資料庫管理系統結構是指構成資料庫管理系統的各部分組成。根據不同的角度，其結構分布不相同。
基本介紹
- 中文名：資料庫管理系統結構
- 外文名：Database Management SystemStructure
- 所屬學科：計算機科學
- 定義：構成資料庫管理系統的各組成部分
- 分類方式：系統功能、使用者角度等
- 套用：資料庫
層次結構,系統結構,三級模式結構,外部體系結構,
層次結構
從層次結構的角度來分析資料庫管理系統的結構。資料庫管理系統可以由外至內分為四層：套用層、語言翻譯處理層、數據存取層和數據存儲層(套用層是最外層，數據存儲層是最內層)。
以下介紹每一層的功能特點：
(2)語言處理層：由DDL編譯器、DML編譯器、DCL編譯器、查詢戰蘭婚器等組成，負責完成對資料庫語言的各類語句進行詞法分析、語法分析和語義分析，生成可執行的代碼。此外，還負責進行授權檢驗、視圖轉換、完整性檢查、查詢最佳化等。
(3)數據存取層：將上層的集合操作轉換為對記錄的操作，包括掃描、排序、查找、插入、刪除、修改等，完成數據的存取、路徑的維護以及並發控制等任務。
(4)數據存儲層：由檔案管理器和緩衝區管理器組成，負責完成數據的頁面存儲和系統的緩衝區管理等任務，包括打開和關閉檔案、讀寫頁面、讀寫緩衝區、頁面淘汰、內外存交換以及外層管理等。
系統結構
從系統功能方面來分析資料庫管理系統的結構。一般來說，資料庫管理系統應該具備以下功能：數據定義，數據操縱，資料庫運行管理，數據組織、存儲和管理，資料庫的建立、維護和其他。而實現這些功能就需要相應的程式模組。以下分別介紹這些相應的程式模組：
(1)數據定義模組：包括DDL翻譯處理程式(包括外模式、模式、存儲模式處理程式)、保密定義處理程式(如授權定義處理程式)、完整性約束定義處理程式等。這些程式接收相應的定義，進行語法、語義檢查，把它們翻譯為內部格式存儲在數據字典中。DDL翻譯程式還根據模式定義負責建立資料庫的框架(即形成一個空庫)，等待裝入數據。
(2)數據操縱模組：包括DML處理程式、終端查詢語言解釋程式、數據存取程式、數據更新程式等。DML處理程式或終端查詢語言解釋程式對用戶數據操縱請求進行語法、語義檢查，有數據存取或更新程式完成對數汗匙照喇據庫的存取操作。
(3)資料庫運行管理模組：包括系統初啟程式，負責初始化DBMS，建立DBMS的系統緩衝區，系統工作區，打開數據字典等等。還有安全性控制，完整性檢查、並發控制、事務管理、運行日誌管理等程式模組，在資料庫運行過程中監視著對資料庫的所有操作，控制管理資料庫資源，處理多用戶的並發陵促迎墊操作等。它們一方面保證用戶事務的正常運行及其原子性，一方面保證資料庫姜茅的安全性和完整性。
(4)數據組織、存儲和管理模組：包括檔案讀寫與維護程式、存取路徑(如索引)管理程式、緩衝區管理程式(包括緩衝區讀、寫、淘汰模組)，這些程式負責維護資料庫的數據和存取路徑，提供有效的存取方法。
三級模式結構
1975年，美國國家標準協會/標準計畫和需求委員會(ANSI/SPARC)為資料庫管理系統建立了三級模式結構，即內模式、概念模式和外模式。
(1)外模式：又稱關係子模式或用戶模式，是資料庫用戶看見的局部數據的邏輯結構和特徵的描述，即應用程式所需要的那部分資料庫結構。外模式是應用程式與資料庫系統之間的接口，是保證資料庫安全性的一個有效措施。用戶可使用數據定義語言斷燥重(DDL)和數據操縱語言(DML)來定義資料庫的結構和對資料庫進行操縱。對於用戶而言，只需要按照所定義的外模式進行操作，而無需了解概念模式和內模式等的內部細節。一個資料庫可以翻堡乘有多個外模式。
(2)概念模式：又稱模式/關係模式/邏輯模式，是資料庫整體邏輯結構的完整描述，包括概念記錄模型、記錄長度之間的聯繫、所允許的操作以及數據的完整性、安全性約束等數據控制方面的規定。概念模式位於資料庫系統模式結構的中間層，不涉及數據的物理存儲細節和硬體環境，與應用程式、開發工具及程式設計語言無關。一個資料庫只能有一個概念模式。
(3)內模式：又稱存儲模式，是資料庫內部數據存儲結雄勸充構的描述。它定義了資料庫內部記錄類型、索引和檔案的組織方式以及數據控制方面的細節。一個資料庫只能有一個內模式。
外部體系結構
