Архитектура базы данных

В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должны быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них ока- залась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American Na- tional Standards Institute) трехуровневая система организации БД, в соответствии с которой выделяют три уровня представления данных (рис. 1).

Рис. 1. Трехуровневая система организации БД

Является самым верхним уровнем или уровнем пользователя. Это совокупность внешних представлений данных, которые обрабатывают приложения и какими их видит пользова- тель на экране. Это может быть таблица с отсортированными данными, с примененным фильтром, форма, отчет, результат запроса. Внешние представления взаимосвязаны, т.е. из одного внешнего представления можно получить другое.

Является центральным. Здесь БД представлена в наиболее общем виде, который объеди- няет данные, используемые всеми приложениями. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для кото- рой создавалась БД.

Это собственно данные, расположенные на внешних носителях.

Модели баз данных

Основная задача проектирования базы данных состоит в устранении необходимости пере- делывания созданной структуры по мере развития системы. Для ее решения создается комплекс взаимосвязанных моделей данных.

Первым этапом проектирования является разработка концептуальной модели, когда определяется, какие именно данные необходимо хранить в БД – отражается предметная область в виде совокупностей информационных объектов и их структурных связей.

Далее строится внутренняя модель, когда решается, как данные должны быть пред- ставлены в БД – создается соответствующая структура хранения, а также определяется отображение между внутренней и концептуальными схемами. Впоследствии создается внешняя модель, когда осуществляется представление необходимых данных для пользо- вателей, а также определяется отображением между внешней и концептуальными схема- ми.

Модель данных должна быть разработана таким образом, чтобы по возможности быть стабильной. Известны три основные модели данных:

§ Иерархическая модель предполагает организацию данных в виде древовидной структуры. На самом верхнем уровне структуры находится корень дерева, не име- ющий вышестоящих узлов. Остальные узлы связаны между собой через исходный узел, находящийся выше (рис. 2).

Рис. 2. Пример иерархической структуры данных

§ Сетевая модель предполагает организацию данных в виде сетевой структуры, ко- гда любой элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 3).

Рис. 3. Пример сетевой модели данных

§ Реляционная модель (от слова relation – отношение) предполагает использование двумерных таблиц (отношений), связь между которыми осуществляется посред- ством значений одного или нескольких совпадающих полей. При этом каждая строка таблицы уникальна, что обеспечивается использованием ключей, содержа- щих одно или несколько полей таблицы (рис. 4).