ПРЕДСТАЛЕНИЕ ДАННЫХ В БД. ЛОГИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ НЕЗАВИСИМОСТЬ ДАННЫХ
Лекция 2. Классические типы моделей данных. Логическая и физическая независимость данных
КЛАССИФИКАЦИЯ СУБД
ПОНЯТИЕ СУБД. ФУНКЦИИ СУБД
Общее управление БД осуществляется специально предназначенной для этого системой управления БД, состоящей из языковых, алгоритмических и программных средств.
СУБД – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования информации, хранящейся в БД.
СУБД является составной частью автоматизированного банка данных и обеспечивает работу прикладных программных средств с БД.
Главная цель СУБД – предоставить пользователю возможность оперировать данными в близких ему терминах и понятиях, не связанных с конкретными способами хранения данных к компьютере.
СУБД имеет набор средств, которые обеспечивают определённые способы доступа к данным. Наиболее общими операциями, которые выполняются СУБД, являются операции поиска, исправления, добавления, и удаления данных. Операция поиска является главной.
Функции СУБД:
1. Описание структуры БД. Подобными средствами являются язык описания данных, язык манипулирования данными и язык создания запросов (SQL) .
2. Создание, обновление и извлечение информации из БД. Средством извлечения информации из БД является язык обработки данных.
3. Защита данных. Использование системы разрешается лишь пользователям, имеющим на это право.
4. Целостность данных. При выполнении пользователем операций над данными поддерживается согласованность хранящихся данных.
5. Независимость данных. При использовании данных изменение одних не приводит к изменению других.
6. Восстановление БД после сбоев. В случае аппаратных или программных сбоев система должна возвращаться к некоторому согласованному состоянию данных.
Классификация СУБД может быть произведена по различным признакам, среди которых выделяют:
1. По форме представления информации: фактографические, документальные, мультимедийные, которые соответствуют цифровой, символьной и др. формам представления информации. К ним относят картографические, видео-, аудио-, графические и другие БД.
2. По типу используемой модели данных: иерархические, сетевые, реляционные.
3. По типологии хранения данных: локальные и распределённые (удалённые) БД.
4. По типологии доступа и характеру использования: специализированные и интегрированные.
5. По функциональному назначению (характеру решаемых задач): операционные и справочно-информационные.
6. По сфере возможного применения: универсальные и специализированные (или проблемно-ориентированные) системы.
7. По степени доступности: общедоступные и с ограниченным доступом пользователей.
Классификация не является полной. Различные источники предоставляют разнообразную классификацию.
Из определения БД и приведенных ранее основных требований следует, что данные могут использоваться (представлять) по-разному. С одной стороны разные прикладные задачи требуют разных наборов данных, обеспечивающих полноту информации, с другой стороны – они должны быть различными для различных категорий пользователей. Также должны быть различными и способы описания самих данных, их природы, формы хранения, условия взаимной непротиворечивости.
Выделяют три уровня представления данных: концептуальный, внутренний и внешний.
Эти уровни представлений введены исходя из различного рассмотрения БД.
1. Внешний уровень (логический уровень) – уровень представления данных конечного пользователя или прикладного программиста. Например, прикладному программисту требуются не все данные БД, а только некоторая их часть, используемая в его программе. Данный уровень обеспечивает именно эту форму представления данных. Внешний уровень также называют логическим уровнем, так как он не затрагивает физической организации (размещения) данных во внешней памяти. Этот уровень определяет точку зрения БД на отдельные приложения. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.
2. Концептуальный уровень – центральное управляющее звено, здесь БД представлена в наиболее общем виде. Представление на данном уровне представляет собой обобщённый взгляд на данные с позиции предметной области (разработчика приложений, пользователя или внешней информационной системы).
3. Внутренний уровень (физический уровень) – глобальное представление БД, определяет необходимые условия для организации хранения данных на внешних запоминающих устройствах. На этом уровне представления данные располагаются в файлах, с которыми взаимодействует СУБД.
Трёхуровневый подход позволяет обеспечить логическую (между 1 и 2) и физическую (между 2 и 3) независимость при работе с данными.
Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных.
Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с одной базой данных.
ВНЕШНИЙ (ЛОГИЧЕСКИЙ) УРОВЕНЬ
| КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ |
ВНУТРЕННИЙ (ФИЗИЧЕСКИЙ) УРОВЕНЬ
Рис. 1. Уровни представления БД
Рассмотренная трехуровневая архитектура обеспечивает выполнение основных требований, предъявляемых к СУБД:
1. Адекватность отражения предметной области.
2. Возможность взаимодействия с БД различных пользователей при решении различных прикладных задач.
3. Обеспечение независимости программ и данных.
4. Надёжность функционирования БД и защита от несанкционированного доступа.