從資料庫最終用戶角度看，資料庫系統的結構分為集中式(單用戶結構、主從式結構)、分散式(客戶機/伺服器結構)和多層結構，這是資料庫系統外部的體系結構。
(1)單用戶套用結構：是運行在個人計算機上的結構模式，常稱為桌面(Desktop)DBMS。屬於單用戶DBMS的主要產品有：Microsoft Access、Paradox、Fox系列。單用戶的DBMS的功能在數據的一致性維護、完整性檢查及安全性管理上是不完善的。桌面資料庫管理系統中比較好的有Access、Paradox等，它基本實現了DBMS應該具有的功能。
(2)主機/終端結構：是以大型主機為中心(Mainframe．Centric)的結構模式，也稱為分時共享(Time—Sharing)模式，它是面向終端的多用戶計算機系統(主從式結構)。該結構以一台主機為核心，將作業系統、應用程式、DBMS、資料庫等數據和資源均放在該主機上，所有的套用處理均由主機承擔，每個與主機相連線的終端都是作為主機的一種I/O設備。由於是集中式管理，主機的任何錯誤都有可能導致整個系統的癱瘓。因此，這種結構對系統的主機的性能要求比較高，維護費用也較高。
(3)客戶機/伺服器(Client—Server，C/S)結構：是隨著計算機網路的廣泛使用而出現的結構模式。該結構是將一個資料庫分解為客戶機(稱為前端，Front—End)、應用程式和伺服器(稱為後端，Back-End)三部分，通過網路連線應用程式和伺服器。由於C/S結構的本質是通過對服務功能的分布實現分工服務，因而又稱為分散式服務模式。人們將C/S稱為二層結構的資料庫套用模式。
(1)外模式：又稱關係子模式或用戶模式，是資料庫用戶看見的局部數據的邏輯結構和特徵的描述，即應用程式所需要的那部分資料庫結構。外模式是應用程式與資料庫系統之間的接口，是保證資料庫安全性的一個有效措施。用戶可使用數據定義語言(DDL)和數據操縱語言(DML)來定義資料庫的結構和對資料庫進行操縱。對於用戶而言，只需要按照所定義的外模式進行操作，而無需了解概念模式和內模式等的內部細節。一個資料庫可以有多個外模式。
(2)概念模式：又稱模式/關係模式/邏輯模式，是資料庫整體邏輯結構的完整描述，包括概念記錄模型、記錄長度之間的聯繫、所允許的操作以及數據的完整性、安全性約束等數據控制方面的規定。概念模式位於資料庫系統模式結構的中間層，不涉及數據的物理存儲細節和硬體環境，與應用程式、開發工具及程式設計語言無關。一個資料庫只能有一個概念模式。
(3)內模式：又稱存儲模式，是資料庫內部數據存儲結構的描述。它定義了資料庫內部記錄類型、索引和檔案的組織方式以及數據控制方面的細節。一個資料庫只能有一個內模式。
外部體系結構
從資料庫最終用戶角度看，資料庫系統的結構分為集中式(單用戶結構、主從式結構)、分散式(客戶機/伺服器結構)和多層結構，這是資料庫系統外部的體系結構。
(1)單用戶套用結構：是運行在個人計算機上的結構模式，常稱為桌面(Desktop)DBMS。屬於單用戶DBMS的主要產品有：Microsoft Access、Paradox、Fox系列。單用戶的DBMS的功能在數據的一致性維護、完整性檢查及安全性管理上是不完善的。桌面資料庫管理系統中比較好的有Access、Paradox等，它基本實現了DBMS應該具有的功能。
(2)主機/終端結構：是以大型主機為中心(Mainframe．Centric)的結構模式，也稱為分時共享(Time—Sharing)模式，它是面向終端的多用戶計算機系統(主從式結構)。該結構以一台主機為核心，將作業系統、應用程式、DBMS、資料庫等數據和資源均放在該主機上，所有的套用處理均由主機承擔，每個與主機相連線的終端都是作為主機的一種I/O設備。由於是集中式管理，主機的任何錯誤都有可能導致整個系統的癱瘓。因此，這種結構對系統的主機的性能要求比較高，維護費用也較高。
(3)客戶機/伺服器(Client—Server，C/S)結構：是隨著計算機網路的廣泛使用而出現的結構模式。該結構是將一個資料庫分解為客戶機(稱為前端，Front—End)、應用程式和伺服器(稱為後端，Back-End)三部分，通過網路連線應用程式和伺服器。由於C/S結構的本質是通過對服務功能的分布實現分工服務，因而又稱為分散式服務模式。人們將C/S稱為二層結構的資料庫套用模式。
