Лекции и практики (1). Курс лекций и материалы для практических занятий

• Название: Курс лекций и материалы для практических занятий
• Дата: 17.03.2023
• Размер: 1.01 Mb.
• Имя файла: Лекции и практики (1).docx
• Тип: Курс лекций; #996812
• страница: 21 из 75

Словарь-справочник данных

Словарь-справочник данных (ССД) – это программная система, пред- назначенная для централизованного хранения и использования описания объек- тов БД (метаданных). Иногда ССД называют каталогом данных. Эта система содержит сведения:

• 
  о владельцах объектов данных, пользователях ресурсов данных и полномо- чиях их доступа;
  
• 
  о составе и структуре базы данных;
  
• 
  об ограничениях целостности;
  
• 
  о вспомогательных объектах и компонентах информационной системы.
  

ССД обеспечивает непротиворечивость метаданных, единую точку зре- ния на базу данных всего персонала разработчиков, администраторов и пользо- вателей системы. Метаданные в словаре–справочнике реляционной СУБД обычно организованы в виде набора таблиц и представлений.

Словарь БД служит для поддержки функционирования компонентов программного обеспечения – СУБД и прикладных программ, работающих с БД. Словарь содержит сведения об организации БД, её составе и структуре, описа- ние данных: форматы представления, структуру, методы доступа, способы раз- мещения данных в памяти и т.п. Информация в словаре представлена в виде, удобном для программного использования.

Справочник БД содержит сведения о семантике данных, способах их идентификации, источниках данных и т.п. Справочник предназначен главным образом для документирования разработки БД и справочного обслуживания её пользователей. Информация в справочнике представлена в виде, удобном для восприятия человеком.

Множества метаданных словаря и справочника в значительной мере пе- ресекаются. Более того, они могут реализовываться совместно: во многих РСУБД словарь состоит из таблиц (table), содержащих описание объектов БД, а справочник реализуется с помощью представлений (view) над таблицами сло- варя.

Далее мы познакомимся с теми механизмами, с помощью которых в СУБД организуется хранение данных и доступ к ним.
"Вдействительностивсёвыглядитиначе,чемнасамомделе".

Станислав Ежи Лец, польский поэт, участник Сопротивления

Лекция 5.

ФИЗИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БАЗ ДАННЫХ

1. Механизмы среды хранения и архитектура СУБД

Механизмы среды хранения БД служат для управления двумя группами ресурсов – ресурсами хранимых данных и ресурсами пространства памяти. В задачу этого механизма входит отображение структуры хранимых данных в пространство памяти, позволяющее эффективно использовать память и опреде- лить место размещения данных при запоминании и при поиске данных.

С точки зрения пользователя работа с данными происходит на уровне за- писей концептуального уровня и заключается в добавлении, поиске, изменении и удалении записей. При этом механизмы среды хранения делают следующее:

1. 
   При запоминании новой записи:
   
   • 
     определение места размещения новой записи в пространстве памяти;
     
   • 
     выделение необходимого ресурса памяти;
     
   • 
     запоминание этой записи (сохранение в памяти);
     
   • 
     формирование связей с другими записями (конкретный механизм зависит от модели данных).
     

Примечание: в реляционных базах данных формирование связей осуществляется на логиче- ском уровне (т.е. по значениям атрибутов), а в иерархических и сетевых БД – на фи- зическом уровне (по адресам записей).

2. 
   При поиске записи:
   
   • 
     поиск места размещения записи в пространстве памяти по заданным зна- чениям атрибутов;
     
   • 
     выборка записи для обработки в оперативную память (в буфер данных).
     
3. 
   При изменении атрибутов записи:
   
   • 
     поиск записи и считывание её в ОП;
     
   • 
     изменение значений атрибута (атрибутов) записи;
     
   • 
     сохранение записи на диск.
     

Запись помещается на прежнее место, если она не увеличилась в объёме или на прежнем месте достаточно памяти для неё. Если запись увеличи- лась в объёме и не помещается на прежнем месте, то она либо записыва- ется на новое место, либо разбивается на части, и первая часть хранится на прежнем месте, а продолжение – на новом, на которое указывается ссылка из первой части.

4. 
   При удалении записи:
   
   • 
     удаление записи с освобождением памяти (физическое удаление) или без освобождения (логическое удаление);
     
   • 
     разрушение связей с другими записями (конкретный механизм зависит от модели данных).
     

В случае логического удаления запись помечается как удаленная, но факти- чески она остаётся на прежнем месте. Фактическое удаление этой записи будет произведено либо при реорганизации БД, либо специальной сервисной программой, которую автоматически запускает СУБД или вручную АБД. При физическом удалении записи ранее занятый участок освобождается и становится доступным для повторного использования.

Физическую организацию БД мы будем рассматривать только для РСУБД. Ознакомиться со способами организации СУБД, основанных на других моделях данных, можно в [1].

Все операции на физическом уровне выполняются по запросам механиз- мов концептуального уровня СУБД. На физическом уровне никаких операций непосредственного обновления пользовательских данных или преобразований представления хранимых данных не происходит, это задача более высоких ар- хитектурных уровней. Управление памятью выполняется операционной систе- мой по запросам СУБД или непосредственно самой СУБД.

В трехуровневой модели архитектуры СУБД декларируется независи- мость архитектурных уровней. Но для достижения более высокой производи- тельности на уровне организации среды хранения часто приходится учитывать специфику концептуальной модели. Аналогично организация файловой систе- мы не может не оказывать влияния на среду хранения.