БД. БД_Лекция4_2409. Добрый день, студенты групп исп201 и исп202! Эта лекция за 24. 09. 2021 г. Ее нужно прочитать и законспектировать те понятия
 Скачать 172.21 Kb.
|
|
Добрый день, студенты групп ИСП-201 и ИСП-202! Эта лекция за 24.09.2021 г. Ее нужно прочитать и законспектировать – те понятия, которые мы уже с вами проходили переписывать не нужно. Прошу обратить внимание на рисунок 6 – его нужно перенести в тетрадь, подписать стрелочки и разобрать процесс прохождения пользовательского запроса. Лекция 4. Логическая и физическая независимость данных План: 1. Базовые понятия 2. Архитектура базы данных 3. Механизм прохождения запроса к БД Современные авторы часто употребляют термины "банк данных" и "база данных" как синонимы, однако в общеотраслевых руководящих материалах по созданию банков данных Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ), изданных в 1982 г., эти понятия различаются. Там приводятся следующие определения банка данных, базы данных и СУБД: Банк данных (БнД) — это система специальным образом организованных данных — баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Система управления базами данных (СУБД) — совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями. Архитектура базы данных В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации БД, изображенная на рисунке 5. Рисунок 5 - Трехуровневая модель системы управления базой данных, предложенная ANSI Уровень внешних моделей — самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое "видение" данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Концептуальный уровень — 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 модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира. Физический уровень — собственно данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации. Эта архитектура позволяет обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных. Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных. Процесс прохождения пользовательского запроса Рисунок 6 иллюстрирует взаимодействие пользователя, СУБД и ОС при обработке запроса на получение данных. Цифрами помечена последовательность взаимодействий: Рисунок 6 - Схема прохождения запроса к БД 1. Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД. 2. Анализ прав пользователя и внешней модели данных, соответствующей данному пользователю, подтверждает или запрещает доступ данного пользователя к запрошенным данным. 3. В случае запрета на доступ к данным СУБД сообщает пользователю об этом (стрелка 12) и прекращает дальнейший процесс обработки данных, в противном случае СУБД определяет часть концептуальной модели, которая затрагивается запросом пользователя. 4. СУБД запрашивают информацию о части концептуальной модели. 5. СУБД получает информацию о запрошенной части концептуальной модели. 6. СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне (файлы или физические адреса). 7. В СУБД возвращается информация о местоположении данных в терминах операционной системы. 8. СУБД просит операционную систему предоставить необходимые данные, используя средства операционной системы. 9. Операционная система осуществляет перекачку информации из устройств хранения и пересылает ее в системный буфер. 10. Операционная система оповещает СУБД об окончании пересылки. 11. СУБД выбирает из доставленной информации, находящейся в системном буфере, только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя. БМД — это База Метаданных, именно здесь и хранится вся информация об используемых структурах данных, логической организации данных, правах доступа пользователей и, наконец, физическом расположении данных. Для управления БМД существует специальное программное обеспечение администрирования баз данных, которое предназначено для корректного использования единого информационного пространства многими пользователями. Всегда ли запрос проходит полный цикл? Конечно, нет. СУБД обладает достаточно развитым интеллектом, который позволяет ей не повторять бессмысленных действий. И поэтому, например, если этот же пользователь повторно обратится к СУБД с новым запросом, то для него уже не будут проверяться внешняя модель и права доступа, а если дальнейший анализ запроса покажет, что данные могут находиться в системном буфере, то СУБД осуществит только 11 и 12 шаги в обработке запроса. Разумеется, механизм прохождения запроса в реальных СУБД гораздо сложнее, но и эта упрощенная схема показывает, насколько серьезными и сложными должны быть механизмы обработки запросов, поддерживаемые реальными СУБД. Вопросы для самоконтроля: 1. Каким образом прикладные программы взаимодействуют с БД? 2. Чем банк данных отличается от базы данных? 3. Какие компоненты входят в состав банка данных? 4. Что представляет собой трехуровневая архитектура СУБД? 5. В чем особенность уровня внешних моделей? 6. В чем особенность концептуального уровня? 7. В чем особенность физического уровня? 8. Что означает логическая и физическая независимость данных? |