Базы данных 1 Архитектура базы данных 2 Физическая

Базы данных 1. Архитектура базы данных. 2. Физическая и логическая независимость данных. 3. Функции СУБД при обработке запросов пользователей.

Архитектура базы данных Ø Ø Ø v Для обеспечения независимости прикладных программ от данных вводится модель данных, отражающая для пользователей информационное содержание базы данных (БД), но подробности организации физического хранения данных в ней отсутствуют. Модель имеет свою схему данных, отражающую структуру данных, имена записей, имена и форматы полей. Для работы с данными модели разрабатывается язык описания данных (ЯОД) и язык манипулирования данными (ЯМД). Программы пользователя оперируют только записями модели.

Физическая и логическая независимость данных Ø Ø Для образования записей модели СУБД должна располагать информацией о том, как записи и их поля строятся соответственно из хранимых в физической базе данных (ФБД) записей и полей (и аналогично обратные преобразования при вводе данных в БД). Эта информация задается Администратором базы данных (АБД) в виде специального отображения данных из физической базы данных в данные для принятой модели (ЛМД). На СУБД возлагается задача реализации этого отображения (прямого и обратного): «ЛМД ФМД»

Физическая и логическая независимость данных Ø ü ü ü В описании отображения, кроме указания соответствий между полями записей модели и полями хранимых записей, указаны сведения о хранимых данных: в каком коде представлены; как упорядочены; какие существуют индексы; где расположены те или иные данные; с какими данными они связаны; какие методы доступа необходимо использовать для манипулирования хранимыми данными.

Двухуровневая архитектура базы данных Ø Ø При проектировании СУБД не разрабатывают программы манипулирования данными на физическом уровне, а используют программы методов доступа ОС, что обеспечивает относительную независимость операций хранения и обработки данных от используемых технических средств, предоставляемых ОС. Поэтому вводится в рассмотрение модель представления хранимых данных (внутренняя модель базы данных).

Двухуровневая архитектура базы данных Архитектура базы данных имеет вид: «Модель Внутренняя модель Физическая БД» v Это двухуровневая архитектура базы данных. v Во внутренней модели БД представлена в виде совокупности хранимых файлов, для которых: ü известна структура хранимых записей; ü определены служебные поля, реализующие связи между записями; ü известны методы доступа СУБД к этим записям. Ø

Двухуровневая архитектура базы данных

Ø Ø Двухуровневая архитектура базы данных обеспечивает физическую независимость хранимых данных от используемых технических средств, т. е. возможность переносить хранимые данные с одного устройства хранения на другое с сохранением работоспособности приложений. Для обеспечения логической независимости прикладных программ от данных была предложена трёхуровневая модель системы управления базой данных.

Уровни представления данных Ø Ø Ø Современная технология баз данных основана на концепции многоуровневой архитектуры СУБД. Эти идеи впервые были сформулированы в отчёте рабочей группы по базам данных Комитета по планированию стандартов Американского национального института стандартов (ANSI/X 3/SPARC)в 1975 г. В нём была предложена обобщенная трёхуровневая модель архитектуры СУБД, включающая концептуальный, внешний и внутренний уровни (рис. 3).

Уровни представления данных

Концептуальный уровень архитектуры БД Ø Ø Ø v Концептуальный уровень архитектуры ANSI/SPARC служит для поддержки единого взгляда на базу данных, общего для всех её приложений и независимого от них и от среды хранения. Концептуальный уровень представляет собой формализованную информационно-логическую модель ПО. Описание этого представления называется концептуальной схемой или схемой БД. Схема базы данных – это описание базы данных в терминах конкретной модели данных.

Внутренний уровень архитектуры БД Ø Ø Ø Внутренний уровень архитектуры поддерживает представление данных в среде хранения и пути доступа к ним. На этом архитектурном уровне БД представлена в полностью "материализованном" виде, тогда как на других уровнях идёт работа на уровне отдельных экземпляров или множества экземпляров данных. Описание БД на внутреннем уровне называется внутренней схемой или схемой хранения.

Внешний уровень архитектуры БД Ø Ø v Внешний уровень архитектуры БД предназначен для групп пользователей. Описание представления данных для группы пользователей называется внешней схемой. Наличие внешнего уровня позволяет поддерживать разное представление одних и тех же данных для различных групп пользователей или задач.

Трехуровневая архитектура

Физическая и логическая независимость данных Ø Ø Ø На переходе "внешний – концептуальный" обеспечивается логическая независимость данных, на переходе "концептуальный – внутренний" – физическая независимость. Под логической независимостью подразумевается возможность вносить изменения в концептуальный уровень, не меняя представление БД для пользователей, или изменять представление данных для пользователей без изменения концептуальной схемы. Физическая независимость данных подразумевает возможность вносить изменения в схему хранения, не меняя концептуальную схему БД.

Последовательность действий СУБД при обработке запросов

Функции СУБД при обработке запросов пользователей 1. Прикладная программа (ПП) выдает запрос СУБД на считывание записи из БД. 2. СУБД принимает подсхему, используемую ПП (описание данных на ЯОД) и устанавливает данные, на которые поступил запрос. 3. СУБД обращается к схеме (глобальному описанию логической структуры БД) и устанавливает, какие данные (записи) необходимы.

Функции СУБД при обработке запросов пользователей 4. СУБД просматривает описание физической организации БД и определяет, какие физические записи требуется считать (просматривает адреса памяти, по которым располагаются требуемые данные). 5. СУБД выдает операционной системе (ОС) команду чтения записи ( или записей). 6. ОС взаимодействует с физической памятью, где хранятся данные.

Функции СУБД при обработке запросов пользователей 7. Запрошенные данные передаются из физической памяти в системные буферы. 8. СУБД, сравнивая схему и подсхему, выделяет логическую запись, запрошенную приложением. Любое преобразование данных, необходимость в котором возникает из-за различия в описании данных в схеме и подсхеме, выполняется СУБД.

Функции СУБД при обработке запросов пользователей 9. СУБД передает данные из системных буферов в рабочую область приложения. 10. СУБД передает приложению информацию о результатах обслуживания запроса, если есть ошибки, сведения о них. 11. Приложение обрабатывает данные из рабочей области. v При обновлении записей в БД СУБД выполняет преобразования, обратные считыванию.