1.4Физическая и логическая независимость данных

Основное, качественное отличие СУБД от предшествующих систем является независимость данных. В системах, не использующих БД, сведения об организации данных и способе доступа были встроены в логику и код приложения. Если, по каким-то причинам необходимо было изменить структуру записей или способ доступа к файлу с информацией, то для приложений, не использующих технологию СУБД, приходилось переписывать приложения.

СУБД построены таким образом, чтобы обеспечивать развитие БД, не оказывая существенного влияния на уже разработанные приложения.  

Три уровня абстракции в структуре СУБД,  внешний – концептуальный – внутренний, обеспечивают два уровня независимости данных.

Первый уровень независимости данных обеспечивается отображением концептуального уровня на внутренний (физический), и называется физической независимостью данных. Это отображение описывает, как концептуальная БД представлена на внутреннем уровне. Автоматизация такого отображения и является существенным отличием баз данных от существующих ранее информационных систем. Так как отображение описывается в самой БД,  то при изменении структуры хранимой базы, изменяется и отображение концептуальный – внутренний так, чтобы концептуальная схема осталась неизменной. Например, некоторое приложение работает с совокупностью хранимых записей, в котором определены два поля «А» и «В». Если эту совокупность записей заменить на другую, в которой поля «А» и «В» переставлены местами, то это изменение структуры записи не приведет к нарушению работы данного приложения.

Физическая независимость данных означает, что физическое расположение и организация данных могут изменяться, не вызывая при этом изменений ни общей концептуальной схемы, ни представлений, а значит, и приложений и работы пользователей. Пользователи баз данных не занимаются проблемами представления данных на физическом уровне: размещение данных в памяти, методы доступа к ним и т.д. Благодаря СУБД и наличию логического уровня независимости данных обеспечивается отделение концептуальной модели БД от ее физического представления в памяти компьютера. Итак, физическая независимость данных существует между вторым и третьим уровнями, предполагает различные реализации концептуальной схемы на физическом уровне и возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных.

Второй вид независимости обеспечивается отображением  внешний – концептуальный и называется логической независимостью данных. Отображение внешний – концептуальный определяет соответствие между некоторым внешним представлением и концептуальным.

По мере использования БД может потребоваться модификация концептуальной схемы, например, с целью включения информации о новых типах объектов или дополнительной информации об уже представленных в ней объектах. Некоторые модификации концептуальной схемы можно выполнить, не затрагивая существующих представлений. Это обеспечивается тем, что приложения и пользователи работают с базой данных на уровне представлений. Появление новых представлений не затрагивает старых. Единственный вид изменений в концептуальной схеме, который не может быть осуществлен путем переопределения соответствия между схемой представления и концептуальной схемой, это удаление информации из концептуальной схемы, соответствующей представленной во внешней схеме. Такие изменения требуют переработки некоторых приложений или отказа от изменений концептуальной схемы.

Итак, логическая независимость данных существует между первым и вторым уровнями и означает, что возможно изменение одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных.