Три уровня архитектуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Информация об определенной предметной области представлена в базе данных моделями нескольких уровней. По числу уровней в архитектуре различают трехуровневые, двухуровневые, одноуровневые системы. На различных уровнях архитектуры системы управления базами данных поддерживается разный уровень абстракции данных. В настоящее время наиболее распространенной является предложенная американским комитетом по стандартизации трехуровневая система организации баз данных. Архитектура ANSI/SPARC включает в себя три уровня: внешний, внутренний и концептуальный. В общих чертах они представляют собой следующее:

Внутренний уровень - это уровень, наиболее близкий к физическому хранению, иными словами он связан со способами сохранения информации на физических устройствах хранения. Он описывает способы организации данных на внешних носителях информации (в виде файловых или страничных структур) и предназначен для достижения оптимальной эффективности и производительности использования ресурсов вычислительной системы. Описание физической структуры баз данных называется схемой хранения, а соответствующий этап проектирования баз данных - физическим проектированием.

Внешний уровень наиболее близок к пользователям, то есть он связан со способами представления данных для отдельных пользователей. Этот уровень определяет точку зрения на базах данных отдельных приложений. Каждое приложение обрабатывает и видит только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения о домашнем адресе, окладе и телефоне сотрудника, и наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

Концептуальный уровень - это уровень, который находится между двумя первыми, центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически, концептуальный уровень отражает обобщенную логическую модель предметной области, для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов предметной области. Данная модель не зависит от особенностей используемой системы управления базами данных и является моделью логического уровня. Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

Если внешний уровень связан с индивидуальными представлениями пользователей, то концептуальный уровень - с обобщенным представлением. Иными словами, может быть несколько внешних представлений, каждое из которых состоит из отчасти абстрактного представления определенной части баз данных, и может быть только одно концептуальное представление, состоящее из абстрактного представления баз данных в целом.

Внешним уровнем является индивидуальный уровень пользователя. Пользователь может быть конечным пользователем с любым уровнем профессиональной подготовки или прикладным программистом. Особое место среди пользователей занимает администратор баз данных. (В отличие от остальных пользователей его интересует также внутренний и концептуальный уровень).

У каждого пользователя есть свой язык общения.

Для прикладного программиста это либо один из распространенных языков программирования, такой как C, COBOL или PL/1, либо специальный язык рассматриваемой системы.

Такие оригинальные языки называют (неофициально!) языками четвертого поколения. Основанием для этого является то, что язык ассемблера, машинный код и такие языки, как COBOL, можно считать языками трех первых «поколений», а оригинальные языки модернизированы по сравнению с языками третьего поколения так же, как языки третьего поколения улучшены по сравнению с языком ассемблера.

Для конечного пользователя это или язык специального назначения, возможно, основанный на формах и меню, созданный специально с учетом требований и поддерживаемый некоторым оперативным приложением, или же специальный язык запросов.

Хотя с точки зрения архитектуры удобно различать подъязык данных и включающий его базовый язык, на практике они могут быть неразличимыми настолько, насколько это имеет отношение к пользователю. С точки зрения пользователя, предпочтительнее, чтобы они были неразличимы или трудно различимы. Если они ясно и легко различаются, следовательно, они слабо связаны. Большая часть систем на сегодняшний день поддерживает лишь слабую связь. Система с сильной связью могла бы предоставить пользователю более унифицированный набор возможностей, но, очевидно, требуют больше усилий со стороны системных разработчиков и проектировщиков. Однако есть основания предполагать, что на протяжении следующих нескольких лет будут происходить постепенные продвижения к более сильно связанным системам.

Язык обработки данных состоит из таких выполняемых операторов PL/1, которые передают информацию в базу данных и из нее. Опять же, возможно, включая, новые специальные операторы.

В общем, внешнее представление состоит из множества экземпляров каждого типа внешней записи, которые, отнюдь не обязательно должны совпадать с ранимыми записями. Находящийся в распоряжении пользователя подъязык данных определен в терминах внешних записей. Примером может служить следующее: операция выборки языка обработки данных будет проводить выборку из экземпляров внешних, а не хранимых записей.

Концептуальное представление - это представление всей информации базы данных в несколько более абстрактной форме (как и в случае внешнего представления) по сравнению с физическим способом хранения данных. Однако концептуальное представление существенно отличается от способа представления данных какому-либо отдельному пользователю. Иными словами, концептуальное представление - это представление данных такими, какие «они есть на самом деле», а не такими, какими вынужден их видеть пользователь в рамках, например, используемого аппаратного обеспечения или определенного языка.

Концептуальное представление состоит из множества экземпляров каждого типа концептуальной записи. Концептуальная запись вовсе не обязательно должна совпадать с внешней записью, с одной стороны, и с хранимой записью- с другой.

Концептуальное представление определяется с помощью концептуальной схемы, которая включает определения каждого типа концептуальных записей. Концептуальная схема использует другой язык определения данных - концептуальный.

Концептуальное представление представляет собой все содержимое базы данных, а концептуальной схемой является определение такого представления. Однако было бы ошибкой полагать, что концептуальная схема - это не более чем набор определений, больше напоминающих простые отношения записей в программе на языке COBOL (или каком-либо другом). архитектура база язык программирование

Третьим уровнем архитектуры является внутренний уровень. Внутреннее представление - это представление нижнего уровня всей базы данных; оно состоит из многих экземпляров каждого типа внутренней записи. Термин «внутренняя запись» принадлежит терминологии ANSI/SPARC и означает конструкцию, называемую хранимой записью.

Внутреннее представление так же, как внешнее и концептуальное, не связано с физическим уровнем, так как в нем не рассматриваются физические области устройства хранения, такие как цилиндры и дорожки. Другими словами, внутреннее представление предполагает бесконечное линейное адресное пространство; подробности того, как адресное пространство отображено на физическое устройство хранения, очень зависят от системы и умышленно не включены в общую архитектуру.

Внутреннее представление описывается с помощью внутренней схемы, которая определяет не только различные типы хранимых записей, но также способы представления хранимых полей, существующие индексы, физическую последовательность хранимых записей и так далее. Внутренняя схема пишется с использованием еще одного языка определения данных - внутреннего.

В заключение отметим, что в некоторых исключительных ситуациях прикладные программы, в частности те, которые называют утилитами, могут выполнять операции непосредственно на внутреннем, а не на внешнем уровне. Конечно, такой практикой пользоваться не рекомендуется, так как она определяет риск с точки зрения целостности и безопасности. К тому же программа будет зависеть от загруженных данных, но иногда это может быть единственным способом достичь выполнения требуемой функции или добиться необходимого быстродействия.

Размещено на Allbest.ru