数据库系统的结构

从数据库应用开发人员角度：数据库系统通常采用三级模式结构–内部
从数据库最终用户角度：数据库系统的结构分为单用户、主从式、分布式、客户-服务器、浏览器-应用服务器/数据库服务器多层结构等–外部

一、数据库系统模式的概念

在数据模型中有“型”和“值”的概念，型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值。
模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例，同一个模式可以有很多实例。
模式是相对稳定的，而实例是相对变动的，因为数据库中的数据是不断更新的，模式反映的是数据的结构及其联系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。

二、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。

1、模式

模式（逻辑模式）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的数据视图。它是数据库吸引模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，又与具体的应用程序、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级上的视图。一个数据库只有一个模式。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

外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户（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。
外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。它是保证数据库安全的一个有力措施，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。数据库管理系统提供外模式数据定义语言（外模式DDL）来严格地定义外模式。

3、内模式

内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式，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组织方式。

三、数据库的二级映像功能与数据独立性

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/内模式映像。它们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。

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，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与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。
数据的逻辑独立性：当模式改变时，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，应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。

2）、模式/内模式映像

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。该映像定义通常包含在模式描述中。
数据的物理独立性：当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性。

综述
数据库模式即全局逻辑结构是数据据库的中心与关键，它独立于数据库的其他层次；数据库的内模式依赖于它的全局逻辑结构，但独立于数据库的用户视图，即外模式，也独立于具体的存储设备；数据库的外模式面向具体的应用程序，定义在逻辑模式之上，但独立于存储模式和存储设备。、
数据库的二级映像保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性。
数据与程序之间的独立性使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去，由于数据的存取由数据库管理系统管理，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用程序的维护和修改。