Трехуровневая архитектура базы данных. Понятие логической и физической независимости данных. Лекция 2

1.

ЛЕКЦИЯ 2
ТРЕХУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА БАЗЫ
ДАННЫХ. ПОНЯТИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ И
ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЗАВИСИМОСТИ ДАННЫХ

2.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ
БД
Три уровня абстракций описания элементов
данных:
Внешний уровень – пользователи представляю
данные;
Концептуальный
уровень
–
отображение
данных
внешнего
уровня,
обеспечение
необходимой независимости данных разных
уровней друг от друга:
Внутренний уровень – данные воспринимаются
СУБД И ОС.

3.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ БД
Внешний уровень – самый верхний уровень,
который
отражает
представление
конечного пользователя о конфигурации
данных.
Некоторые
представления
не
являются исходными, а поэтому в БД их не
следует сохранять (например, вместо данных о
возрасте, которые нужно менять, следует
внести данные о дате рождения).

4.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ БД
Концептуальный
уровень
–
объединяющее
представление
данных,
используемых
всеми
пользовательскими приложениями, работающими с
одной базой.
Здесь должны быть определены:
• все сущности, включаемые
в базу, их атрибуты и
связи;
• накладываемые ограничения;
• семантическая информация о данных;
• информация о мерах обеспечения безопасности и
поддержки целостности данных.
БД на концептуальном уровне имеет высокую степень
абстракции и характеризуется аппаратной и
программной независимостью.

5.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ БД
Внутренний
уровень служит для адаптации
концептуальной модели к конкретной СУБД.
Включает в себя:
• распределение
дискового
пространства
для
хранения данных и индексов;
• описание подробностей хранения данных;
• сведения о размещении записей;
• сведения
о сжатии данных и методы их
шифрования.
БД имеет средний уровень абстракции и
характеризуется аппаратной независимостью и
программной зависимостью.

6.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ БД
Предложенная архитектура позволяет обеспечить
логическую и физическую независимость данных.
Логическая
независимость
предполагает
возможность изменения одного приложения без
изменения других, работающих с той же БД
(между 1 и 2 уровнями).
Физическая
независимость
предполагает
возможность переноса хранимой информации с
одних носителей на другие при сохранении
работоспособности всех приложений (между 2 и 3
уровнями).

7.

КЛАССИФИКАЦИЯ БД
Классификация БД может быть произведена по
различным признакам, среди которых выделяют:
По форме представления информации:
фактографические и документальные.
По типу используемой модели данных:
иерархические, сетевые, реляционные.
По типологии хранения данных: локальные
(централизованные) и распределённые
(удалённые) БД.
По характеру организации данных:
(неструктурированные, частично
структурированные и структурированные).

8.

ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ С БАЗАМИ
ДАННЫХ
Централизованная архитектура
При использовании этой технологии база данных,
СУБД и прикладная программа (приложение)
располагаются на одном компьютере (рисунок 1).
Для такого способа организации не требуется
поддержки сети и все сводится к автономной работе.

9.

АРХИТЕКТУРА "ФАЙЛ-СЕРВЕР"
Эта архитектура баз данных с сетевым доступом предполагает
назначение одного из компьютеров сети в качестве выделенного
сервера, на котором будут храниться файлы базы данных. В
соответствии с запросами пользователей файлы с файлсервера передаются на рабочие станции пользователей, где и
осуществляется основная часть обработки данных. Центральный
сервер выполняет в основном только роль хранилища файлов, не
участвуя в обработке самих данных

10.

ТЕХНОЛОГИЯ "КЛИЕНТ – СЕРВЕР"
Архитектура " клиент – сервер " разделяет функции
приложения пользователя (называемого клиентом) и
сервера. Приложение-клиент формирует запрос к
серверу, на котором расположена БД, на структурном
языке запросов SQL. Удаленный сервер принимает
запрос и переадресует его SQL-серверу БД. SQLсервер – специальная программа, управляющая
удаленной базой данных.

11.

ТРЕХЗВЕННАЯ АРХИТЕКТУРА "КЛИЕНТ –
СЕРВЕР"
Трехзвенная архитектура. представляет собой дальнейшее
совершенствование технологии " клиент – сервер ". Рассмотрев
архитектуру " клиент – сервер ", можно заключить, что она
является 2-звенной: первое звено – клиентское приложение, второе
звено – сервер БД + сама БД. В трехзвенной архитектуре вся
бизнес-логика (деловая логика), ранее входившая в клиентские
приложения, выделяется в отдельное звено, называемое сервером
приложений. При этом клиентским приложениям остается лишь
пользовательский интерфейс.

12.

ТИПЫ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ
Все информационные объекты предметной области
связаны между собой. Соответствия, отношения,
возникающие между объектами предметной области,
называются связями. Связанные отношениями таблицы
взаимодействуют по принципу главная, подчиненная.
Возможны следующие отношения между таблицами:
1. Отношение «один – ко – многим» (обозначают 1:М):
одной записи из главной таблицы может соответствовать
ноль, одна или несколько записей подчинённой
таблицы.
2. Отношение «один – к - одному» (обозначают 1:1):
одной записи из главной таблицы соответствует только
одна запись из подчинённой таблицы.
3. Отношение «многие – ко – многим» (обозначают
1:1): одной записи из главной таблицы может
соответствовать ноль, одна или несколько записей
подчинённой таблицы и наоборот.

13.

Одним из правил ссылочной целостности
(referential integrity) является то, что
первичный ключ любой таблицы должен
содержать уникальные непустые значения для
данной таблицы. Некоторые СУБД могут
контролировать уникальность первичных
ключей. Если СУБД контролирует
уникальность первичных ключей, то при
попытке присвоить первичному ключу
значение, уже имеющееся в другой записи,
СУБД сгенерирует диагностическое сообщение

14.

Если две таблицы связаны соотношением
главная-подчиненная, внешний ключ
подчинённой таблицы должен содержать
только те значения, которые имеются среди
значений первичного ключа главной таблицы.
Если корректность значений внешних ключей
не контролируется СУБД, можно говорить о
нарушении ссылочной целостности.

15.

Если же СУБД контролирует корректность
значений внешних ключей, то при попытке
присвоить внешнему ключу значение,
отсутствующее среди значений первичных
ключей главной таблицы, либо при удалении
или модификации записей главной таблицы,
приводящих к нарушению ссылочной
целостности, СУБД сгенерирует сообщение, о
котором говорилось выше.