Уровни представления информации в БД

Рассмотрим предприятие, например, аэропорт (предприятие обозначает любую деловую деятельность большого масштаба, например, банк, больница, министерство и др.). Аэропорт располагает большим количеством данных, содержащих сведения о самолетах, персонале, рейсах, пассажирах и др. и представляющих отношения между данными, такие как продажа билетов, формирование экипажей и др. Для автоматизации управления предприятием эти данные могут быть интегрированы в системе БД.

Между ЭВМ, работающей с битами и байтами информации, и конечным пользователем, имеющим дело с такими абстракциями, как рейсы и закрепленные на рейсы экипажи, существует множество уровней абстракции.

Американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) была предложена трехуровневая система организации БД.

Три основных уровня представления информации и соответствующие им модели:

1. внешний уровень – уровень представления информационного содержания БД с точки зрения конкретного пользователя отражается во внешней модели (ВМД);

2. концептуальный уровень – обобщенное представление всех пользователей отражается в концептуальной модели (КМД);

3. внутренний уровень – уровень представления информации в среде хранения отражается во внутренней модели (ВнМД).

Внешняя модель определяется с помощью внешней схемы. Во внешней схеме дается описание структуры данных пользователя, имена типов записей, имена и форматы полей записей. Каждый пользователь связан только с частью реальной БД, но данные пользователей могут перекрываться.

Концептуальная модель определяется с помощью концептуальной схемы, содержащей описание общей логической структуры данных предметной области, а также дополнительные характеристики для процедур проверки целостности, контроля полномочий. Одна концептуальная схема служит основой для множества внешних схем.

Внутренняя МД описывается с помощью внутренней схемы. Внутренняя схема представляет физическую реализацию концептуальной схемы в конкретном программном продукте, в конкретной СУБД. Одна и та же концептуальная схема может быть реализована различными внутренними схемами, например, для СУБД Oracle или СУБД DB2. Во внутренней схеме определяются типы и форматы хранимых записей, ключи, индексы и др. Внутренняя схема наиболее близка к способам фактического хранения данных, но и она является абстракцией по отношению к физическому уровню, так как не строится в терминах физических записей и блоков. В памяти ЭВМ реально хранится только физическая БД.

Концептуальную схему часто называют схемой, а также логической моделью БД, внешнюю схему – подсхемой, представлением, а внутреннюю схему – схемой хранения. Для описания схем каждая конкретная СУБД предоставляет ЯОД. Во многих современных СУБД описание логической и физической моделей БД объединены.

Программные средства СУБД обеспечивают прямое и обратное отображение структур данных пользователя в физическую структуру хранения данных и позволяют пользователям оперировать данными в абстрактных терминах, не связанных со способами их хранения в физической памяти ЭВМ.

Трехуровневая организация систем БД представлена на рис.

Группа пользователей А Группа пользователей В

Рис. Трехуровневая организация систем БД

Отображение «внешний - концептуальный» определяет соответствие между подсхемой и схемой БД. Отображение «концептуальный - внутренний» определяет соответствие между схемой и хранимой БД.

В архитектуре БД выделяют еще 4-й уровень, который не связан с СУБД и не поддерживается ею - это уровень конечного пользователя. На этом уровне поддерживается представление БД для конечных пользователей, а описание БД осуществляется на естественном языке в терминах предметной области, которыми оперируют конечные пользователи.

Модель БД на этом уровне включает описание форматов сообщений и документов, составляемых в соответствии с запросами конечных пользователей и реализуемых прикладными программами.

Архитектура СУБД является многоуровневой. Реализация каждого уровня абстракции данных обеспечивается соответствующей функциональной компонентой СУБД.

2.4.1. Независимость данных

Трехуровневая архитектура систем БД позволяет обеспечить логическую и физическую независимость при работе с данными. Независимость данных и программ, их использующих, одно из основных свойств БД.

Логическая независимость, между внешним и концептуальным уровнями, предполагает возможность изменения структуры данных, используемых одним приложением, без корректировки других приложений этой БД.

Физическая независимость, между концептуальным и внутренним уровнями, предполагает возможность изменения носителей информации, способов физической организации и способов доступа к данным, без изменения работоспособности приложений и общей логической структуры данных.

При такой архитектуре БД может развиваться и адаптироваться к возможным изменениям при добавлении новых приложений, новых типов объектов или новых свойств существующих объектов, при изменении представления программ о данных, способов хранения и организации данных.

Выделение концептуального уровня позволяет разработать аппарат централизованного управления данными. Концептуальную схему, подсхемы, схемы хранения и связанные с ними отображения разрабатывает АБД. Именно АБД имеет глобальное представление об организации данных в БД.

27.11.12 5 лекция

Дата добавления: 2014-01-07