【正文】 2022年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實(shí)例是 不同 的 數(shù)據(jù)庫系統(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) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) (續(xù) ) 圖 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 一、模式 (Schema) ?模式 (也稱邏輯模式 ) ? 數(shù)據(jù)庫中全體數(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)庫只有一個(gè)模式 ?模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(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)語言無關(guān) 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 二、外模式 (External Schema) ?外模式 (也稱子模式或用戶模式 ) ? 數(shù)據(jù)庫用戶 (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 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：一對多 ?外模式通常是模式的子集 ?一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(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 、 對數(shù)據(jù)保密的要求 ?對模式中同一數(shù)據(jù) ， 在外模式中的結(jié)構(gòu) 、 類型 、 長度 、 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 外模式 (續(xù) ) ?外模式的用途 ? 保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個(gè)有力措施 ? 每個(gè)用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù) 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)庫內(nèi)部的表示方式 ? 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)庫只有一個(gè)內(nèi)模式 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 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 數(shù)據(jù)庫的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 ?三級(jí)模式是對數(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 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應(yīng)關(guān)系 ?映象定義通常包含在各自外模式的描述中 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 ， 簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 。 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 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 ，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 。 模式 /內(nèi)模式映象 (續(xù) ) ?數(shù)據(jù)庫模式 ? 即全局邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵 ? 獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其他層次 ? 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式 模式 /內(nèi)模式映象 (續(xù) ) ?數(shù)據(jù)庫的內(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 模式 /內(nèi)模式映象 (續(xù) ) ?數(shù)據(jù)庫的外模式 ? 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 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)庫的二級(jí)映像 ? 保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(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 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 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 ?數(shù)據(jù)庫 ?數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (及其開發(fā)工具 ) ?應(yīng)用系統(tǒng) ?數(shù)據(jù)庫管理員 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 (續(xù) ) ?硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫 ?軟件 ?人員 一、硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫 ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求 (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 硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫 (續(xù) ) (2)足夠大的外存 ? 磁盤或磁盤陣列 ?數(shù)據(jù)庫 ? 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 二、軟件 ?DBMS ?支持 DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng) ?與數(shù)據(jù)庫接口的高級(jí)語言及其編譯系統(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)庫應(yīng)用系統(tǒng) 三、人員 ?數(shù)據(jù)庫管理員 ?系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 ?應(yīng)用程序員 ?用戶 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 1. 數(shù)據(jù)庫管理員 (DBA) 具體職責(zé)： ? ? ? 數(shù)據(jù)庫管理員 (續(xù) ) ? ? 周期性轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫 ? 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 數(shù)據(jù)庫管理員 (續(xù) ) ?5. 數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)和重組 ? 性能監(jiān)控和調(diào)優(yōu) ? 定期對數(shù)據(jù)庫進(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)庫須需要重構(gòu)造 2. 系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(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)庫系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì) 系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員 (續(xù) ) ?數(shù)據(jù)庫設(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)庫中的數(shù)據(jù) ? 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫各級(jí)模式 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 4. 用戶 用戶是指最終用戶 (End User)。 最終用戶通過應(yīng)用系統(tǒng)的用戶接口使用數(shù)據(jù)庫 。 ?1. 偶然用戶 ? 不經(jīng)常訪問數(shù)據(jù)庫 ， 但每次訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)往往需要不同的數(shù)據(jù)庫信息 ? 企業(yè)或組織機(jī)構(gòu)的高中級(jí)管理人員 用戶 (續(xù) ) ? 2. 簡單用戶 ? 主要工作是查詢和更新數(shù)據(jù)庫 ? 銀行的職員 、 機(jī)票預(yù)定人員 、 旅館總臺(tái)服務(wù)員 ? 3. 復(fù)雜用戶 ? 工程師 、 科學(xué)家 、 經(jīng)濟(jì)學(xué)家 、 科技工作者等 ? 直接使用數(shù)據(jù)庫語言訪問數(shù)據(jù)庫 ， 甚至能夠基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的 API編制自己的應(yīng)用程序 小結(jié) ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 ? 數(shù)據(jù)庫的基本概念 ? 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過程 ?數(shù)據(jù)模型 ? 數(shù)據(jù)模型的三要素 ? 概念模型 ， ER 模型 ? 三種主要數(shù)據(jù)庫模型 小結(jié) (續(xù) ) ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級(jí)模式結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兩層映像系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成