數據庫系統的三級模式

數據庫領域公認的標準結構是三級模式結構，它包括外模式、模式和內模式，有效地組織、管理數據，提高了數據庫的邏輯獨立性和物理獨立性。用戶級對應外模式，概念級對應模式，物理級對應內模式，使不同級別的用戶對數據庫形成不同的視圖。所謂視圖，就是指觀察、認識和理解數據的范圍、角度和方法，是數據庫在用戶“眼中“的反映，很顯然，不同層次（級別）用戶所“看到”的數據庫是不相同的。

1、模式

模式又稱概念模式或邏輯模式，對應于概念級。它是由數據庫設計者綜合所有用戶的數據，按照統一的觀點構造的全局邏輯結構，是對數據庫中全部數據的邏輯結構和特征的總體描述，是所有用戶的公共數據視圖（全局視圖）。它是由數據庫管理系統提供的數據模式描述語言（DataDescriptionLanguage，DDL）來描述、定義的，體現、反映了數據庫系統的整體觀。

2、外模式

外模式又稱子模式或用戶模式，對應于用戶級。它是某個或某幾個用戶所看到的數據庫的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。外模式是從模式導出的一個子集，包含模式中允許特定用戶使用的那部分數據。用戶可以通過外模式描述語言來描述、定義對應于用戶的數據記錄（外模式），也可以利用數據操縱語言（DataManipulationLanguage，DML）對這些數據記錄進行。外模式反映了數據庫的用戶觀。

3、內模式

內模式又稱存儲模式，對應于物理級，它是數據庫中全體數據的內部表示或底層描述，是數據庫最低一級的邏輯描述，它描述了數據在存儲介質上的存儲方式和物理結構，對應著實際存儲在外存儲介質上的數據庫。內模式由內模式描述語言來描述、定義，它是數據庫的存儲觀。

在一個數據庫系統中，只有唯一的數據庫，因而作為定義、描述數據庫存儲結構的內模式和定義、描述數據庫邏輯結構的模式，也是唯一的，但建立在數據庫系統之上的應用則是非常廣泛、多樣的，所以對應的外模式不是唯一的，也不可能是唯一的。

從上圖中可以看到用戶應用視圖根據外模式進行數據操作，通過外模式一模式映射，定義和建立某個外模式與模式間的對應關系，將外模式與模式聯系起來，當模式發生改變時，只要改變其映射，就可以使外模式保持不變，對應的應用程序也可保持不變；

另一方面，通過模式一內模式映射，定義建立數據的邏輯結構（模式）與存儲結構（內模式）間的對應關系，當數據的存儲結構發生變化時，只需改變模式一內模式映射，就能保持模式不變，因此應用程序也可以保持不變。

通過外模式-模式映射和模式-內模式映射這兩個映射保證了數據庫系統中的數據具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。

當數據庫模式發生變化時，例如關系數據庫系統中增加新的關系、改變關系的屬性數據類型等，可以調整外模式/模式間的映像關系，保證面向用戶的各個外模式不變。應用程序是依據數據的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數據與應用程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。