据库结构维护，数据恢复功能和性能监测等。

为了提高数据库系统的开发效率，现代数据库系统除了DBMS之外，还提供了各种支持应用开发的工具。下图说明了数据库管理系统与数据库之间的关系。

图372 据库管理系统与数据库之间的关系

• 三级模式结构

一般而言，数据库的模式结构分为三层：即内模式、概念模式和外模式，其中：

外模式（用户模式）是用逻辑数据模型对用户所用到的那部分数据的描述。每个用户所感兴趣的数据不完全一样。另外，从保密的观点出发，也不宜让用户接触无关数据。因此，每个用户的外模式不一定相同。外模式是概念模式的一部分，或是从概念模式推导出来的；

概念模式（或逻辑模式）是用逻辑数据模型对一个单位的数据的描述。概念模式的设计是数据库涉及的基本任务。

内模式（存储模式）是最接近物理存储的，也就是数据的物理存储方式。概念模式与内模式之间可以相互映射，这个映射由DBMS来完成。内模式对用户一般是透明的，但是它的设计直接影响数据库的性能。因此，不但数据库的设计者和维护者应对内模式有充分的了解，数据库的用户最好对内模式也要有所了解，以便更好地使用数据库；

下图说明了三级模式结构的关系：

图373 三级模式结构的关系