Архитектуры современных баз данных

Рис. Трехуровневая модель системы управления базой данных, предложенная ANSI

Архитектура системы баз данных состоит из 3 уровней

Принципиальная архитектура системы баз данных

Как видим, в этой архитектуре учитывается, что с базой данных может работать несколько пользователей (в нашем случае – А, Б, … К, …) с разными информационными потребностями. При этом исходят из того, что любой Банк Данных должен поддерживать разнообразные представления пользователей о Предметной Области.

Предметная область – часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования (использования).

· Внешний уровень

Отдельного пользователя интересует, как правило, только некоторая часть всей базы данных. Представление отдельного пользователя о предметной области называется внешним представлением. Таким образом, внешний уровень состоит из внешних представлений (которые в английской терминологии называются views).

Внешнее представление – это содержимое базы данных, каким его видит определенный пользователь. Состоит из множества типов внешних записей.

Под записью понимается группа взаимосвязанных элементов данных, рассматриваемых как единое целое.

Уровень внешних моделей — самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое "видение" данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. 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, и наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

Для использования компьютера при обработке информации о предметной области эту информацию нужно представлять в специальном виде, строго, формализовано. Формализация - неотъемлемая часть разработки любой программной системы.

Способ формального описания баз данных заключается в использовании схем.

Схема - описание структуры БД в формализованном виде. Схемы используются для строгого, формального описания каждого уровня архитектуры. На внешнем уровне каждое представление пользователя описывается с помощью внешней схемы.

Для внешних схем в общем случае используется собственно обычный текст

· Концептуальный уровень

Концептуальное представление формируется на основе интеграции внешних представлений пользователей. Концептуальное представление — представление всего содержимого БД. Как правило, концептуальное представление существенно отличается от внешних представлений отдельных пользователей (поскольку суммирует их разрозненные представления в одно обобщенное), и состоит из множества типов концептуальных записей.

Концептуальное представление определяется с помощью концептуальной схемы.

Концептуальный уровень — центральное управляющее звено, здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных.

Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных.

Концептуальная схема – описание полной общей логической структуры базы данных

Концептуальная схема использует (в общем случае) другой язык описания данных. Определения концептуального языка должны относиться только к содержанию данных, не касаясь физических подробностей их хранения.

Рис. Соответствие между взглядами пользователей и взглядом администратора БД

В концептуальной схеме не рассматриваются способы организации хранения или методы доступа к хранимым данным.

Определения в концептуальной схеме, помимо описания типов записей, могут включать такие средства, как безопасность, правила поддержания целостности. Записи концептуального уровня не обязаны совпадать с записями внешних уровней.

· Внутренний уровень

Внутреннее представление БД — представление структуры хранения записей, состоит из множества типов хранимых записей.

Внутреннее представление так же не связано с физическим уровнем, т.е. не рассматриваются физические записи, физические устройства хранения (например, цилиндры и дорожки цилиндры и дорожки), способы доступа к данным, расположенным удаленно. Внутреннее представление описывается с помощью внутренней схемы, которая определяет не только различные типы хранимых записей, но и существующие индексы, способы представления хранимых полей, и т.д.

Внутренняя схема использует внутренний язык определения данных. Записи внутреннего уровня чаще всего не совпадают с записями внешних и концептуального уровней

Физический уровень — собственно данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации

Детализированная архитектура системы баз данных

Эта архитектура позволяет обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 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 данной базой данных. Это именно то, чего не хватало при использовании файловых систем.

Отделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

Фундаментом любой базы данных является используемая модель данных.