Лекции / Л-1 - Понятие и функции СУБД

Внешний уровень

Точка зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно ему.

Внешнее представление – несколько внешних схем

(подсхем), соответствующих разным пользовательским представлениям данных (ПП).

Каждый тип пользователей может применять свой язык общения с БД. Какой бы базовый язык высокого уровня не использовался, он должен включать подъязык работы с данными (SQL).

Концептуальный уровень

Для каждой БД имеется одна концептуальная схема,

которая содержит:

сущности, их атрибуты и связи между сущностями;

ограничения, накладываемые на данные;

семантическую информацию о данных;

обеспечение поддержки целостности данных.

Поддерживает каждое внешнее представление –

любые доступные пользователю данные содержатся (могут быть вычислены) на этом уровне.

Уровень не содержит сведений о методах хранения данных.

Внутренний уровень

На этом уровне находится внутренняя схема, описывающая физическую реализацию БД (оптимальная производительность и использование дискового пространства).

Информация, хранимая на внутреннем уровне:

распределение дискового пространства для хранения данных и индексов;

описание подробностей сохранения записей;

сведения о размещении записей;

сведения о сжатии данных и выбранных методах шифрования.

Физический уровень

Находится ниже внутреннего, контролируется ОС, но под руководством СУБД.

Обеспечивает физический взгляд на БД (дисководы, физические адреса, индексы, указатели).

Внутреннее представление не связано с физическим уровнем (физический уровень хранения информации индивидуален для каждой системы).

Функции СУБД и ОС на физическом уровне четко не разделены и могут варьироваться от системы к системе.

Логическая и физическая независимость

Назначение 3-уровневой архитектуры – изменения на нижних уровнях не влияют на верхние уровни.

Логическая независимость (между 1 и 2 уровнями) –

защищенность внешних схем от изменений в концептуальной схеме. Возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений.

Физическая независимость (между 2 и 3 уровнями) –

защищенность концептуальной схемы от изменений, во внутренней схеме. Использование различных файловых систем, устройств хранения, модификация индексов – без изменений в концептуальной схеме.

Высокоуровневые функции СУБД

С точки зрения пользователя СУБД реализует следующие

высокоуровневые функции:

хранение данных;

изменение данных;

обработка данных;

получение выходных документов.

Низкоуровневые функции СУБД

Высокоуровневые функции, в свою очередь, используют следующие низкоуровневые функции:

поддержка словаря данных;

управление данными во внешней памяти;

управление буферами оперативной памяти;

управление транзакциями;

ведение журнала изменений БД;

поддержка целостности и безопасности данных;

управление параллельным доступом.

1. Словарь данных

Интегрированный системный каталог, хранящий информацию о данных в БД. Доступен пользователям и СУБД.

Информация, содержащаяся в словаре данных:

имена, типы и размеры элементов данных;

имена связей;

ограничения целостности, накладываемые на данные;

имена пользователей, имеющих право доступа к данным;

внешняя, концептуальная и внутренняя схемы;

статистические данные (частота транзакций, счетчики обращений к объектам БД).

2. Управление данными во внешней памяти

Предоставляет пользователям возможность выполнения

основных операций с данными (сохранение, извлече-

ние, обновление).

Поддерживает структуры внешней памяти, необходимые:

для хранения данных, входящих в БД;

для служебных целей (ускорение доступа к данным).

Некоторые СУБД используют возможности файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти.

Пользователи СУБД не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, и как организованы файлы.