2.3 DDBS的模式结构

模式结构是典型的基于数据的描述方法。ANSI-SPARC于1975年最先提出了ANSI-SPARC集中式数据库的三层模式结构（如图1.4所示），即一种数据库的系统参考模型。尽管ANSI-SPARC体系结构不是正式的标准，但大多数商用数据库系统都遵循该体系结构。根据ANSI-SPARC体系结构，图2.6给出了一个通用的分布式数据库的模式结构。

图2.6 分布式数据库通用的模式结构

由于各个分布式数据库对系统的数据独立性要求不同，因此分布式数据库的抽象层次也可能不同。类似于上述通用的参考模式结构，图2.7给出了一种抽象的四层模式结构，分别为全局外层、全局概念层、局部概念层和局部内层。模式与模式之间是映射关系。具体说明如下：

1.全局外模式（GES）

全局外层为全局外模式，即全局用户视图。通常采用视图定义全局外模式，是分布式数据库系统的全局用户对分布式数据库的最高层抽象。全局用户使用全局用户视图时，不必关心数据的分片和具体的物理分配细节，即具有分布透明性。

2.全局概念模式（GCS）

全局概念模式是分布式数据库的整体抽象，包含全部数据特性和逻辑结构。像集中式数据库中的概念模式一样，全局概念模式是对数据库全体的描述。全局概念模式经过分片模式和分配模式映射到局部概念模式。

●分片模式描述全局数据的逻辑划分，即根据某种条件对全局数据逻辑结构进行的划分，将全局数据逻辑结构划分为局部数据逻辑结构。每一个逻辑划分被定义为一个分片。在关系数据库中，一个关系中的一个子关系称该关系的一个片段。分片模式实现了分片透明性。

图2.7 分布式数据库的四层模式结构

●分配模式描述局部数据逻辑的局部物理结构，即划分后的片段的物理分配视图。分配模式有一对多和一对一两种：一对多为一个片段分配到多个场地上；一对一为一个片段只分配到一个场地上。分配模式实现了复制透明性。

3.局部概念模式（LCS）

局部概念模式是全局概念模式的子集，用于描述局部场地上的局部数据逻辑结构。全局概念模式经逻辑划分后，得到的局部概念模式被分配到各个局部场地上，当全局数据模型与局部数据模型不同时，还涉及数据模型转换等内容。

4.局部内模式（LIS）

局部内模式定义局部物理视图，是对物理数据库的描述，类似于集中数据库的内层。

无论是分布式数据库的通用模式结构还是四层模式结构，都描述了分布式数据库是一组用网络连接的局部数据库的逻辑集合。它将数据库分为全局数据库和局部数据库。全局数据库到局部数据库由1:N映射模式描述。全局数据库是虚拟的，由全局概念层描述。局部数据库是全局数据库在各个场地上存储的实际数据，由局部概念层和局部内层描述。

分布式数据库可描述为虚拟的全局数据库和局部场地数据库的逻辑集合。全局数据库到局部数据库由分片模式和分配模式映射描述。全局用户只关心全局外层定义的数据库用户视图，其内部数据模型的转换、场地分配等均由系统自动实现。