数据库系统三级结构

人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、概念模式、内模式，有效地组织、管理数据，提高了数据库的逻辑独立性和物理独立性。用户级对应外模式，概念级对应概念模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中"的反映，很显然，不同层次（级别）用户所“看到”的数据库是不相同的。

概述数据库技术中采用分级的方法，将数据库的结构划分为多个层次。最著名的是美国ANSI/SPARC数据库系统研究组1975年提出的三级划分法。

数据库系统划分为3个抽象级：用户级、概念级、物理级。

用户级数据库用户级数据库对应于外模式，是最接近于用户的一级数据库，是用户看到和使用的数据库，又称为用户视图。用户级数据库主要由外部记录组成，不同用户视图可以互相重叠，用户的所有操作都是针对用户视图进行的。

概念级数据库概念级数据库对应于概念模式，介于用户级和物理级之间，是所有用户视图的最小并集，是数据库管理员看到和使用的数据库，又称为DBA视图。概念级数据库由概念记录组成，一个数据库可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表示所组成。一个数据库应用系统只存在一个DBA视图，它把数据库作为一个整体的抽象表示。概念级模式把用户视图有机地结合成一个整体，综合平衡考虑所有用户要求，实现数据的一致性、最大限度地降低数据冗余度、准确地反映数据间的联系。

物理级数据库物理级数据库对应于内模式，是数据库的低层表示，它描述数据的实际存储组织，又称内部视图。物理级数据库由内部记录组成，物理级数据库并不是真正的物理存储，而是最接近于物理存储的一个抽象级。1

三级模式概念模式概念模式(模式、逻辑模式)用以描述整个数据库中数据库的逻辑结构，描述现实世界中的实体及其性质与联系，定义记录、数据项、数据的完整性约束条件及记录之间的联系，是数据项值的框架。

数据库系统概念模式通常还包含有访问控制、保密定义、完整性检查等方面的内容，以及概念/物理之间的映射。

概念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。一个数据库只有一个概念模式。

外模式外模式(子模式、用户模式)用以描述用户看到或使用的那部分数据的逻辑结构，用户根据外模式用数据操作语句或用应用程序操作数据库中的数据。外模式主要描述组成用户视图的各个记录的组成，相互关系、数据项的特征、数据的安全性和完整性约束条件。

外模式是数据库用户(包括程序员和最终用户)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。一个数据库可以有多个外模式。一个应用程序只能使用一个外模式。

内模式内模式是整个数据库的最低层表示，不同于物理层，它假设外存是一个无限的线性地址空间。内模式定义的是存储记录的类型．存储域的表示、存储记录的物理顺序，指引元、索引和存储路径等数据的存储组织。

内模式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。一个数据库只有一个内模式。

三级模式的关系(1)模式是数据库的中心与关键。

(2)内模式依赖于模式，独立于外模式和存储设备。

(3)外模式面向具体的应用，独立于内模式和存储设备。

(4)应用程序依赖于外模式，独立于模式和内模式。1

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学