1.3.2 数据库系统的二级映像

由图1.8所描述的数据访问路径和图1.10所描述的数据库系统的三级模式结构可知，当通过应用系统访问数据库中的数据时，应用系统调用外模式，去查找模式中的某一数据；而模式是逻辑上的，对它的访问最终要反映到对外存上数据的操作。要能够顺利地访问数据，必须在外模式与模式之间、模式与内模式之间建立映像关系，这就是数据库系统的二级映像（Mapping）：外模式/模式映像、模式/内模式映像。

（1）外模式/模式映像

对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与模式的对应关系。外模式/模式映像的描述通常包含在外模式中。外模式/模式映像保证了数据的逻辑独立性。当模式发生改变时（如增加新的数据类型或数据项），只要对各外模式/模式映像作相应修改，就可以使外模式保持不变，从而不必修改应用程序。

（2）模式/内模式映像

数据库系统的模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，其描述通常包含在模式定义中。模式/内模式映像保证了数据库的物理独立性。当数据库的存储结构发生改变时，对模式/内模式映像作相应的修改，就可以使模式保持不变，从而应用程序也不必修改。

在数据库系统的三级模式和二级映像结构中，模式是数据库的核心和关键，它独立于数据库的其他层次。因此设计数据库模式是数据库设计的核心任务。内模式不需要数据库设计人员设计，它是由DBMS定义好的。对设计好的数据库模式，DBMS会自动按其定义的内模式进行存储。因此，数据库的内模式依赖于其模式，而独立于其外模式，也独立于具体的存储介质。数据库的外模式是面向具体的应用程序的，需要根据用户需求进行设计。它定义在模式之上，但独立于内模式和存储介质。当用户需求发生变化，相应外模式不能满足应用要求时，该外模式就必须作相应修改，所以设计外模式时应充分考虑到应用的扩展性。应用程序依赖于特定的外模式，不同的应用程序可以共用一个外模式。

数据库系统的三级模式与二级映像具有以下优点：

① 保证数据独立性。将外模式与模式分开，保证了数据的逻辑独立性；将内模式与模式分开，保证了数据的物理独立性。

② 有利于数据共享，减少数据冗余。

③ 有利于数据的安全性。不同的用户在各自的外模式下根据要求操作数据，只能对限定的数据进行操作。

④ 简化了用户接口。用户按照外模式编写应用程序或输入命令，而无须了解数据库全局逻辑结构和内部存储结构，方便用户使用。