Билеты к Экзамену / 42. Модели данных, с помощью которых представляется информация в БД

42. Модели данных, с помощью которых представляется информация в БД.

В настоящее время термины "база данных" (БД) и "система управления базами данных" (СУБД) используются исключительно как относящиеся к компьютерам. В общем смысле термин "база данных" можно применить к любой совокупности связанной информации, объединенной вместе по определенному признаку. Например, в качестве базы данных можно рассматривать расписание движения поездов или книгу регистрации данных о заказах покупателей и выполнении заказов.

Концептуальная модель данных и их взаимосвязей транслируется в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели.

Версия концептуальной модели, которая обеспечена средствами конкретной СУБД, называется логической моделью (схемой) (см. рис. 8).

Традиционной формой организации баз данных, обеспечивающей независимость данных от всех изменений, является трехуровневая структура (см. рис. 8):

1. логическая структура данных прикладного программиста (подсхема);

2. общая логическая структура данных (схема);

3. физическая структура данных.

При организации хранения информации в виде общей БД функцию буфера, (принимающего на себя все изменения предметной области), выполняет логическая модель. Она также принимает на себя все изменения физического расположения данных на диске, которые обязательны для поддержания БД в актуальном состоянии. Все изменения отражаются в словаре данных (СД).

Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями (подсхемами). Если концептуальные требования отражают представления информации, которые пользователи первоначально “желали иметь” и которые легли в основу разработки концептуальной модели, то внешние модели отражают представления, которые пользователи получают на основе логической модели.

Логическая модель отображается в физическую модель, расположенную на магнитном носителе. Физическая модель, специфицирующая физическое размещение данных на диске, методы доступа к данным и технику индексирования, называется внутренней моделью.

Внутренняя модель является хранилищем тех конкретных значений (цифр и символов), которые присваиваются полям БД.

Физическая модель — это "каркас" БД, подлежащий хранению на физических носителях. При ее разработке необходимо позаботиться о физических параметрах БД: о распределении записей на диске, размере блока, размере буфера, характеристиках ввода (вывода) и т.п.

С одной стороны, внешние модели, т. е. прикладные программы, не подвержены изменениям физической памяти и методов доступа к БД, которые неизбежны, например, при реорганизации БД. Это – первый уровень независимости данных (физическая независимость). С другой стороны, если концептуальная модель спроектирована с учетом расширения требований, то вносимые в нее изменения не должны оказывать влияния на существующие внешние модели (ПП). Это – второй уровень независимости данных (логическая независимость) (см. рис. 8).

Важно помнить, что логическая модель (схема) обусловлена требованиями СУБД. Поэтому при замене СУБД она также трансформируется.

Для эффективного проектирования, реализации и поддержки БД необходимо иметь представление о предметной области с целью построения оптимальной структуры данных, объектов и их взаимосвязей по отношению ко всему коллективу пользователей.

На этапе поддержки и эксплуатации БД также требуется координация запросов пользователей. Эти обязанности возлагаются на определенное лицо, обладающее соответствующими техническими знаниями и несущие ответственность за сохранность данных.

Это лицо называется администратором БД (АБД), который является не «обладателем» БД, а ее «хранителем».

С усложнением предметной области усложняется процесс формирования информации и принятия решений. В случае использования БД прикладной программой пользователь “устраняется” от непосредственного управления данными, он утрачивает с ними контакт, а следовательно, и чувство ответственности.

Это требует разработки процедур обеспечения непротиворечивости данных, которые должны быть скоординированы с функцией администрирования БД. Уровень АБД в иерархии организации должен быть достаточно высоким, чтобы он мог определять структуру данных и право доступа к ним, он должен иметь не только техническую компетентность, но и глубокое понимание предметной области, а также должен уметь общаться с людьми и подчинять альтернативы требований стандартным процедурам.

Одно из основных назначений системы с БД — возможность создания условий для коллективного использования данных. Не менее важно предоставить пользователям и достоверные данные. Наиболее удачным решением задачи обеспечения достоверности, минимальной избыточности и контроля использования данных является применение с л о в а р я д а н н ы х (СД). Его главное назначение состоит в документировании сведений о данных.

На первом этапе разработке БД в него собираются сведения о предметной области, в том числе о назначении, способах использования и структуры данных. На всех остальных этапах по мере развития проекта в СД осуществляется централизованное накопление информации о концептуальной, логический, внутренней и всех внешних моделях данных.