【正文】 多層結(jié)構(gòu)等 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念 ?“型 ” 和 “ 值 ” 的概念 ?型 (Type) 對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明 ?值 (Value) 是型的一個(gè)具體賦值 例如 學(xué)生記錄型： （ 學(xué)號(hào) ， 姓名 ， 性別 ， 系別 ， 年齡 ， 籍貫 ） 一個(gè)記錄值： （ 900201， 李明 ， 男 ， 計(jì)算機(jī) ， 22， 江蘇 ） An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念（續(xù)） ?模式（ Schema） ?數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 ?是型的描述 ?反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系 ?模式是相對(duì)穩(wěn)定的 ?實(shí)例（ Instance） ?模式的一個(gè)具體值 ?反映數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài) ?同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例 ?實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的更新而變動(dòng) An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念 （續(xù)） 例如：在學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)模式中，包含學(xué)生記錄、課程記錄和學(xué)生選課記錄 ? 2022年的一個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，包含： ?2022年學(xué)校中所有學(xué)生的記錄 ?學(xué)校開設(shè)的所有課程的記錄 ?所有學(xué)生選課的記錄 ?2022年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)模式對(duì)應(yīng)的實(shí)例與 2022年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)模式對(duì)應(yīng)的實(shí)例是 不同 的 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) ?模式（ Schema） ?外模式（ External Schema） ?內(nèi)模式（ Internal Schema） An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)（續(xù)） 圖 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) An Introduction to Database Systems 一、模式（ Schema） ?模式 （ 也稱邏輯模式 ） ?數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 ?所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖 ， 綜合了所有用戶的需求 ?一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式 ?模式的地位：是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層 ?與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無(wú)關(guān) ?與具體的應(yīng)用程序 、 開發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān) An Introduction to Database Systems 模式（續(xù)） ?模式的定義 ?數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) （ 數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字 、 類型 、 取值范圍等 ） ?數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 ?數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性 、 完整性要求 An Introduction to Database Systems 二、外模式（ External Schema） ?外模式 （ 也稱子模式或用戶模式 ） ?數(shù)據(jù)庫(kù)用戶 （ 包括應(yīng)用程序員和最終用戶 ） 使用的 局部 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 ?數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖 ， 是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示 An Introduction to Database Systems 外模式（續(xù)） ?外模式的地位：介于模式與應(yīng)用之間 ? 模式與外模式的關(guān)系：一對(duì)多 ?外模式通常是模式的子集 ?一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式 。 反映了不同的用戶的應(yīng)用需求 、 看待數(shù)據(jù)的方式 、 對(duì)數(shù)據(jù)保密的要求 ?對(duì)模式中同一數(shù)據(jù) ， 在外模式中的結(jié)構(gòu) 、 類型 、 長(zhǎng)度 、 保密級(jí)別等都可以不同 ? 外模式與應(yīng)用的關(guān)系：一對(duì)多 ?同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用 ?但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式 An Introduction to Database Systems 外模式（續(xù)） ?外模式的用途 ? 保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施 ? 每個(gè)用戶只能看見和訪問所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù) An Introduction to Database Systems 三、內(nèi)模式（ Internal Schema） ?內(nèi)模式 （ 也稱存儲(chǔ)模式 ） ? 是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述 ? 是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式 ?記錄的存儲(chǔ)方式 （ 順序存儲(chǔ) ， 按照 B樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ) ， 按 hash方法存儲(chǔ) ） ?索引的組織方式 ?數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ) ?數(shù)據(jù)是否加密 ?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定 ?一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式 An Introduction to Database Systems 內(nèi)模式（續(xù)） ?例如學(xué)生記錄，如果按 堆 存儲(chǔ)，則插入一條新記錄總是放在學(xué)生記錄存儲(chǔ)的 最后 ，如右圖所示 An Introduction to Database Systems 內(nèi)模式（續(xù)） ?如果按學(xué)號(hào)升序存儲(chǔ)，則插入一條記錄就要找到它應(yīng)在的位置插入，如圖 （ b）所示 ?如果按照學(xué)生年齡聚簇存放，假如新插入的 S3是 16歲，則應(yīng)插入的位置如圖 （ c）所示 圖 記錄不同的存儲(chǔ)方式示意圖 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)） 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 ?三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別 ?二級(jí)映象在 DBMS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換 ?外模式／模式映像 ?模式／內(nèi)模式映像 An Introduction to Database Systems 一、外模式／模式映象 ?模式：描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu) ?外模式：描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu) ?同一個(gè)模式可以有任意多個(gè)外模式 ?每一個(gè)外模式 ， 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式／模式映象 ， 定義外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ?映象定義通常包含在各自外模式的描述中 An Introduction to Database Systems 外模式／模式映象（續(xù)） 保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 ?當(dāng)模式改變時(shí) ， 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員修改有關(guān)的外模式／模式映象 ， 使外模式保持不變 ?應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的 ， 從而應(yīng)用程序不必修改 ， 保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性 ， 簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 。 