Структура цієї лекції

У розділі 2.1 розглядаються трьохрівнева архітектура ANSI-SPARC і переваги, що досягаються у випадку її використання. У розділі 2.2 розглядаються типи мов, що використовуються в середовищі СКБД, а в розділі 2.3 пояснюються поняття моделей даних і концептуального моделювання, що більш докладно будуть описані в інших главах цієї книги. У розділі 2.4 обговорюються основні функції, що повинна виконувати СКБД, а в розділах 2.5 і 2.6 - архітектура типової СКБД. Завершується ця глава вивченням функціональних можливостей системного каталогу СКБД, у якому зберігаються мета-дані, тобто дані про дані, що зберігаються в цій базі даних. Приклади в цій главі побудовані на основі навчального проекту DreawHowe, описаного в розділі 1.7.

У цій лекції містяться важливі базові зведення про СКБД. Однак читачам, що не мають великого досвіду роботи із системами керування базами даних, вона може показатися досить складної. Про це не варто особливо турбуватися, просто пізніше при читанні наступних глав даної книги їм буде корисно знову повернутися до цієї глави, що дозволить прояснити усі незрозумілі місця.

2.1. Трьохрівнева архітектура ansi-sparc

Перша спроба створення стандартної термінології і загальної архітектури СКБД була почата в 1971 році групою, називаної DBTG. Вона була створена після конференції CODASYL (Conference on Data Systems and Languaguages — Конференція по мовах і системам даних), що пройшла в цьому ж році. Група DBTG визнала необхідність використання дворівневого підходу, побудованого на основі використання системного представлення, тобто схеми (schema), і користувальницьких представлень, тобто підсхем (subschema). Подібні термінологія й архітектура були запропоновані в 1975 році Комітетом планування стандартів і норм SPARC (Standards Planning and Requirements Committee) Національного Інституту Стандартизації США (American National Standard Institute — ANSI), ANSI/X3/SPARC (ANSI, 1975). Комітет ANSI/SPARC визнав необхідність використання трьохрівневого підходу. У цих матеріалах відбиті пропозиції, що були зроблені організаціями Guide/Share, що складаються з користувачів продуктів корпорації IBM, і опубліковані за кілька років до цього. Основна увага в них було сконцентровано на необхідності втілення незалежного рівня для ізоляції програм від особливостей представлення даних на більш низькому рівні (Guide/Share,1970). Хоча модель ANSI/SPARC не стала стандартом, проте вона усе ще являє собою основу для розуміння деяких функціональних особливостей СКБД.

У даному випадку для нас найбільш фундаментальним моментом у цих і наступних звітах дослідницьких груп є ідентифікація трьох рівнів абстракції, тобто трьох різних рівнів опису елементів даних. Ці рівні формують трьохрівневу архітектуру, що охоплює зовнішній, концептуальний і внутрішній рівні, як показано на мал.2.1. Мета трьохрівневої архітектури полягає у відділенні користувальницького представлення бази даних від її фізичного представлення. Нижче перераховано кілька причин, по яких бажано виконувати такий поділ.

Кожен користувач повинний мати можливість, звертатися до тим самим даних, використовуючи своє власне представлення про їх. Кожен користувач повинний мати можливість змінювати своє представлення про дані, причому ця зміна не повинна впливати на інших користувачів.

Користувачі не повинні безпосередньо мати справу з такими подробицями фізичного збереження даних у базі, як індексування і хешування. Інакше кажучи, взаємодія користувача з базою не повинне залежати від особливостей збереження в ній даних.

Адміністратор бази даних (АБД) повинний мати можливість змінювати структуру збереження даних у базі, не роблячи впливу на користувальницькі представлення.

Внутрішня структура бази даних не повинна залежати від таких змін фізичних аспектів збереження інформації, як переключення на новий пристрій збереження.

А БД повинний мати можливість змінювати концептуальну чи глобальну структуру бази даних без будь-якого впливу на всіх користувачів.

Рис. 2.1. Трьохрівнева архітектура ANSI-SPARC

Рівень, на якому сприймають дані користувачі, називається зовнішнім рівнем (external level), тоді як СКБД і операційна система сприймають дані на внутрішньому рівні (internal level). Концептуальний рівень (conceptual level) представлення даних призначений для відображення зовнішнього, рівня на внутрішній і забезпечення необхідної незалежності друг від друга.