四個基本概念
資料 Data
即資料庫中儲存的基本物件,有多個屬性,有型別,有屬性名,有長度大小的定義等等。
資料的意義是由資料的語意來決定的。
資料庫 Database
資料庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量資料的集合
特徵
- 資料按一定的資料模型組織、描述和儲存
- 可為各種使用者共享
- 冗餘度較小
- 資料獨立性較高
- 易擴充套件
資料庫管理系統 DBMS
是一個基礎軟體,負責資料庫與上層資料庫使用者直接的互動,提供互動介面,往下管理資料庫,組織資料庫的儲存,查詢等操作。
- 提供資料定義語言DDL。
- 資料組織,儲存,管理
- 資料操控:增刪查改等
- 資料庫的事務管理和執行管理
- 資料庫的建立與維護
- 與其他系統之間交流
資料庫系統 DBS
資料庫系統的構成
- 資料庫
- 資料庫管理系統(及其開發工具)
- 應用系統
- 資料庫管理員 (DBA, DataBase Adminintrator)
資料庫系統的示意圖
獨立性
物理獨立性
指使用者的應用程式與儲存在磁碟上的資料庫中資料是相互獨立的。當資料的物理儲存改變了,應用程式不用改變
邏輯獨立性
指使用者的應用程式與資料庫的邏輯結構是相互獨立的。資料的邏輯結構改變了,使用者程式也可以不變, 從而簡化了應用程式的編制,減少了應用程式的維護和修改。
物理和邏輯上的獨立,將資料和應用程式真正解耦,降低了軟體開發的複雜度,提升了應用的可維護性。
資料庫系統模式
從資料庫管理系統角度看,資料庫系統通常採用三級模式結構,是資料庫系統DBS內部的系統結構。
通常採用三級模式結構:模式Schema,外模式External Schema,內模式Internal Schema。
模式
模式也稱為邏輯模式,是資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述,是所有使用者的公共資料檢視。是資料庫系統模式結構的中間層,和具體的應用程式以及具體的硬體環境都無關。
外模式
外模式也稱為子模式,使用者模式,它是資料庫使用者能夠看見和使用的區域性資料的邏輯結構和特徵描述,是資料庫使用者的資料檢視,是與某一應用程式有關的資料的邏輯表示。
內模式
內模式也稱為儲存模式,一個資料庫只有一個內模式,他是資料物理結構和儲存方式的描述,是資料在資料庫內部的描述方式。
示例圖
外模式與外部應用程式互動,提供互動定義語言,以及互動的介面。
內模式與物理儲存進行互動,管理資料庫檔案的物理儲存方式,組織資料的查詢,修改,維護等操作。
二級對映
模式和外模式之間的對映
模式描述的的是資料的全域性邏輯結構,外模式描述的是資料的區域性邏輯結構。一個模式可以對應多個外模式。
當模式改變是,可以保證外模式不變,而應用程式是根據外模式來編寫的,所以應用程式也無需修改,這種資料與應用程式之間的獨立性叫做邏輯獨立性。
模式和內模式之間的對映
資料庫之中只有一個模式,就是內模式,所以內模式和模式之間的對映是唯一的,塔頂了資料的全域性邏輯結構和物理儲存結構之間的對應關係。
當儲存結構(物理上)發生改變時,可以使模式不變,從而保證了上一層的模式與外模式之間的對映的穩定性,所以應用程式也無需改變。這樣就保證了資料與程式之間的物理獨立性。
外模式相當於介面層,內模式相當於底層/移植層,中間的Schema與具體的硬體環境,使用資料庫的程式語言無關,是資料庫設計的邏輯層,所以也稱之為邏輯模式。
- 資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述
- 所有使用者的公共資料檢視,綜合了所有使用者的需求
- 一個資料庫只有一個模式
三種模式的總結
資料模型
- 資料結構
- 資料操作
- 完整性約束條件