3層スキーマとは？

3層スキーマの意味

データベースの構造を外部スキーマ・概念スキーマ・内部スキーマの3階層で記述する考え方。利用者ごとの見え方、組織全体で一意なデータ構造、物理的な格納方法を分けて定義することで、ある層の変更が他層に波及しにくくする。ANSI/SPARCが示した枠組み。

3層スキーマの具体例

給与担当者には氏名と支給額だけを見せる外部スキーマ、社員表と部門表の関係を定めた概念スキーマ、その表をどのファイルにどんな索引付きで置くかを定めた内部スキーマ、というように同じデータを3通りに記述する。

3層スキーマは試験でどう引っ掛けられる？

外部スキーマが最も上位（利用者に近い側）、内部スキーマが物理に近い側で、名前の印象と逆に取り違えやすい。3層は物理的な3台のサーバや3階層アーキテクチャとはまったく別の概念。

3層スキーマと関連する用語

• データ独立性
• DBMS
• データディクショナリ

3層スキーマが出た過去問

• データベースの3層スキーマ構造に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：外部スキーマは、データの利用者からの見方を表現する。

  要点：3層スキーマは外部＝利用者視点、概念＝論理、内部＝物理

  ANSI/SPARCの3層スキーマでは、外部スキーマが個々の利用者やアプリケーションから見たデータの見え方を、概念スキーマがデータ全体の論理的な構造と関連を、内部スキーマが記憶装置上の物理的な格納方法を表します。この分離によって、物理的な変更が利用者側に影響しないというデータ独立性が得られます。概念と内部の役割を入れ替えた記述が典型的なひっかけです。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問26（IPA）

• データベースを記録媒体にどのように格納するかを記述したものはどれか。

  正解：内部スキーマ

  要点：内部スキーマは記憶媒体上の物理的な格納方法を記述する

  ANSI/SPARCの3層スキーマのうち、内部スキーマは記憶装置上でのデータの物理的な格納方法、すなわちレコードの配置やインデックスの構造などを記述する。利用者から見た論理的なデータの見え方は外部スキーマ、データベース全体の論理構造は概念スキーマが担当する。

  出典：令和1年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問26（IPA）

• ANSI/SPARC 3層スキーマモデルにおける内部スキーマの設計に含まれるものはどれか。

  正解：SQL問合せ応答時間の向上を目的としたインデックスの定義

  要点：内部スキーマは格納方法やインデックスなど物理設計を扱う

  3層スキーマのうち内部スキーマは、データを記憶装置上にどう格納しどう効率よく取り出すかという物理的な側面を扱う。インデックスの定義やファイルの編成、格納位置の設計などがここに含まれる。E-Rモデルの作成や正規化、制約の設定はデータの論理構造を決める概念スキーマの範囲である。

  出典：令和4年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問27（IPA）