什么是数据库的三级模式两级映象？

三级模式两级映象结构图

概念

三级模式

• 内模式：也称为存储模式，是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。定义所有的内部记录类型、索引和文件组织方式，以及数据控制方面的细节。
• 模式：又称概念模式，就是我们通常使用的基本表。概念模式的一个具体值称为模式的一个实例，同一个模式可以有很多实例。概念模式反映的是数据库的结构及其联系，所以是相对稳定的；而实例反映的是数据库某一时刻的状态，是相对变动的。
• 外模式：对应数据库中的视图，将表进行一定处理后再提供给用户使用。也称用户模式或子模式，是用户与数据库系统的接口，是用户需要使用的部分数据的描述。

两级映象

• 外模式/概念模式映象（逻辑映象）：是表和视图之间的映象，存在于概念模式和外模式之间；若表中的数据发生了修改，只需修改此映象，而无需修改应用代码。
• 概念模式/内模式映象（物理映象）：是表和数据的物理存储之间的映象，存在于概念模式和内模式之间；若修改了数据的存储方式，只需要修改此映象，而无需修改应用代码

抽象

• 视图层（View Level）：最高层次的抽象，描述整个数据库的某个部分的数据，因为数据库系统的很多用户并不关系数据库中的所有信息，而只关心所需要的那部分数据。可以通过构建视图层来实现用户的数据需求，这样不仅使用户与系统交互简化，而且还可以保证数据的保密性和安全性。
• 逻辑层（Logical Level）：比物理层更高一层的抽象，描述数据库中存储的数据以及这些数据间存在的关系。逻辑层通过相对简单的结构（表）描述了整个数据库。尽管逻辑层简单结构的实现涉及了复杂的物理层结构，但逻辑层用户不必知道这些复杂性。
• 物理层（Physical Level）：最低层次的抽象，描述数据在存储器中是如何存储的。物理层详细地描述复杂的底层结构。

为什么要使用三级模式两级映象？

1. 屏蔽复杂性：对用户屏蔽复杂性，简化用户与系统的交互。
2. 解耦：不同层次的抽象，任何改动可以通过修改映象而无需修改应用程序。
3. 有助于提高数据库管理的效率和可靠性。
   • 提高存储效率：通过将逻辑映象和物理映象分离，DBMS可以有效的管理存储。例如，他可以将数据对象放在不同的物理设备上以平衡负载；他可以使用不同的存储方法来优化访问速度。
   • 提高性能：数据库两级映象可以有效优化查询性能。DBMS使用查询优化器来生成物理计划，优化查询的执行方式，提高性能。
   • 维护数据一致性：由于逻辑映像和物理映像分离，DBMS可以执行一些维护操作，而不会影响到用户和应用程序。例如，它可以重构数据结构而不需要更改应用程序。还可以使用备份和还原技术来保护数据不受灾难性故障影响。
   • 提高安全性：数据库两级映像提高了数据库的安全性。DBMS可以使用各种安全功能，如访问控制和加密，以保护数据免受未经授权的访问。此外，如果数据库受到攻击或损坏，备份可以帮助恢复数据。
   • 提高可移植性：通过将逻辑映像和物理映像分离，DBMS可以使数据库更易于在不同的平台和操作系统上移植。逻辑映像是与特定平台无关的，因此可以在不同的操作系统和硬件上运行。此外，物理映像可以轻松移植到不同的存储设备上，例如磁带和光盘。