資料庫管理系統(DBMS)擁有三種不同的抽象層次來看資料庫,這些層次是內模式(Internal Schema)、概念模式(Conceptual Schema)和外模式(External Schema)。這三種層次提供了不同的視角和抽象水平,用於有效地設計、管理和使用資料庫。
1. 內模式(Internal Schema)
定義:
內模式是資料庫的最低層次,描述了資料在物理層面的存儲方式。它定義了資料庫的物理結構,包括文件結構、索引、存儲分配以及存取方法等。
目的:
效能優化:內模式關注於資料的物理存儲和存取效率,優化資料庫操作的性能。
存儲管理:確保資料能夠有效地存儲和檢索,管理存儲空間的分配和利用。
物理獨立性:內模式使得資料庫在物理層面的變更不會影響到概念模式和外模式,提供物理數據獨立性。
2. 概念模式(Conceptual Schema)
定義:
概念模式是資料庫的中間層次,描述了資料庫的邏輯結構。它提供了一個全局視角來定義資料庫中的所有實體、屬性、關係及其約束,而不涉及資料的物理存儲細節。
目的:
邏輯建模:提供一個邏輯上完整且一致的資料庫模型,描述資料庫的整體結構和業務規則。
簡化設計:通過集中管理資料結構和約束,簡化資料庫設計和維護。
邏輯獨立性:概念模式使得資料庫的邏輯結構變更不會影響內模式和外模式,提供邏輯數據獨立性。
3. 外模式(External Schema)
定義:
外模式是資料庫的最高層次,描述了資料庫中不同用戶或應用程序所見的資料視圖。每個外模式對應一個特定的資料子集和視圖,根據用戶需求定義。
目的:
資料視圖:提供不同的用戶視圖,以滿足不同用戶或應用程序的需求和權限。
安全性:通過限制用戶能夠看到和操作的資料範圍,增強資料庫的安全性。
簡化使用:根據用戶需求定制化資料視圖,簡化用戶對資料的理解和操作。
建立這三種層次模式的目的
資料獨立性:
物理資料獨立性:內模式的變更不影響概念模式和外模式,例如更改存儲結構或索引方式。
邏輯資料獨立性:概念模式的變更不影響外模式,例如增加新的屬性或表。
效能優化:
內模式通過優化資料的物理存儲和存取方式,提高資料庫操作的效率。
簡化設計和維護:
概念模式集中管理資料結構和約束,提供一致的邏輯視圖,簡化資料庫設計和維護。
靈活性和定制化:
外模式提供不同用戶視圖,滿足不同需求,增強資料庫的靈活性和使用方便性。
安全性和權限控制:
外模式通過定制化視圖限制用戶訪問資料的範圍,增強資料庫的安全性。
這三種層次模式的建立,使得資料庫系統能夠在效能、靈活性、可維護性和安全性方面取得平衡,滿足各種用戶和應用程序的需求。