3層スキーマ（three schema architecture）は、データベースの設計において非常に重要な概念です。
このモデルは、データの抽象度を異にする3つのスキーマ（外部スキーマ、概念スキーマ、内部スキーマ）を定義することにより、データの管理と利用を効率化します。
本記事では、3層スキーマの基本的な構造や役割、ANSI/SPARCモデルについて詳しく解説します。
3層スキーマの基本概念
1. スキーマとは？
スキーマとは、データベースの構造や形式を定義するものであり、データモデルの設計や管理に欠かせない要素です。
3層スキーマは、これらのスキーマを階層的に整理し、それぞれの階層で異なる視点からデータを扱うことが可能になります。
2. 3層スキーマの構造
3層スキーマは以下の3つの階層から成り立っています。
H2: 外部スキーマ
外部スキーマは、ユーザーが必要とするデータの抽出方法や表示方法を定義します。
リレーショナルデータベース（RDB）においては、これはビューに相当します。
ユーザーは外部スキーマを介してデータにアクセスし、必要な情報を効率的に取得できます。
H2: 概念スキーマ
概念スキーマは、データ全体の論理的な構造を定義します。
これは、データベースが扱うべき概念や、これらの概念間の関係を示します。
リレーショナルデータベースでは、テーブルに相当します。
H2: 内部スキーマ
内部スキーマは、データの物理的な配置や格納方法を定義します。
これは、データが記憶装置やデータファイル上でどのように管理されるかを示し、RDBMSの内部仕様に関連しています。
ANSI/SPARC 3層スキーマモデル
1. 概要
ANSI/SPARC 3層スキーマモデルは、1975年に米国国家規格協会（ANSI）の標準化計画要求委員会（SPARC）によって提唱されました。
このモデルは、データの論理的および物理的独立性を確保することを主眼としています。
2. 論理的独立性と物理的独立性
- 論理的独立性: 外部スキーマを介してデータにアクセスすることで、概念スキーマが変更されてもアプリケーションに与える影響を最小限に抑えることができます。
- 物理的独立性: 内部スキーマを介してデータが記憶装置に記録されることで、論理的な構造と物理的な構造を分離できます。
- これにより、データの管理がより柔軟になります。
3層スキーマの利点
1. データの柔軟性
3層スキーマは、データベース設計の変更や拡張を容易にし、システムの柔軟性を高めます。
これにより、新しいビジネスニーズに対応しやすくなります。
2. ユーザー体験の向上
ユーザーは、外部スキーマを通じてデータにアクセスすることで、複雑な内部構造を意識せずに情報を取得できます。
これにより、ユーザー体験が向上します。
3. 保守性の向上
スキーマが明確に分かれていることで、データベースの保守が容易になります。
特定のスキーマのみを変更することで、他の部分に影響を与えることなくシステムを更新できます。
まとめ
3層スキーマは、データベース設計における重要なフレームワークであり、データの効率的な管理と利用を実現します。
外部スキーマ、概念スキーマ、内部スキーマの3つの階層を通じて、論理的および物理的独立性を確保し、柔軟で使いやすいデータベースを構築できます。
この理解は、データベース管理や設計を行う上で不可欠です。
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