本文主要介绍关于数据库系统的三级模式与数据独立性的相关知识。
本文主要内容：
- 模式与实例
- 数据库系统的三级模式结构
- 数据库的二级映像与数据独立性
1. 模式（Schema）&实例（Instance）
模式与实例其本质就是“型”与“值”的关系：
模式（Schema）：
* 是对数据库逻辑结构和特征的描述；
* 模式是相对稳定的
* 是对型的描述，不涉及具体值
E.g：“学生选课数据库”：
实例（Instance）：
* 数据库某一时刻的状态，即为模式的一个具体值
* 同一个模式可以有多个实例
* 实例会随数据库中数据更新而变动
E.g：“各年学生选课实例”：
2. 数据库系统的三级模式
所谓数据库的三级模式，即：外模式-模式-内模式，如图所示：
2.1 模式（逻辑模式）：
模式（逻辑模式）是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
- 模式是数据库系统模式结构的中心：
- 与数据的物理存储细节和硬件环境无关；
- 与具体应用程序、开发工具以及高级程序设计语言无关；
- 定义模式：
- 定义数据间联系；
- 定义数据相关的安全性、完整性要求；
2.2 外模式：
外模式是对用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，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，一个模式通常可以有多个外模式以反映用户的不同应用需求；
- 一个外模式可以被多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式；
- 外模式用途：
- 每个用户只能看到和访问1所对应的外模式中的数据，简化了用户视图；
- 提供了安全保障
2.3 内模式（存储模式）：
内模式是对数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式，包括：
- 记录的存储方式——顺序、堆存储、hash存储
- 索引的组织方式——B+树、Hash
- 数据是否压缩存储、是否加密等
一个数据库只有一个内模式。
3. 数据库的二级映像与数据独立性
3.1 数据库的二级映像：
数据库的三级模式对应了数据库的二级映像：
- 外模式——模式映像：保证数据的逻辑独立性，即：模式改变时，仅需要对外模式——模式映像进行改变即可，无需改变应用程序
- 模式——内模式映像：保证数据的物理独立性，即：数据存储结构改变时，仅需要对模式——内模式映像进行改变即可，无需改变模式。