数据库系统的内部结构体系简介

数据库系统的内部结构体系简介

计算机安全是计算机技术的一个分支，其目标包括保护信息免受未经授权的访问、中断和修改，同时为系统的预期用户保持系统的可访问性和可用性。下面是我收集的数据库系统的内部结构体系，希望大家认真阅读!

数据库系统的内部具有三级模式与二级映射。

1)数据库系统的三级模式

数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。

(1)概念模式

概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户公共数据视图。概念模式主要描述数据的概念记录类型以及它们之间的关系，还包括一些数据间的语义约束。

(2)外模式

外模式又称子模式或用户模式，是用户的数据视图，即用户见到的数据模式。

概念模式给出系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。

(3)内模式

内模式又称物理模式，它给出数据库物理存储结构与物理存储方法，如数据存储的文件结构、索引、集簇及hash等存取方式与存取路径，内模式的物理性主要体现在 *** 作系统及文件级上。

内模式对一般的用户是透明的.，但它的设计直接影响到数据库系统的性能。

模式的三个级别层次反映了模式的三个不同环境以及它们的不同要求，其中内模式处于最底层，它反映数据在计算机物理结构中的实际存储形式，概念模式牌中层，它反映了设计者的数据全局逻辑要求，而外模式处于最外层，通过两种映射由物理数据库映射而成它反映用户对数据的要求。

2)数据库系统的二级映射

数据库系统的三级模式是对数据的三个级别抽象，它把数据的具体物理实现留给物理模式，使得全局设计者不必关心数据库的具体实现与物理背景通过两级映射建立了模式间的联系与转换，使得概念模式与外模式虽然并不物理存在，但也能通过映射获得实体。同时，两级映射也保证了数据库系统中数据的独立性。

两级模式的映射：

概念模式到内模式的映射：该映射给出概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系

外模式到概念模式的映射：该映射给出了外模式与概念模式之间的对应关系

【拓展】外部结构

从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为集中式(单用户结构、主从式结构)、分布式(客户机/服务器结构)和多层结构，这是数据库系统外部的体系结构。

(1)单用户应用结构：是运行在个人计算机上的结构模式，常称为桌面(Desktop)DBMS。属于单用户DBMS的主要产品有：Microsoft Access、Paradox、Fox系列。单用户的DBMS的功能在数据的一致性维护、完整性检查及安全性管理上是不完善的。桌面数据库管理系统中比较好的有Access、Paradox等，它基本实现了DBMS应该具有的功能。

(2)主机/终端结构：是以大型主机为中心(Mainframe．Centric)的结构模式，也称为分时共享(Time—Sharing)模式，它是面向终端的多用户计算机系统(主从式结构)。该结构以一台主机为核心，将 *** 作系统、应用程序、DBMS、数据库等数据和资源均放在该主机上，所有的应用处理均由主机承担，每个与主机相连接的终端都是作为主机的一种I/O设备。由于是集中式管理，主机的任何错误都有可能导致整个系统的瘫痪。因此，这种结构对系统的主机的性能要求比较高，维护费用也较高。

(3)客户机/服务器(Client—Server，C/S)结构：是随着计算机网络的广泛使用而出现的结构模式。该结构是将一个数据库分解为客户机(称为前端，Front—End)、应用程序和服务器(称为后端，Back-End)三部分，通过网络连接应用程序和服务器。由于C/S结构的本质是通过对服务功能的分布实现分工服务，因而又称为分布式服务模式。人们将C/S称为二层结构的数据库应用模式。

(4)多层数据库应用结构：将应用程序放在服务器端执行，客户机端安装统一的前端运行环境——浏览器，在客户机和服务器之间增加一层用于转换的服务器，形成三层结构的数据库应用模式，这就是Intemet/Intranet环境下数据库的应用模式。三层结构是由二层(C/S)结构扩展而来的，这种三层结构也称为浏览器/Web 服务器/数据库服务器(B/W/S)结构。

你问的应该是数据库三级模式

引自百度百科,觉得里面解释的不错就转发来给你看看http://baike.baidu.com/view/1186644.htm

为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式。

美国家标准协会(American N ational Standard Instit ut e，ANSI)的数据库管理系统研究小组于1 9 78年提出了标准化的建议，将数据库结构分为3级：面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。

用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中"的反映，很显然，不同层次(级别)用户所“看到’’的数据库是不相同的。

1模式．

模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。

2．外模式

外模式又称子模式，对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据 *** 纵语言(Data Manipulation Lang uage，DML)对这些数据记录进行。外模式反映了数据库的用户观。

3．内模式

内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式翱物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。内模式由内模式描述语言来描述、定义，它是数据库的存储观。

在一个数据库系统中，只有唯一的数据库， 因而作为定义 、描述数据库存储结构的内模式和定义、描述数据库逻辑结构的模式，也是惟一的，但建立在数据库系统之上的应用则是非常广泛、多样的，所以对应的外模式不是惟一的，也不可能是惟一的。

