Понятия и архитектура СУБД

Одна из основных характеристик СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ (СУБД) (Data Base Management System (DBMS)) - некоторый уровень абстракции данных за счет сокрытия деталей хранения данных. Модель данных является основным средством формирования этой абстракции. Модель данных - множество понятий, которые могут быть использованы для описания структуры базы данных. Под структурой базы данных имеются в виду типы данных, их взаимосвязи и ограничения на данные. Большинство моделей данных включают также множество операций для выборки и обновления данных.

Концептуальные (высокого уровня) модели данных предусматривают понятия, близкие к тем, которыми оперируют пользователи, в то время как физические (низкого уровня) дают подробные описания способов хранения данных в памяти ЭВМ. Между этими крайними моделями существуют модели реализации (implementation), которые понятны подготовленному пользователю и позволяют реализовать базу данных на компьютере. Высокоуровневые модели используют понятия объект (сущность) (entity), атрибут и связь (relationship). Такие модели часто называют основанными на объектах (object-based).

Модели реализации наиболее часто используются в коммерческих СУБД и включают три вида моделей: реляционную, иерархическую и сетевую. Данные в них представляются в виде записей и поэтому их часто называют основанными на записях (record-based).

Физические модели включают такие понятия как формат записи, порядок записей и пути доступа (access path). За счет грамотного описания размещения данных и путей доступа к ним можно организовать эффективный выбор данных.

Важно отличать описание базы данных от самих данных. Описание базы данных называется СХЕМОЙ БАЗЫ ДАННЫХ. Предполагается, что схема базы данных изменяется крайне редко.

Рассмотрим 3-х уровневую архитектуру схемы базы данных, обеспечивающую важнейшие характеристики баз данных:

независимость данных и программ,

многопользовательский доступ,

хранение описания базы данных (схемы).

Архитектура разделена на 3 уровня:

Внутренний - близок к физической памяти.

Внешний (логический) - связан с представлением пользователя задачи.

Концептуальный - обобщающий (соединяющий) от пользователя задачи к физическому устройству.

СУБД - программа, управляющая доступом к базе данных. Пользователь выдает запрос к данным на конкретном языке. СУБД

Интерпретирует его.

Проверяет полномочия пользователя на доступ к данным.

Обследует внешнюю схему, отображающую модель пользователя в концептуальную модель.

Выполняет необходимые операции над хранимыми данными.

В обязанности Администратора Базы Данных (АБД) входит:

Определение информационного содержания базы данных. На специальном языке записывается концептуальная схема, а результат ее трансляции используется СУБД для выборки данных.

Определение структуры хранения и стратегия доступа, т.е. определяется внутреннее хранение и отображение в концептуальную схему.

Взаимодействие с пользователем. На этом этапе пишутся внешние схемы и связанные с ними отображения в концептуальную схему.

Определение контроля полномочий и процедур проверки достоверности.

Определение стратегии дублирования и восстановления данных.

Управление эффективностью и реакция на изменения в требованиях.

Для реализации этих функций необходим набор данных (словаря данных, т.е. данных о данных) и программ (загрузки, реорганизации, ведения журнала, восстановления и т.п.).

Трехуровневая схема позволяет объяснить очень важное понятие независимости данных (data independence), которая определяется как возможность изменения схемы базы данных на одном уровне без изменения схемы на более высоком уровне. Это достигается за счет хранения отображения описания данных одного уровня в другой. Можно определить два типа независимости данных:

логическая - возможность изменения концептуальной схемы без изменения внешних схем и прикладных программ,

физическая - возможность изменения внутренней схемы без изменения концептуальной (и тем более внешней).