An Introduction to Database Systems 二、模式／內(nèi)模式映象 ?模式／內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 ?例如 ， 說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的 ?數(shù)據(jù)庫(kù)中模式／內(nèi)模式映象是唯一的 ?該映象定義通常包含在模式描述中 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） 保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 ?當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了 （ 例如選用了另一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ） ， 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員修改模式／內(nèi)模式映象 ， 使模式保持不變 ?應(yīng)用程序不受影響 。 保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性 ，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 。 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） ?數(shù)據(jù)庫(kù)模式 ?即全局邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫(kù)的中心與關(guān)鍵 ?獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的其他層次 ?設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模式 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） ?數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)模式 ?依賴于它的全局邏輯結(jié)構(gòu) ?獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶視圖，即外模式 ?獨(dú)立于具體的存儲(chǔ)設(shè)備 ?將全局邏輯結(jié)構(gòu)中所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系按照一定的物理存儲(chǔ)策略進(jìn)行組織，以達(dá)到較好的時(shí)間與空間效率 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） ?數(shù)據(jù)庫(kù)的外模式 ?面向具體的應(yīng)用程序 ?定義在邏輯模式之上 ?獨(dú)立于存儲(chǔ)模式和存儲(chǔ)設(shè)備 ?當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外模式不能滿足其視圖要求時(shí)，該外模式就得做相應(yīng)改動(dòng) ?設(shè)計(jì)外模式時(shí)應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)充性 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） ?特定的應(yīng)用程序 ?在外模式描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上編制的 ?依賴于特定的外模式 ?與數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)獨(dú)立 ?不同的應(yīng)用程序有時(shí)可以共用同一個(gè)外模式 ?數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像 ?保證了數(shù)據(jù)庫(kù)外模式的穩(wěn)定性 ?從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否則應(yīng)用程序一般不需要修改 An Introduction to Database Systems 模式／內(nèi)模式映象（續(xù)） ?數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去 ?數(shù)據(jù)的存取由 DBMS管理 ?用戶不必考慮存取路徑等細(xì)節(jié) ?簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的編制 ?大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改 An Introduction to Database Systems 第一章 緒論 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 小結(jié) An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 ?數(shù)據(jù)庫(kù) ?數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) （ 及其開發(fā)工具 ） ?應(yīng)用系統(tǒng) ?數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成（續(xù)） ?硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù) ?軟件 ?人員 An Introduction to Database Systems 一、硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù) ?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)硬件資源的要求 (1) 足夠大的內(nèi)存 ?操作系統(tǒng) ?DBMS的核心模塊 ?數(shù)據(jù)緩沖區(qū) ?應(yīng)用程序 An Introduction to Database Systems 硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)（續(xù)） (2) 足夠大的外存 ? 磁盤或磁盤陣列 ?數(shù)據(jù)庫(kù) ? 光盤 、 磁帶 ?數(shù)據(jù)備份 (3) 較高的通道能力 ， 提高數(shù)據(jù)傳送率 An Introduction to Database Systems 二、軟件 ?DBMS ?支持 DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng) ?與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的高級(jí)語(yǔ)言及其編譯系統(tǒng) ?以 DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具 ?為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng) An Introduction to Database Systems 三、人 員 ?數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 ?系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員 ?應(yīng)用程序員 ?用戶 An Introduction to Database Systems 人 員（續(xù)） 圖 各種人員的數(shù)據(jù)視圖 ?不同的人員涉及不同的數(shù)據(jù)抽象級(jí)別，具有不同的數(shù)據(jù)視圖，如下圖所示 An Introduction to Database Systems 1. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 (DBA) 具體職責(zé)： ? ? ?條件 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 (續(xù) ) ? ?周期性轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù) ?數(shù)據(jù)文件 ?日志文件 ?系統(tǒng)故障恢復(fù) ?介質(zhì)故障恢復(fù) ?監(jiān)視審計(jì)文件 An Introduction to Database Systems 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 (續(xù) ) ?5. 數(shù)據(jù)庫(kù)的改進(jìn)和重組 ?性能監(jiān)控和調(diào)優(yōu) ?定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重組織 ， 以提高系統(tǒng)的性能 ?需求增加和改變時(shí) ， 數(shù)據(jù)庫(kù)須需要重構(gòu)造 An Introduction to Database Systems 2. 系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員 ?系統(tǒng)分析員 ?負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明 ?與用戶及 DBA協(xié)商 ， 確定系統(tǒng)的硬軟件配置 ?參與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì) An Introduction to Database Systems 系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員（續(xù)） ?數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員 ?參加用戶需求調(diào)查和系統(tǒng)分析 ?確定數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) ?設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式 An Introduction to Database Systems 3. 應(yīng)用程序員 ?設(shè)計(jì)和編寫應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊 ?進(jìn)行調(diào)試和安裝 An