4．三级模式间的映射 数据库的三级模式是数据库在三个级别 (层次)上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。实际上 ，对于一个数据库系统而言一有物理级数据库是客观存在的，它是进行数据库 *** 作的基础，概念级数据库中不过是物理数据库的一种逻辑的、抽象的描述(即模式)，用户级数据库则是用户与数据库的接口，它是概念级数据库的一个子集(外模式)。

用户应用程序根据外模式进行数据 *** 作，通过外模式一模式映射，定义和建立某个外模式与模式间的对应关系，将外模式与模式联系起来，当模式发生改变时，只要改变其映射，就可以使外模式保持不变，对应的应用程序也可保持不变；另一方面，通过模式一内模式映射，定义建立数据的逻辑结构(模式)与存储结构(内模式)间的对应关系，当数据的存储结构发生变化时，只需改变模式一内模式映射，就能保持模式不变，因此应用程序也可以保持不变。

新一轮油气资源评价数据库是建立在国家层面上的数据库，数据库设计首先立足于国家能源政策和战略制定的宏观要求，还要结合油气资源评价的工作特征和各个评价项目及资源的具体情况。使用当前最流行和最成熟的数据库技术进行数据库的总体结构设计。

数据库的设计以《石油工业数据库设计规范》为指导标准，以《石油勘探开发数据》为设计基础，借鉴前人的优秀设计理念和思路，参考国内外优秀的资源评价数据库和油气资源数据库的设计技术优势，结合本轮资源评价的具体特点，按照面向对象的设计和面向过程的设计相结合的设计方法，进行数据库的数据划分设计。

油气资源评价数据库要满足新一轮全国油气资源评价工作的常规油气资源评价、煤层气资源评价、油砂资源评价、油页岩资源评价四个油气资源评价的数据需求。进行数据库具体数据内容设计。

并且，数据库的设计要为油气资源评价的快速、动态评价和远程评价工作的需求保留足够数据扩展接口，数据库具有良好开放性、兼容性和可扩充性。

（一）数据划分

数据库内存放的数据将支持资源评价的整个过程。为了能更好地管理库中数据，需要对整个过程中将用到的数据进行分类管理。具体分类方式如下（图4-11）：

图4-11 数据分类示意图

1.按照应用类型划分

按照数据在资源评价过程中的应用类型划分，可以划分为基础数据、参数数据和评价结果数据。

基础数据是指从勘探生产活动及认识中直接获取的原始数据，这些数据一般没有经过复杂的处理和计算过程。如分析化验数据、钻井地质数据、盆地基础数据等。这些数据是整个评价工作的基础。

参数数据是指在评价过程中各种评价方法和软件直接使用的参数数据。

评价结果数据是指资源评价中产生的各种评价结果数据，如资源量结果数据、地质评价结果数据等。

2.按照评价对象划分

本次评价共分为大区、评价单元、计算单元三个层次，在研究中又使用了盆地、一级构造单元，在评价对象总体考虑中按照评价对象将数据划分为大区、评价单元、计算单元等类型。

3.按照获取方式划分

按照获取方式可以将数据分为直接获取、研究获取、间接获取几类。

4.按照存储类型划分

按照存储类型可以将数据划分为结构化数据和非结构化数据。

结构化数据是指能够用现有的关系数据库系统直接管理的数据，进一步又可以分为定量数据和定性数据两类。

非结构化数据是指不能用现有的关系数据库系统直接管理和 *** 作的数据，它必须借助于另外的工具管理和 *** 作。如图件数据、文档数据等。

库中数据类型的划分共分六个层次逐次划分，包括：数据存储类型→资源类型→评价对象→应用→获取方式→数据特征。

对于结构化存储的数据在应用层分为三类：基础数据、中间数据和结果数据，基础数据中包含用于类比的基础数据、用于统计分析的基础数据和直接用于公式运算的基础数据；结构化存储的数据在获取方式上可以继续划分，其中，用于公式运算的数据可以细化为专家直接录入、由地质类比获取、通过生产过程获取、通过地质研究过程获取及其他方式。中间数据可以从以下方式获取：标准、统计、类比、参数的关联。结果数据的获取有两种方式：公式运算结果和通过钻井、地质、综合研究等提交的文字报告。

对于非结构化存储的数据在应用层分为两类：图形数据和文档数据。

图形数据在获取方式上可以继续划分成四种方式：通过工程测量数据获取（如地理图件、井位坐标数据等）、通过地质研究过程获取（如沉积相图、构造区划图等）、由综合研究获取（如综合评价图等）、其他方式。

图形数据在表现方式上又可以进一步分为有坐标意义的图形（如构造单元划分图、地理图、井位图等）、数值图（如产烃率曲线图、酐洛根热降解图等）和无坐标含义图（如剖面图）等。

文档数据是指评价过程中产生的各种报告、项目运行记录等。

（二）数据库结构

从业务需求上，根据数据用途、数据类型和数据来源，可将本次的油气资源评价数据库分为三级：基础库、参数库、成果库（图4-12）。其结构如下：

图4-12 数据库结构示意图

1.基础库

基础库是油气资源评价工作的最基础的原始数据，有实测数据（物探数据、测井数据、钻井数据、开发数据等）、实验数据和经验数据等。

确定基础数据实际上是一项涉及油田勘探、开发等领域的多学科的复杂工作，是油气资源评价工作的研究过程和研究成果在数据库中的具体表现方式。在设计数据库的过程中，需要与参数研究专家经过多次反复，才能最终确定基础数据库，确保基础数据库能满足目前所有评价工作中计算的需要。

