2.3.4. Системы управления базами данных

 

Требования к системе основываются на том, что структура базы данных является менее статичной, чем файловая структура. Элементы хранимых данных и способы их представления непрерывно изменяются.  

Из одних и тех же данных могут быть получены различные логические файлы, а доступ к одним и тем же данным со стороны различных приложений может осуществляться различными путями, отвечающими требованиям этих приложений. Это часто приводит к созданию сложных структур данных. Независимо от того, каким образом данные организованы на самом деле, прикладной программист должен представлять себе файл в виде сравнительно простой структуры, которая спланирована в соответствии с требованиями его приложения.

Программное обеспечение баз данных должно располагать средствами отображения файлов структуры прикладного уровня в такую физическую структуру данных, которая эффективно запоминается на реальном носителе, и наоборот.

Для этого вводятся два уровня независимости данных (рис. 2.5). Логическая независимость данных означает, что общая логическая структура данных может быть изменена без изменения прикладных программ (изменение, конечно, не должно заключаться в удалении из базы данных таких элементов, которые используются прикладными программами).

 

 

Физическая независимость данных означает, что физическое расположение и организация данных могут изменяться, не вызывая при этом изменения ни общей логической структуры данных, ни прикладных программ.

Система обеспечивает привязку данных — связывание физического представления данных с программой, которая эти данные использует, путем преобразования обращения прикладной программы к логической записи или к элементам логической записи в машинные обращения к физической записи и ее элементам.

Физическая и логическая независимость данных обеспечивается программными средствами. Допускается существование глобального логического представления данных. Предусматривается использование языка описания банных для администратора базы данных, языка команд для прикладного программиста и языка запросов для пользователя.

Для систем управления базами данных также характерны следующие особенности:

• так как базы данных конструируются для выдачи ответов на не запланированные заранее запросы, то используются дополнительные функционально-ориентированные структуры, например, инвертированные файлы, позволяющие осуществлять быстрый поиск в базе данных по некоторым не основным ключам;

• вводятся средства администрирования, которое позволяют управлять системой (в том числе управление защитой, секретностью, целостностью и безопасностью данных), проектировать структуры, оптимальные для пользователей, обеспечивать импорт-экспорт и перемещение данных.

 

2.4. Схема управления данными в субд

 

Рассмотрим примерную последовательность операций, обеспечивающих чтение прикладной программой из базы данных, представленную на рис. 2.6:

(1) — прикладная программа (клиентское приложение) формирует и вещает системе управления базами данных запрос на чтение необходимых данных, содержащихся в базе;

(2 — 3) — СУБД отыскивает описание затребованных данных в структуре описания данных прикладного уровня (внешняя модель);

(4 — 5) — СУБД по глобальному описанию БД (концептуальная схема) определяет необходимые данные на логическом уровне;

(6 — 7) — СУБД по описанию физической структуры БД (физическая модель) определяет физическую запись (или совокупность записей), которую необходимо считать для выборки данных, затребованных прикладной программой;

(8 — 9) — СУБД через подсистему управления потоками данных выдает операционной системе запрос на чтение хранимой записи;

(10 — 11) — подсистема управления вводом-выводом операционной системы осуществляет физическое чтение записи в системный буфер ОС;

(13) — СУБД выделяет необходимую логическую запись, осуществляет форматные преобразования, обусловленные различиями описаний на глобальном и прикладном уровнях, и передает для функциональной обработки приложением данные в рабочий буфер, выделяемый прикладной программой или самой СУБД.