先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、データベースを勉強していたら内部スキーマという言葉が出てきたんですけど、これは何を意味しているんですか？」

先生

「内部スキーマ（読み方はナイブスキーマ）は、データベースの物理的な構造を定義するものです。つまり、データがハードディスクやSSDにどのように保存されているかを表しています。」

生徒

「ということは、利用者が直接見るものではなく、裏側の仕組みということですか？」

先生

「その通りです。内部スキーマは、データの格納方法やアクセス方法を決める設計図であり、データベース管理システム（DBMS、ディービーエムエス）が効率よく動作するために重要な役割を果たしています。」

1. 内部スキーマとは？

内部スキーマは、データベースの物理的な構造を記述したものです。テーブルやレコードがどのようにファイルとして保存されるか、インデックスがどのように作られるか、データを読み書きする際にどのようなアルゴリズムが使われるかといった部分を定義します。

外部スキーマや概念スキーマが利用者や設計者にとっての見え方を扱うのに対し、内部スキーマは「コンピュータ内部での処理方法」を担当します。

2. 内部スキーマの読み方と意味

内部スキーマは「ないぶスキーマ」と読みます。英語ではInternal Schema（インターナルスキーマ）と呼ばれます。意味は「データベースの内部構造を記述したもの」であり、記憶装置（キオクソウチ）におけるデータの格納方式を決定します。

たとえば、同じテーブルでも、内部スキーマによって「順番に並べて保存するか」「ハッシュ関数で計算して保存するか」「インデックスを利用して高速検索できるようにするか」などが変わってきます。

内部スキーマには次のような役割があります。

このように、内部スキーマはデータベースの効率や安全性を左右する非常に重要な要素です。

例えば「社員テーブル」があるとします。社員番号や名前、部署番号を保存する場合、内部スキーマでは次のような工夫が行われます。

これらは利用者からは見えませんが、内部スキーマのおかげでシステム全体のパフォーマンスが向上します。

データベースには3層スキーマ構造があります。外部スキーマが利用者ごとの見え方を、概念スキーマが全体の論理的な構造を、そして内部スキーマが物理的な保存方法を担当します。

この仕組みによって、利用者がどのような画面を使っていても、裏側の物理的な構造を意識せずにデータを扱うことができます。また、ハードウェアを変更しても概念スキーマや外部スキーマに影響を与えないという柔軟性が得られます。

内部スキーマを身近な例に置き換えると「本棚の並べ方」に似ています。本のタイトルや著者名は概念スキーマで定義されますが、実際に「どの棚にどの順番で並べるか」「分類番号をつけるか」「インデックスカードを用意するか」は内部スキーマにあたります。

利用者は「本のタイトルを検索」するだけですが、裏では内部スキーマが効率的に本を探せるように整理しているわけです。

内部スキーマの考え方は1970年代のデータベース理論から始まりました。ANSI/SPARC（アンシースパーク）モデルによって3層スキーマ構造が提案され、その一部として内部スキーマが位置づけられました。

当時は磁気ディスク装置が主流でしたが、現在はSSDやクラウドストレージが普及し、内部スキーマの設計も進化しています。それでも基本的な役割は変わらず、効率的なデータ管理のための基盤として重要です。