2.参数库

参数库用于存储油气资源评价工作所用到的参数数据，评价软件，直接从参数库中提取参数数据，用于计算。参数数据由基础数据汇总而来，也可以由专家根据经验直接得到。

本次评价中所涉及的参数大致可以分为以下几类：①直接应用的参数；②通过标准或类比借用的参数；③通过研究过程或复杂的预处理得到的参数。

3.成果库

成果库用于存储资源评价结果，包括各种计算结果、各种文档、电子表格、图片、图册等数据。

数据库的体系结构采用分布式多层数据库结构，包括三个组成部分：应用服务层、应用逻辑层和数据服务层。

数据库体系结构如图4-13所示。

图4-13 体系结构结构图

（1）应用服务层：应用服务层包含复杂的事务处理逻辑，应用服务层主要由中间件组件构成。中间件是位于上层应用和下层服务之间的一个软件层，提供更简单、可靠和增值服务。并且能够实现跨库检索的关键技术。它能够使应用软件相对独立于计算机硬件和 *** 作系统平台，把分散的数据库系统有机地组合在一起，为应用软件系统的集成提供技术基础，中间件具有标准程序接口和协议，可以实现不同硬件和 *** 作系统平台上的数据共享和应用互 *** 作。而在具体实现上，中间件是一个用API定义的分布式软件管理框架，具有潜在的通信能力和良好的可扩展性能。中间件包含系统功能处理逻辑，位于应用服务器端。它的任务是接受用户的请求，以特定的方式向应用服务器提出数据处理申请，通过执行相应的扩展应用程序与应用服务层进行连接，当得到应用服务器返回的处理结果后提交给应用服务器，再由应用服务器传送回客户端。根据国内各大石油公司具体的需求开发相应的地质、油藏、生产等应用软件功能程序模块和各种算法模块。

（2）应用逻辑层：逻辑数据层是扩展数据服务层逻辑处理层，针对当前的底层数据库的数据结构，根据具体的需求，应用各种数据库技术，包括临时表、视图、存储过程、游标、复制和快照等技术手段从底层数据库中提取相关的数据，构建面向具体应用的逻辑数据库或者形成一个虚拟的数据库平台。逻辑数据层包含底层数据库的部分或全部数据处理逻辑，并处理来自应用服务层的数据请求和访问，将处理结果返回给逻辑数据层。

形成一个虚拟的数据库平台我们可以应用数据库系统中的多个技术来实现。如果系统中的一个节点中的场地或分片数据能够满足当前虚拟数据库，可以在应用服务层中使用大量的查询，生成一个以数据集结果为主的虚拟数据库平台，并且由数据集附带部分数据库的管理应用策略。或者对节点上的数据库进行复制方法进行虚拟数据库的建立。对与需要对多个节点上的数据库进行综合筛选，则要对各个节点上的数据库进行复制，合并各个复制形成一个应用逻辑层，从而建立一个虚拟数据平台。

（3）数据服务层：即数据库服务器层，其中包含系统的数据处理逻辑，位于不同的 *** 作系统平台上，不同数据库平台（异构数据库），具体完成数据的存储、数据的完整性约束。也可以直接处理来自应用服务层的数据请求和访问，将处理结果返回给逻辑数据层或根据逻辑数据层通过提交的请求，返回数据信息和数据处理逻辑方法。

（三）数据建设标准

1.评价数据标准

系统数据库中的数据格式、大小、类型遵从国家及行业标准，参考的标准如表4-23。

表4-23 数据库设计参考标准

续表

系统中数据的格式及单位参考《常规油气资源评价实施方案》、《煤层气资源评价实施方案》、《油砂资源评价实施方案》、《油页岩资源评价实施方案》及数据字典。

2.图形图件标准

对于地质研究来说，地质类图件是比较重要的。各种地质评价图形遵循以下标准（表4-24）。

表4-24 系统图形遵循的相关标准

系统对图形的要求为必须为带有地理坐标意义的、满足上述标准体系要求的矢量图形，且采用统一的地理底图。图形格式采用：MapGIS图形交换格式、GeoInfo图形格式、ArcInfo图形交换格式、MapInfo图形交换格式和GeoMap图形交换格式。

图件的比例尺要求：

全国性图件：1∶400万或1:600万

大区图件：1:200万

盆地图件：1:40万或1:50万

评价单元图件：1:10万或1:20万

图件的内容要求符合《常规油气资源评价实施方案》、《煤层气资源评价实施方案》、《油砂资源评价实施方案》和《油页岩资源评价实施方案》的规定。

（四）数据内容

数据库中存储的数据包括常规油气相关数据、煤层气相关数据、油砂相关数据和油页岩相关数据；还有可采系数研究涉及的数据，包括研究所需基础数据和研究成果数据；以及趋势预测相关数据。

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